Способ акустического контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений Советский патент 1977 года по МПК G01N29/04 

(54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕДОПОРОДНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

приемник перемещают вниз по зоне приема из точки Б, находящейся выше зоны излучения так, что линия АБ расположена под углом 0te в диапазоне 35-55° к центральной оси АД излучателя и регистрируют амплитуду сигнала поперечной волны. При достижении максимального значения амплитуды сигнала в точке В приемник останавливают и осуществляют его прямой реверс (подъем) в положение Б, где величина сигнала будет составлять 0,707 от величины максимального сигнала. В этом положении регистрируется глубина нахождения излучателя и приемника. Далее осуществляется обратный реверс (спуск) приемника в положение Г, где величина сигнала с приемника составляет 0,707 от максимального его значения в зоне приема. В положении Г снова регистрируется значение глубины нахождения приемника. Таким образом определяется диаграмма Gt направленности излучателя для поперечной волны, симметричная относительно оси АВ.

Затем приемник спускают в точку Д, расположенную на оси излучателя, причем ее местоположение уточняют по максимуму принятой продольной волны, и аналогично предыдущему определяют диаграмму направленности в(, излучателя для продольной волны.

Следующая операдия данного способа состоит в определении местонахождения BI максимума принятого сигнала для нижнего бокового лепестка диаграммы направленности излучателя для поперечной волны. При этом аналогично описанной методике определяется нижняя диаграмма @ излучателя в том же его положении А. Приемник 3 оставляют при этом в последнем положении Г.

При неподвижном приемнике (в положении FI ) производится определение верхней диаграммы его направленности 0t для поперечной волны путем перемещения излучателя 2 между точками Е, Ж и К, соответствующими уровню сигнала 0,707; 1 и 0,707 от максимального значения в точке Ж.

После опускания излучателя в точку Д, местоположение которой уточняется по максимуму сигнала продольной волны на неподвижном приемнике 3, аналогично определяется диаграмма направленности приемника.

В дальнейшем опускают излучатель в зону действия Ж1 лепестка диаграммы направленности приемника, положение которого определяется по максимуму сигнала поперечной ролны на приемнике. Аналогично предьщ тцему, поиском точек Е и К определяется диаграмма 0t приемника.

Величина угла раскрытия диаграмм направленности определяется по отнощению расстояния между крайними точками Б и Ti, где сигнал ослабляется до 0,707 своего значения fh - для поперечной волны), к расстоянию между излз ателем и приемником.

Такое поочередное сканирование и определение диаграмм направленности излучателя и приемника

происходят по всей длине замораживающих скважин 1 (от 4 до 8). Прием поперечной волны эффективно будет осуществляться при смьпсании ледопородных цилиндров.

Приемник в зонах 5i и 61 примет упругие

поперечные колебания, характеристика направленности которых будет расположена под углом 35-55° к горизонтальной оси преобразователей.

Диаграмма направленности продольных волн Е

будет иметь больший угол 06 раскрытия вследствии дальнейшего повышения упругости массива породы при переходе его в мерзлое состояние.

Для контроля сплощности ледопородного ограждения по всей глубине последнего производится

определение эпюр диаграмм направленности поперечной и 0t продольной волн по глубине каждой колонки. По этим эпюрам производится определение отношения углов раскрытия диаграмм поперечной к продольной волне. Если это отношение существенно меньше 1 и находится, например, в диапазоне 0,3-0,7, то для таких зон наблюдается смыкание ледопородных цилиндров.

Описьшаемый способ позволяет с высокой эффективностью и точностью выявлять зону 8 в

ограждении. Это объясняется перспективностью использования поперечных колебаний, которые, в связи с высоким их затуханием, не распространяется через непромороженные слои породы. Таким образом, появление характеристик направленности

поперечных волн преобразователей будет свидетельствовать о моменте смыкания цилиндров между замораживаюпшми колоика ли.

Завершающая проверка процесса формирования ледопородного ограждения заключается в определении действительной величины внутреннего диаметра контура ограждения. Контроль за образованием и ростом ледопородного ограждения осуществляется при посылке акустических колебаний по хордам, касательным к внутренним границам ограждения, с обработкой результатов измерений, описанной выше.

Формула изобретения

Способ акустического контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений стволов шахт, заключающийся в локальном излучении акустической волны из замораживающих скважин, окружающих контролируемьш объект, приеме прошедших через окружающую среду волн в смежных скважинах, расположенных вокруг объекта, вертикальном вниз сканировании зоны приема, определении момента амплитудного максимума принятой продольной волны и его величины, определении диаграммы направленности зоны излучения путем прямого и последующего обратного реверса сканирования зоны приема со сравнением амплитуд принятых сигналов с их максимумом: аналогичного

определения диаграммы направленности зоны приема путем сканирования зоны излзчения при неподвижной зоне приема, определение эпюр диаграмм направленности зон излучения и приема по глубине скважини во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, определяют наличие и величину вторых (боковых) диаграмм направленности зон излучения и приема, обусловленных появлением поперечной волны, при указанном реверсивном по вертикали сканировании зон излучения и приема производят регистрацию эпюр вторых диаграмм направленности по глубине скважин и во времени, определяют по эпюрам отношения углов раскрытия вторых диаграмм к первым и по их величине судят о появлении и расположении по вертикали зон смыкания ледопородных ограждений.