Эхолот для измерения глубины взрывных скважин Советский патент 1983 года по МПК G01F23/28 E21B47/04 

Изобретение относится к звуколокационной технике, применяемой в буровзрывных работах в горнодобывающей промьшшенности, в частности для контроля скважин перед заполнением их ВВ.

Известны устройства в механическом исполнении для изменения глубины скважин, типа ввертывающихся реек-линеек, и т.п. мерителей длины, а также их более полного совершенная разновидность для массовых замеров, содержащие калиброванный ролик, барабан, измерительный шнур и счетчик оборотов.

К недостаткам таких устройств относится большая длительность замера и существенные осложнения при выполнении замеров в скважинах большой глубины, а также верхней части скважин веера.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является эхолот для измерения глу.бины скважин, где в электрическую схему эхолота включено и злу чающее устройство, выполненное в виде полой усеченной конусной насадки с упорным кольцом и подвижными рейками, в основании которых на -базовом расстоянии от внутреннего кольцевого

выступа насадки, кратном цене деления -отсчетной шкалы индикатора, установлен электро-акустический преобразователь, причем индикатор выполнен проблесковым с вращающимся диском.

Недостатками известного устройства является невозможность замера расстояния до всех объектов, существенно изменяющих сечение взрывной скважины и отрадающих волну, а также то, что эхолот-не имеет цифровой индикации.

Цель изобретения - достоверность выхода На. замер расстояния до всех объектов, отражающих волну, которые существенно уменьшают сечение скважины, а также цифровая индикация и опознание в скважинах дефектов,мешающих и нарушающих процесс заполнения их ВВ, таких как открытые трещины, куски руды или породи и т.д.

Для достижения поставленной цели, эхолот для измерения глубины взрывных скважин, включающий генератор зондирующих импульсов, блок формирования импульсов, приемно-излучающий зонд, автоматический переключатель зонда, блок управления, блок регистрации и блок индикации, снабжен регулируемым дискретным амплиту ным ограничителем, усилителем отраженного сигнгша, блоком сравнения и электронным ключом, причем вход регулируемого дискретного амплитудног ограничителя, подключен к блоку пере ключения, а выход через усилитель отраженного сигнала - к одному вход блока сравнения, другой вход блока сравнения подсоединен к одному из выходов блока формирования, выход блока сравнения через электронный ключ подключен к одному из входов блока индикации. На чертеже приведена функциональ ная схема предложенного эхолота для измерения глубины взрывных скважин. Эхолот включает генератор 1 зондирующих и эталонных счетных-мерных импульсов, блок формирования зондирующего импульса 2 в единичные импульсы значительно большей продолжительности чем первичные (в 20 раз и заполненные сигналами с определен ной частотой, например в 2 раза большей чем полученные от генератора 1, блок управления 3, соединённый с формирователем 2 и автоматическим переключателем, который, выдав сформированный зондирующий импульс в премо-излучатель 5, закрывает выпуск импульсов, и в зависимости от заданного дискретного участка открывает вход на прием акустического сигнала, отраженного от объекта на очередном интересующем нас участке в скважине, регулируемый дискретный амплитудный ограничитель 6, который расчитан на при ем определенного уровня амплитуды отраженного сигнала, соответствующего разновидности обнаруживаемого объекта, который он передает в усилитель отраженного сигнала 7, далее в порого-сравнивающий узел 8, присоединенный ключ 9, который преобра зует сигнал в стандартный двоичный импульс положительной логики кодиро .вания и выдает их-в блок счетной ци ровой индикации 10. Приемо-излучающий блок раструбом вводится в скважину 11 йа заранее заданное расстояние Q . В сквгикине показано ее дно 12 и дефекты, типа трещин 13,кусков различной величи1цл руды или породы 14-16, Под скважиной показаны в системе координат примерные величины амплитуд d , d,, d , d импульсов, отраженных от различных объектов, и к ним расстояния S , S,, S , S, из которых после его определения эхоло том нужно вычесть величину а для оп ределения расстояния от устья скважины к объекту отразившему зондирую щий импульс. Эхолот работает следующим образом. С кварцевого генератора 1 путем давления его частоты поступают эталонные счетные импульсы на четырехразрядный счетчик, находящийся в блоке индикации 10. Одновременно импульсы от генератора 1 поступают на их формирователь 2, этот зондирующий импульс заполняется определенной частотой и, преобразованный в одиночный, поступает в переключатель 4, работа KOTopo.ro в автоматическом режиме регламентируется блоком управления 3, и через приемо-излучающий зонд 5 звуковой зондирукнций сигнал поступает в скважину 11. В регламент для блока управления 3 входит, для первого замера, настроить прием отраженного сигнала от объекта максимально удаленного от устья скважины и на звуковую волну с наибольшей амплитудой, например на дно скважины 12 на расстоянии % 60 ми с амплитудой сигнала в 60 дБ. Сигнал с равновеликой максимальной амплитудой отражается от трещины 13, что определяет границу заполнения скважины ВВ. Необходимо только иметь данные из проверки на эталонных объектах в контрольной скважине, что открытая трещина с отраженным сигналом по амплитуде, равным отраженному от дна, является границей для заполнения ВВ. Такой же границей мог быть и кусок 14. Все это уточнялось при тарировке амплитуд по конкретным объектам и увязывалось с их влиянием на заполнение скважины ВВ. Дальнейшая регламентация работы блока управления 3 заключается в том, что после индикации первого сигнала в автоматическом режиме переключатель 4 настраивается дискретно на систематически уменьшающееся расстояние на метр, т.е. на 59, 58 57 и т.д. метров, а амплитудный ограничитель 6 - на прием отраженных сигналов все меньшей громкости, т.е. с уменьшающейся, например, на 5 дБ, амплитудой, т.е. на 55, 50, 45 и т.д7 до величины амплитуды отраженного сигнала от объекта, который ( по тарировке) представляет интерес, т.е. который необходимо учитывать при заполнении скважин ВВ. Касаясь вопроса предварительной тарировки эхолота, необходимо отметить, что в нее входит и настройка (с аретированием ) его на среду в скважинах, которые будут замерять, т.е. на температуру, влгикность воздуха и т.д. Отраженный сигнал от объекта в скважине 11, через переключатель, проходит в амплитудный ограничитель 6, и если он по амплитуде выше

