Способ контроля нарушений сплошности массива горных пород

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А бр Е 39/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8 ПЗСУДДРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИй И ОТНРЫткй(46) 07.07.84. Бюл. И 25 (72) В,С. Ямщиков, В.Л. Шкуратник, К.Г. Лыков и В,М. Фарафонов (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт(53) 622.235(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 829937, кл, Е 21 С 39/00, 1979.2, Егоров И.В., Корнейчиков В.П. Выявление в массиве зон повышенных напряжений по локальному электромагнитному излучению. - В сб.: Методола" гия измерения напряжений в массиве. горных пород. Новосибирск, 1978.(54)(5) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАРУШЕНИЙ СплОшнОсти мтссиВА ГОРных ПОРОД, основанный на регистрации импульсов электромагнитной эмиссии по длине выработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют длительность импульсов электромагнитной эмиссии, определяют среднюю длительность импульсов, возникающих при перераспределении горного давления, которую%принимают за эталонную, выделяют импульсы с длительностью, более чем на порядок превышающую эталонную, и по их появлению, судят о возникновении расслоения.еИзобретение относится к горному делу, в частности к способам исследования и контроля нарушений сплошности массива горных пород, преимущественно расслоений в кровле горных выработок.Известен способ контроля сплошности породного массива, включаннщий бурение шпуров, установку контактов по длине шпура с помощью слоя электропроводящего материала и определение расслоений горных пород в массиве путем пропускания электрического тока между контактами и определения целостности электрической цепи с помощью регистрирующего прибора 1 13,Недостатком указанного способа является высокая трудоемкость, связанная с бурением шпуров и многократным подключением источника тока к контактам, а также невозможность определения момента возникновения расслоения.Наиболее близким ио технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ контроля нарушений сплошности массива горных пород, основный на регистрации импульсов электромагнитной эмиссии по длине выработки.В этом способе о возникновении нарушений сплошности в массиве судят по появлению импульсов электромагнитной эмиссии, интенсивность которых превышает средний уровень электромагнитного фона 12 3.Недостатком известного. способа является его низкая точность, связанная с невозможностью выявления конкретного вида возникающего в массйве нарушения сплошности, в частности - : расслоений в кровлегорных выработках.Цель изобретения - повышение точности контроля. Цель достигается тем, что согласно способу контроля нарушений сплошности массива горных пород, основанному на регистрации импульсов электромагнитной эмиссии по длине выработ" ки, измеряют длительность импульсов, возникающих при перераспределении горного давления, которую принимают за эталонную, выделяют импульсы с длительностью более, чем на порядок превышающую эталонную, и по нх появлению судят о возникновении расслоения.В качестве физических предпосылок способа контроля выступают выявленные50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 закономерности в характере электромагнитной эмиссии горных пород приих нагружении и разгрузке, Горные породы - диэлектрики обладают объемнойполяризацией, происхождение которойсвязано с их,генезисом и активнойдеятельностью человека. Нагружениетаких пород сопровождается электромагнитной эмиссией в виде короткихвысокочастотных импульсов, возникающих в результате зарождения и развития микротрещин и электрическихразрядов в их устьях, а также в результате движения заряженных дефектов кристаллической решетки под действием нагрузки.При быстрой разгрузке образцовгорных пород или породных блоковпроисходит раскрытие трещин и образование крупных нарушений сплошности,а также движение заряженных дефектовпод действием деформаций упругоговосстановления части образца или блока породы, Появляющиеся при этомв составе электромагнитной эмиссииимпульсы (обусловленные разгрузкой)имеют длительность, значительно (напорядок и более) превышающую среднюю длительность импульсов,. вызванных нагружением горных пород.Учитывая, что возникновение расслоений в кровле горных выработокприводит к разгрузке горных породи образованию крупных нарушенийсплошности, отмеченные закономерности в длительностях электромагнитнойэмиСсии могут быть использованы дляопределения момента возникновенияуказанных расслоений,В качестве информативного признака контроля используют длительностьимпульсов электромагнитной эмиссии,которая оказывается существенноразличной при нагружении и разгрузкегорных пород.В известном способе в качествеинформативного признака контроля используется интенсивность электромагнитного излучения, которая может возрастать как при нагружении, таки при разгрузке горныхпород. На фиг, 1 приведена экспериментально снятая осциллограмма электромагнитной эмиссии горных пород, возникающей при нагружении образцов или перераспределении горного давления в массиве (без образования расслоений); на фиг, 2 - экспериментальноВ снятая осциллограмма электромагнитной эмиссии горных пород, возникающей при быстрой разгрузке предварительно нагруженных образцов или при возникновении расслоений в кровле выработок.Способ осуществляют следующим образом.В массиве выбирают участок, не имеющий расслоений и принимают его 10 за эталонный. При этом отсутствие расслоений устанавливается с помощью акустического .каротажаНа эталонном участке устанавливают приемник электромагнитного излучения, с помощью 15 которого в широком диапазоне частот (от 20 .кГц до 1 мГц) регистрируют импульсы электромагнитного излучения, возника 1 ощие при перераспределении горного давления (электромагнитный 20 Фон). Затем определяют среднюю длительностьэ импульсов электромагнитного фона на эталонном участке как отношение времени регистрации Т к количеству зарегистрирован ,ных импульсов и . Г эт можно определять также в лабораторных условиях при нагружении образцов горных пород.На контролируемом участке массива по длине выработки также устанавливают приемники электромагнитного излучения, с помощью которых на многоканальном регистраторе регистрируют импульсы электромагнитной эмиссии, вызванные перераспределением горного давления, которые при отсутствии расслоений будут примерно равныЗт 40 При возникновении расслоения в кровле в момент времени 1 характер электромагнитного фона изменится, т,е.появится импульс, длительность которого Ф= Ф - 1 будет на порядок йболее йревышать Тср. этТаким образом, предлагаемый способ позволяет определить момент времени 1 начала расслоения в кровлегорных выработок и, тем самым, повысить точность контроля нарушенийсплошности массмва,Как показывает опыт, благодарятому, что р) с э для выявления расслоений по предлагаемомуспособу обычно оказывается достаточно простой визуальной оценки осциллограммы электромагнитного излучения, что повышает оперативность контроля,Конкретное место расслоения определяется путем сравнения уровня соответствующих импульсов электромагнитной эмиссии на различных приемниках. Большой уровень будет зафиксирован на ближайшем к расслоению прием-,нику электромагнитного излучения.Для определения места расслоения мо."гут также использоваться известныеспособы пеленгации с помощью нескольких разнесенных в пространствеприемников.учитывая, что расслоение и кровлях горных выработок являются однойиз основных причиних обрушений,применение предлагаемого способа позволит повысить безопасность трудав шахтах. Кроме того, применениепредлагаемого способа по сравнениюс базовым (акустическим каротажом)обеспечить расчетный экономическийэффект за счет исключения буровыхработ до 0,5 рул./пог, м контролируемой кровли.