Способ определения расслоений в кровле горных выработок

"ШОПИСАНИЕ ИЗОБЕЕТЕНИЯ .:Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена ТрудовогоКрасного Знамени горный институт(56) 1. Ямщиков В.С. и др. Дефектоскопия пустот под отводными каналами на Североуральском бокситовомруднике. - Горный журнал,1979, 9 б, с.55-57,2. Ржевский В.В. и Ямщиков В.С.Акустические методы исследованияи контроля горных пород в массиве.М., Наука, 1973, с.217 (прототип) .(54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЛОЕНИЙ В КРОВЛЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК,включающий излучение в кровлюультразвуковых импульсных колебаний, прием и регистрацию их после отражения от плоскости расслоения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля расслоений за счет обеспечения однородности канала распространения ультразвуковых колебаний, в кровле осуществляют бурение шпура, затем закрепляют в нем с помощью цементного раствора эталонный цилиндрический стержень выполненный из хрупкого материала, и о наличии расслоений в кровле судят по колебаниям, излученным в цилинд- ,) рический стержень и отраженным от трещин, образовавшихся в нем,2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве хрупкого материала для изготовления эталонного цилиндрического стержня используют стекло.1008445 510 15 20 25 Вырабатываемый эхо-импульсным дефектоскопом 7 электрический сигналс помощью электроакустического пре 30 образователя 6 преобразуют в упругиеимпульсные колебания и излучают встержень 3. При этом может использо-ваться практически любой эхо-импульсный дефектоскоп, например, выпускае 35 мый серийно прибор ДУК-бб,При отсутствии развивающихся расслоений в кровле стеклянный стержень3 не имеет отражающих границ по всейсвоей длине. Импульсные упругие ко 4.лебания, прошедшие вдоль .стержня 3и отразившиеся от второй его торцовойповерхности 8, с помощью электроакустического преобразователя 6 преобразуют в электрический сигнал, регист 45:Рируемый дефектоскопом 7,Время з.между излученным и принятым импульсами упругих колебаний определяется скоростью Сз их распространения в стержне 3 и длиной Ь послед.50 него= 2 Ь/Сэ.Появление расслоения 9 в кровле 1приводит к возникновению растягивающих напряжений на контуре шпура 2 55 в месте " его пересечения с расслоением 9. Так как стеклянный стержень 3 по всей образующей его поверхности жестко связан со стенками шпура 2, то указанные напряжения передаются 60 стержню 3 и в нем возникает трещина10. Как установлено в ходе экспериментальных исследований, положение трещины 10 по длйне стержня 3 соответствует положению расслоения 9 65 по глубине шпура 2, Трещина 10 явИзобретение относится к горномуделу, в частности к акустическим способам исследования и контроля структурных неоднородностей массива горныхпород вокруг горных выработок.Известны способы определения расслоений в кровле горных выработок,включающие ударное возбуждение иприем резонансных изгибных колебаний в кровле, сравнение усредненныхспектров отклика исследуемой и эталонной бездефектной кровли (.1).Недостаток этого способа - необходимость достаточно мощного. ударного возбуждения кровли, котороеможет привести к ее обрушению впроцессе контроля.Известен также способ определениярасслоений в кровле горных выработок,включающий излучение в кровлю ультразвуковых импульсных колебаний, при"ем и регистрацию их после отраженияот плоскости расслоения Г 2 ).Однако известный способ не обеспечивает требуемой точности контроля, так как уровень и время прихода отраженного сигнала существенно зависят от качества контактаэлектроакустических преобразователейс шероховатой поверхностью кровли,физико-механических свойств породкровли (их анизотропии, напряженного состояния, пористости, влажности, частотно-зависимого коэффициента затухания упругих колебанийи др.), априорная информация о которых, как правило, отсутствует илиограничена. Кроме .того, отраженныйот расслоения акустический сигналзначительно маскируется помехами,обусловленными отражениями от различных структурных неоднородностейпород кровли.Цель изобретения - повышение. точности контроля расслоений за счетобеспечения однородности канала распространения ультразвуковых колебаний.Указанная цель достигается тем,что согласно способу определениярасслоений в кровле горных выработоквключающему излучение в кровлю ультразвуковых импульсных колебаний,прием и регистрацию их после отражения от плоскости расслоения, вкровле осуществляют бурение шпура,затем закрепляют в нем с помощьюцементного раствора эталонный цилиндрический стержень, выполненныйиз хрупкого материала, и о наличиирасслоений в кровле судят по колебаниям, излученным в цилиндрический стержень и отраженным от трещин,образовавшихся в нем,Кроме того, в качестве хрупкогоматериала для изготовления эталонного цилиндрического стержня используют стекло. На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.Способ осуществляют следующим образом.В кровле 1 горной выработки бурят шпур 2, Для контроля могут использоваться также шпуры, пробуренные в кровле ранее под анкерную крепь. В шнур 2 вводят стеклянный цилиндрический стержень 3, пространство между поверхностью которого и стенхами шпура 2 заполняют (нагнетанием) цементным раствором 4Вместо цементного раствора 4 при этом может использоваться также эпоксидная смола. После твердения цементного раствора 4 стержень 3 жестко ( по всей образующей его поверхности) закреплен в шпуре 2.На торцовой поверхности 5 стержня 3 помещают электроакустический преобразователь б, стабильный акустический контакт которого с поверх" костью 5 обеспечивается за счет гладкости последней с помощью контактной смазки (например технического вазелина) .1Заказ 2298/45 Тираж 601 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5фидиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ляется отражающей границей для из-. лученного в стержень 3 импульса упругих колебаний. Следовательно время 1 между излученным и принятым импульсами упругих колебаний при наличии трещины 10 (соответственно расслоения 9) зависит от глубины В ее расположения по длине стержня 32 Е/СПоявление на экране дефектоскопа импульсов с временем прихода С(СЭ является информативным признаком наличия расслоения 9 в кровле 1, Скорость Сз распространения упругих; колебаний в стержне 3 является посто янной (практическинезависящей от изменений Физико-механических свойств окружающих шпур 2 пород кровли 1) и заранее известной величиной, что позволяет с высокой точностью оп О ределить время В распространения упругих колебаний в стрежне 3 (от злектроакустического преобразователя 6 До трещины и обратно), а следо" вательно и глубину расслоения 9. 25 Волноводные свойства стеклянногостержня 3 позволяют практически полностью исключить помехи контролю,обусловленные отражениями от различного рода неоднородностей окружающих шпур 2 породкровли 1. Таким образом, повышение точности контроля в предлагаемом способе осуществляется за счет создания такого искусственного канава распространения упругих колебаний, который с одной сторойы обеспечивает стабильнЫй акустический контакт с злектроакустическим преобразователем дефектоскопа и независимость регистрируемых параметров от флуктуаций физико-механических свойств горных пород кровли, а с другой стороны несетинформацию о возникновении в ней расслоений.Экспериментальные исследования показывают, что предлагаемый способ позволяет повысить точность контроля расслоений примерно в 3-8 раз.