Способ определения зон нарушенности в массиве горных пород

,ЯО 10861 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ство СССР1977.во СССР1978., Красин Л. А.,вые измеренияразведке угля.отип). ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Карагандинское отделение Восточногоаучно-исследовательского института побезопасности работ в горной промышленности.(56) 1. Авторское свидетель740960, кл. Е 21 С 39/002. Авторское свидетельст718608, кл. Е 21 С 39/003. Арш Э. И., Носов Г. Р Любимов Н. Г. Радиоволно при добыче, переработке и Киев, Техника, 1967 (прот з(5 в Е 21 С 39/00, Е 21 Г,(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОН НАРУШЕННОСТИ В МАССИВАХ ГОРНЪХ ПОРОД, включаюший излучение в массив горных пород из забоя радиоволн и прием отраженного сигнала, по величине которого судят о зоне нарушенности в массиве отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в массив дополнительно излучают упругие волны, а о зонах нарушенности, в массиве горных пород судят по изменению сопротивления излучения радиоволн, вызываемому прохождением в массиве упругих волн, при этом излучение радиоволн производят в диапазоне 50 - 150 МГц, а по значениям частоты радиоволн, на которых зарегистрированы экстремальные значения сопротивления излучения, определяют расстояния до зоны нарушенности, кратные 1/4 длины радиоволн в массиве.соопасностью, что снижает достоверностьпрогноза.Известен способ определения нарушенности в массиве горных пород, включаюшийг 30 излучение в массив горных пород из заооя радиоволн и прием отраженного сигнала, по величине которого судят о зоне нарушен- ности в массиве 3.Недостатками этого способа являются ограниченная область применения способа, з 5 требуюшего существования больших различий электрических свойств неоднородности и окружающего массива, или явно выраженной границы раздела; невысокая достоверность из-за сильной зависимости электрических характеристики 1 дВ от влажности, вещественного состава, давления и другихн своиств, мало меняющихся при переходе от ненарушенных зон пласта к зонам тектонически нарушенным, По этим причинам данный способ не может быть применен для об наружения выбросоопасных зон.Цель изобретения - повышение надежности определения зон нару шенности в массиве горных пород.Поставленная цель достигается тем, что согласнно способу определения зон нару 50 шенности в массиве горных пород, включаюшему излучение в массив горных пород из забоя радиоволн и прием отраженного сигнала, по величине которого судят о зоне нарушенности в массиве, в массив дополнительно излучают упругие волны, а о зонах нарушенности в массиве горных пород судят по изменению сопротивления излучения ра 55 Изобретение относится к горному делу, а именно к способам определения зон нарушенности в массиве горных пород, например впереди очистного или подготовительного забоя, и может быть использовано для обнаружения опасности внезапных выбросов и других газодинамических явлений.Известен способ обнаружения зон, опасных по внезапным выброса, .приуроченных, в основном к зонам нарушенности, основанный на бурении шпуров для скважин впе О реди забоя, а затем - поинтервальном измерении начальной скорости газовыделения и выхода штыба 1.Недостатками способа являются опасность провоцирования выброса в процессе бурения контрольных шпуров; высокая трудоемкость работ и необходимость остановки основного технологического цикла; недостаточная эффективность способа, вследствие низкой точности приборов, применяемых для замеров скорости газовыделения. 20Известен также метод прогноза выбросоопасности по сейсмоакустической активности горных пород, заключаюШийся в оценке интенсивности трешинообразования 2),Недостатком способа является слабая корреляционная связь между сейсмоаку 25 стической активностью пласта и его выбродиоволн, вызываемому прохождением в массиве упругих волн, при этом излучение радиволн производят в диапазоне 50 - 150 МГц, а по значениям частоты радиоволн, на которых зарегистрированы экстремальные значения сопротивления излучения, определяют расстояния до зоны нарушенности, кратные 1(4 длины радиоволн в массиве.На фиг. 1 показана принципиальная схема зондирования массива; на фиг. 2 диаграмма напряжений на антенне для массива с ненарушенной структурой; на фиг. 3 то же, для массива с нарушенной структурой.