той на которую он в данный момент настроен, то сигнал передается в услитель отраженного сигнала 7, далее в пороговое сравнивающее устройство 8, которое ранее получило импульсы из формирователя 2, и ,в.результате сравненияС ним отражённого сигнала в случае если последний находится в границах регламентируег/их, порогово-сравнивающее устройство 8 передает сигнал электронному ключу 9, который преобразует его в двоичный сигнал, и далее поступает в блок индикации 10, где останавливает накапливание мерных импульсов, кратных звуковой волне, за счет чего определяется время от посылки сигнала до его приема, что по тарировке разрешает сделать пересчет на расстояние до отражателя сигнала и выдать эту величину в конкретных цифрах На своей шкале.

Следовательно, получено расстояние до отражателя сигнала в скважине и, поскольку поочередно взяты разные амплитуды по высоте, для которых по эталонам установлено опознание объекта отражения, то эхолот выполнил оба своих назначения определил расстояние к объекту в скважине и сделал его опознание.

Экономический эффект от внедрения акустического измерителя образуется в результате снижения трудоемкости работ по измерению глубины и повышению эффективности взрывных работ ( ориентировочно на 1% их стоимости), также за счет корректировки величины заряда и расстояния между ними по результатам измерения. Так, например, на подземных работах где добывается 40 млн.т руды в тод, экономический эффект от внедренрЛ эхолота - акустического измерителя составляет около 450 тыс.р. в год.

Формула изобретения

Эхолот для измерения глубины взрывных скважин, включающий генератор зондирующих импульсов, блок формирования импульсов, приемно-излучающий зонд, автоматический переключатель зонда, блок управления, блок регистрации и блок индикации, отличающийся тем, что, с

целью повышения достоверности измерения расстояния до объектов, изменяющих диаметр взрывной скважины, он снабжен регулируемым дискретным амплитудным ограничителем, усилителем отраженного сигнала, блоком сравнения и электронным ключом, причем вход регулируемого дискретного амплитудного ограничителя подключен к блоку переключения, а выход через усилитель отраженного сигнала - к одному входу блока сравнения, другой вход блока сравнения подсоединен к одному из выходов блока формирования, выход блока сравнения через элек тронный ключ подключен к одному из входов блока индикации.