Способ определения изменений напряженно-деформированного состояния горных пород

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУе 996976 Сфаэ СоветскихСеналистнческикРеспублик(61) Дополнительное к авт, сеид-ву -1 И) М. Кл.з 0 01 Ч 11/00 с присоединением заявки МоГосударственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) Приоритет -Опубликовано 150283,. Бюллетень Йо 6 1 Дата опубликования описания 15.0233, (088,8) Ордена Ленина институт физики Эемпи им. ОЮ. йРидт 1) Заявител 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕЕЕИЯ ИЭМЕЕЕЕНИЙ ЕАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАНЕЕОГО СОСТОЯНИЯ ГОРЕЕЫХ ПОРОД2 етения - повышение чувопределения измененийформированного состояния Изобретение относится к области Физики Эемли и может быть использовано для прогноза горных ударов, выбросов газа или угля, обвалов, извержений вулкана, землетрясений.Известен способ определения напряжений в массиве осадочных горных пород, заключающийся в проведении измерительной скважины в породе, находящейся в упругом состоянии, замере деформаций ее стенок, определении по ним относительных напряжений и по пробуренной дополнительной скважине определение значений абсолютных напряжений 111.Недостатком этого способа является необходимость бурения одной, двух или более скважин.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения изменений напряженно-деФормированного состояния горных пород; заключающийся в измерении электрического сопротивления горных пород в месте контакта двух пород и исследовании его изме" кения в зонах опорного давления 12.Недостатком указанного способа является его невысокая чувствитель=ность к изменению напряженно-деформипюяанного.состояния горных порбд. Цель изобрствительностинапряженно-де5 ГОРных породфПоставленная цель достигается тем,что согласно способу определения из-.менений напряженно-деФормированногосостояния горных пород, заключающемуся в изменении электрического со-.противления горных пород в местеконтакта двух пород, на площади ис"следуемого массива устанавливают питающие электроды по разные стороныот контакта, поляризуют область контакта за счет пропускания электрического тока, проводят постоянные измерения электромагнитных, сейсмическихи ультразвуковых сигналов и по ихсовокупности судят об изменении напряженно-деформированного состояниягорных пород,Суть способа заключается в следующем."Путем проведения съемки электросопротивлений по площади массива гор"ных пород определяют его области,друг от друга отличающиеся по величине проводимости более чем в 100 раэ,путем детальной съемки злектросопротивлений пород определяют место контакта. этих двух областей, затем ус996976 Формула изобретения Составитель Е.ПоляковРедактор М. Бандура ТехредЕ.Харитончик Корректор М, Иароши Заказ 927/64 Тираж 708 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, У(-35, Раушская наб., д 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 танавливают питающие электроды по разные стороны от контакта и пропускают электрический ток (переменный или постоянный) с целью поляризации контакта, одновременно на поляризованном контакте измеряют электромаг нитные сигналы механоэлектрической природы в диапазоне 15 кГцмГц и выше и сейсмические колебания на двух, трактах - низкочастотном до 20 кГц и :ультразнуковом от 20 кГц до 3 мГц, 1 О При приложении к контакту пород с раз-, личной величиной проводимости дополнительного давления на нем возникают высокочастотные электромагнитныеимпульсы механоэлектрической природы и ультразвуковые колебания, значитель. но большие по амплитуде,чем в электрически однородной породе, а на поляризованном контакте этот эффект увеличивается еще в сотни раз. Сейсические низкочастотные колебания при этом ие возникают либо они малы, Поэтому при возникновении электромагнитныхимпульсов и ультразвуковых колебаний при отсутствии .язкочастотных сейсмических колебаний при выпол. нении условия2 ЪА с,зАс.н.(О -О ) судят об изменейии напряженно-деформированного состояния горных пород, где А н - амплитуда. колебаний нанизкочастотном сейсмическом тракте;Ас- амплитуда колебаний наультразвуковом сейсмическомЗ)тракте.Таким образом;. решается задача определсйия изменений напряженно-деформированного состояния горных пород. 4 ОПример осуществления способа.Способ разработан н лаборатории на образцах, отобранных из природных объектов н области контакта нмещаю" щих .пород (известняк, мрамор, алюмосиликаты, гранит, лабрадорит) с рудными телами, содержащими минералы: галенит, .сфалерит, халькопиритф пирит, магнетит, арсенопирит, касситерит, пиролюзит, гематит, кварц. Электрическое сопртивление вмещающих пород всегда было выше сопротивления рудн;х жил не менее чем на два порядка (н том числе и для самого плохого проводника электричества сфалерита), Контакт между рудными жила- . ми и вмещающей породы поляризовался переменным и постоянным током. Образец сданливался под.прессом вплоть до разрушения. Перед разрушением в области контакта возникали электромагнитные и ультразвуковые импульсы, которые регистрировались аппаратурой. Аналогичные импульсы не были зарегистрированы в этих же образцах без поляризации контакта и в однородной горной породе с ее поляризацией. Таким образом, предложенный способ позволяет определять слабые изменения напряженно деформированного состояния массива горных пород и, следовательно, заблаговременно определять возникновение горных ударов (за счет повышенной чувствительности способа); сократить производственные затраты за счет не использования искусственных источников возбуждения сейсмического поля; повысить достоверность прогноза за счет использования нескольких геофизических полей (высокочастотного электромагнитного, ультра. знукового и низкочастотного сейсмического). Способ определения изменений напряженно-деформированного состояния горных пород, заключающийся н измерении электрического сопротивления горных пород н месте контакта двух пород, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности способа, на площади исследуемого массива устанавливают питающие электроды по разные стороны от контакта, поляризуют область контакта за счет пропускания электрического тока, проводят постоянные измерения электромагнитных, сейсмических и ультразнуковых сигналов и по их совокупности опреде,ляют изменение напряженно-деформированного состояния горных пород. Источники информации,принятые но ннимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9700648, кл, Р 21 С 39/00, 1974.2. Петухов И.М. и др, Геофизические исследования горных ударов. М.,Наука, 1975, с. 57 (прототип).