Способ определения параметров расслоения кровли горных выработок

СООЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ КРЕСПУБЛИК 51)4 Е 21 И КОМИТЕТ ТЕНИЙ И ОТ ГОСУДАРСТВЕ ПО ДЕЛАМ ИЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТ ССР 19которои регист ующиеся при ра ли упругие кол та, н т обр нии кр(54)(57) СПОС РОВ РАССЛОЕНИЯ ТОК, включающ из скважины у гистрацию эти б ия;анна Ь сслоен выс тельно выракровли ботки);- максимал клонение ьно доп ое отот эаетрам которых асслоения кро ен расслэначе анно я тем юдкс тота гарм ая кс рения функционал путем определен трещины, задают кровли относите на этой высоте траважни сп ругон волны при воэбужд дравлическимусть ии массив надрывом(56) Ямщиков В,С. и др. Дефектоскопня пустот под отводными каналамина Североуральском бокситовом рудике.-Горный журнал, 1979, У б,с, 55-57.Авторское свидетельство СВ 008445, кл. Е 21 С 39/00, 81,ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАИЕТРОВЛИ ГОРНЫХ ВЫРАБОвозбуждение в массивегих колебаний и реолебаний, по парапределяют параметрыи, отличаючто, с целью расшиьных воэможностейя скорости развитиявысоту расслоенияьно горной выработки,озбуждают в массиве у угие колебания предварительным г дравлическим надрывом горной поро ды, у устья скважины регистрируют эти колебания, определяют максималь ные значения частоты гармоник спект ра этих упругих колебаний, проводят расслоение кровли и на определенных расстояниях от скважины регистрирую образующиеся при расслоении кровли упругие колебания на частоте, определяемой выражениемРмаксЬ+ьЬОпределение параметров расслоения кровли производят следующим образом.До расслоения кровли у устья скважины 3 устанавливают сейсмодатчик 8, подключают его к анализатору 9 спектра и подачей в зародышевую щель 4 небольшого объема жидкости под давлением через трубу 6 производят надрыв горной породы с образованием трещины 10. В результате образования трещины 10 возникает упругая волна, которая улавливается сейсмодатчиком 8, Сигнал с него поступает в анализатор 9 спектра, посредством которого определяют максимальную частоту гармоник принятого сигнала. Затем вычисляют частоту, на которую должны быть настроены сейсмоприемники 12, по формуле1 Рмакс1+ п 1.где Р - частота, на которую настраивают сейсмоприемники; 40 50 ИзоГретение относится к горномуделу, в частности к акустическимспособам исследования и контроляструктурных неоднородностей массивагорных пород вокруг горных выработок, 5и предназначено для определения зонырасслоения в кровле горных выработокпри гидродинамической стратификации.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей путем 0определения скорости развития трещины.На чертеже покаэана схема определения параметров расслоения кровлигорных выработок. 5Здесь изображены выработка 1,массив 2 горных пород, скважина 3,зародышевая щель 4, пакер 5, труба6, расслоение кровли 7, сейсмодатчик 8, анализатор 9 спектра, трещина 2010, сейсмодатчики 11, сейсмоприемники12 и устройство 13 эталонного времени.При направленном расслоении кровли из выработки 1 в массиве 2 горных пород бурят скважину 3, в которой прорезают специальным устройством зародьппевую щель 4 концентраторнапряжения для задания требуемогонаправления разрыва горной породы), ЗОи устанавливают пакер 5. В эародьппевую щель 4 через трубу 6 подают жидкость под давлением, при котором происходит расслоение кровли 7.Мас заданная высоа расслоениякровли (показана стрелками);максимально допустимое отклонение расслоения от заданного значения высоты;максимальная частота гармоник спектра упругой волны,возникающая в результатеобразования трещины О и принятая датчиком 8 упругихколебаний,В разных точках массива устанавливают через известные расстояния сейсмодатчики 11, которые подключают к настроенным на частоту Р сейсмоприемникам 12. Последние устроены таким образом, что в них производит-, ся запись времени от устройства 13 эталонного времени, когда частота следования сейсмоимпульсов от расслоения кровли достигает максимального значения.После проведения указанных операций подачей жидкости под давлением в трещину 10 от мощных насосных станций производят расслоение кровли 7. Возникающие при этом упругие импульсы принимаются сейсмодатчиками 11 в точках их установки, анализируются и на индикаторах приемников высвечивается время прохождения границы эоны расслоения контролируемых областей массива горных пород.