Пример, Генератор упругих колебаний 1 используется для возбуждения упругих волн, в качестве которого может быть применен, например проходческий комбайн или буровой станок, сообщающий массиву колебания в диапазоне 0 - 300 Гц, Рабочий диапазон составляют упругие колебания в полосе частот 300 - 800 Гц, так как волны с частотой 0 - 300 Гц не обеспечивают превышение скорости разрыва двойных электрических слоев скорости релаксации зарядов, а колебания с частотой 800 - 3000 Гц гаснут на малом расстоянии,Генератор 2 используется для возбуждения радиоволн фиксированной частоты, перестраиваемой в полосе частот 50 в 1 МГц, На генераторе 2 установлена широкополосная антенна 3, служашая как для излучения, так и, одновременно, для приема отраженных радиоволн.Зондирование массива впереди забоя начинается с возбуждения в массиве 4 упругих волн 5, которые проходят в массив на глубину до 25 м и способы смещать часть тектоноструктурных элементов относительно друг друга с разрывом двойных электрических слоев.В интервалах времени от разрыва до релаксации двойных электрических слоев б в массиве образуются зоны с повышенной. концентрацией свободных зарядов, причем эти зоны характеризуются скачкообразным ростом и падением Злектропроводности во времени.В зоне ненарушенного угля интенсивность скачкообразного изменения электропроводности при прохождении упругих волн носит слабо выраженный характер и незначительно меняется с плавной перестройкой частоты генератора в диапазоне частот 50 - 150 МГц, что появляется в слабом отражении радиоволн 7, и в не существенном изменении сопротивления излучении антенны в виде сигнала, выделяемого амплитудным детектором 8 1.1 ) и наблюдаемого на фиксирующем устройстве 9, например на усилителе низкой частоты с телефоном.Если в диапазоне частот 80 - 150 Мгц не обнаружено аномального изменения сопротивления излучения, делается заключение об отсутствии зон нарушенности на глубине до 20 - 25 м и продолжаются работы проходческого цикла.При подходе груди забоя к зоне нарушенности 10 на принятую глубину контроля упругая волна от возбудителя 1, входя в зону, с мешает тектоноструктурные элеменоев, 10 ты с разрывом двойных электрических слоев, В нарушенном угле нм значительной суммарной площади поверхности микротектоноструктурных элементов возникновение и существование нескомпенсированных электрических зарядов вызывает резкое Ртыа 15 ние электропроводности на время 1В езультате скачков электропроводности происходит аномальное воздействие р -рена адиоволны, излучаемые одновременно с процессом прохождения упругих волн; усиливается отражение радиоволн 7, соответству ющее этому процессу повышения сопротивления излучения и напряжения на антенне 3 наблюдается на фиксирующем устройстве 9 (11 н ) Ыр ).Плавным изменением частоты излучаемых радиоволн от 50 до 150 МГц определяются частоты наибольшего проявления скачв электропроводности. Этим частотам ковсоответствует интерференциальныи э,10861624отражения радиоволн на расстоянии, кратном четверти длины волны в массиве, чтопозволяет оценить расстояние до зоны нарушенности в массиве.Появление значительных скачков напряжения на фиксирующем устройстве 9 приработе возбудителя упругих волн 1, интенсивно проявляющееся на фиксируемых значеениях частоты ( в узкой полосе при плавоном изменении частоты генератора от 5 д150 МГц свидетельствует о подходе забоя кзоне с нарушенной структурой угля, т. е.прогнозирует наличие потенциально выбросоопасногоного участка и позволяет по частотеизлучаемых радиоволн определить расстояние от груди забоя до опасной зоны. В дальнейшем выбирается требуемый режим отработки забоя, например с переходом на текущий и оРогноз или проведение противовыбросных мероприятий.П имущества данного способа заклюреимчаются в повышении безопасности работ засчет исключения возможности провоцирования внезапного выброса угля и газа при буении шпуров и измерений газовыделения;в возможности обнаружения опасной зонына значительном расстоянии от забоя 20 -25 м против 5 - 8 м); в возможности применения способа одновременно с ведением работ основного цикла и без бурения шпурови скважин.Составитель Г. АлексееваТехред И. Верес Корректор В. БутягаРедактор Г. ГерберТ 564 ПодписноеЗаказ 2208/32 иражВНИИПИ Государственного комитета СССРпо д елам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4