Способ основан на формировании в массиве горных пород упругой волны, по спектральному составу аналогичной той, что возникает в результате расслоения кровли, настройки на эту волну приемных устройств, временнои селекции максимальных частот следования сейсмических импульсов и определения характера расслоения по времени прохождения его фронта через контролируемые области кровли.Способ предназначен для слежения эа движением границы зоны расслоения кровли, где расстояние от плоскости образующейся щели до мест установки приемников является известным, Заданием параметров измерительной аппаратуры можно создать такие условия, когда каждый из сейсмодатчиков будет воспринимать сейсмическую информацию от развивающейся щели на ограниченном узком участке движения ее фронта. С целью устранения влияния на измерение собственных резонансных частотканалов измерения нелинейную верхнюю часть полосы пропускания датчиков следует обрезать фильтром. ВреднымИ являются и нйжние составляющие спектра упругих колебаний фронта расслоения, так как они обладают относжтель. но слабым затуханием и воздействуют одновременно на большое число сеймодатчиков, Полоса фильтра, стоящего после сейсмодатчика, выбирается из характеристик сейсмодатчика, свойств горных пород и расстояния от выработки до расслоения кровли.Известно, что при распространении в породном массиве амплитудные значения гармоник упругой волны изменяются по закону-яА А о.е,где А - амплитудное значение неокоторой гармоники упругойволны при Ь=О;А - текущее значение этой амплитуды;В - коэффициент поглощения этойже гармоники;Ь - расстояние прохожденияволны.При этомя ",1/ .1, / где Й - логарифмический декрементзатухания, определяющий степень затухания амплитудногозначения волны на участке,равном длине волны;Р - частота:;олебаний волны;Ч - скорость распространения вол.ны в породном массиве.Таким образомЬ Р=а 1 пАоАгде а: -Й Амплитуду упругой волны у фронта щели при стационарном нагружении на массив в период образования расслоения можно считать квазипостоян,ной. Из-за ограниченной чувствительности приемников существует Амкн ф ниже которой упругая волна не улавливается. Максимальная частота Рм гармоники сейсмического сигмокснала, которая улавливается при прохождении волны расстояния Ь, определяется из соотношения1 АР= - й 1 п -макс Ь АФинПри постоянной амплитуде упругой волны в месте ее возникновения 1 у границы расслоения ) и заданной чувствительности приемникаЬ Р =солана,МаксПри всех прочих равных условияхувеличение дальности прохожденияупругой волны возможно за счетпропорционального уменьшения еечастоты,+ а= - - -10 дРПрименительно ск предлагаемому способу максимальную частоту гармоникспектра определяют у устья скважиныв период проведения предварительногонадрыва. Расстояние Ь и возможно егоотклонение ЬЬ от выработки до расслоения задается исходя из технологических требований подземного производства. Частота, на которую настраивают сейсмоприемники, определяется из полученной формулы. Такимобразом, обеспечивается гарантия приема каждым из сейсмодатчиков сигналов акустической эмиссии, сопровождающих развитие расслоения и создаваемых продвигающимся фронтом.Кроме того, обеспечивается отсеивание подавляющей части низкочастотных составляющих спектра сейсмического сигнала, распространяющихсяна значительные расстояния, являясьпомехой при выборе полезного сигнала.Особенностью предлагаемого способа является селекция зон пространства горного массива посредством датчиков упругих волн с выбранным частотным диапазоном и определенной чувствительностью измерительного оборудования, т.е. каждый из сейсмодатчиков принимает сейсмическую информацию о развитии расслоения лишьна ограниченном участке движенияфронта расслоения.Применение предлагаемого способа 45позволяет не только определять параметры расслоения кровли горных выработок, но и управлять процессомрасслоения, т,е, по получаемым даннымв наглядной информативной формесудить о достигнутых размерах трещичны и давать рекомендации для режимовнагнетания жидкости при осуществлениигидроразрывов. Кроме того, способприменим в массивах с любыми свойст вами горных пород и прост в технической реализации в условиях шахт ирудников, опасных по газу, пыли ивыбросам.