Устройство для определения напряжений в массиве горных пород

, Е 21 С 39/00, 1985. ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИВЕ ГОРНЫХ СТРОЙСТВО ЯЖЕНИЙ В(54) НАП ПОР (57) Цель счет моме эмисс в уст зобрете зобрете озможн т прием и макси -ве несу астей 2 а диэле двухновле 4 ь СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ние относится к горному делу. ния - повышение точности за сти регистрации нагрузки всигналов электромагнитной мальной амплитуды. Для этого щая трубка 1 выполнена из и 3, между которыми устатрическая втулка (В) 5. Части 2 и 3 образуют плечи антенны и электрически соединены с предусилителем, размещенным в стакане 6. Устр-во имеет средства регистрации, согласующие трубчатые проводники 12, 13, установленные на свободных концах трубки, и дополнительную изолирующую В 14, размещенную между проводником 12 и магистральным трубопроводом. Для повышения чувствительности приема сигналов на низких частотах устр-во имеет дополнительную ферритовую антенну 15, установленную внутри В 5 соосно с ней и связанную с предусилителем 11. Устр-во позволяет определить абсолютное значение напряжений в массиве путем силового воздействия на околоскважинное пространство одновременной регистрации сигналов электромагнитной эмиссии. При этом используют эффект памяти пород о воздействовавших на них до разгрузки напряжениях. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.11468 141Изобретение относится к горному делу,в частности к устройствам для определениянапряжений в массиве горных пород.Цель изобретения - повышение точностиза счет возможности регистрации нагрузки вмомент приема сигналов электромагнитнойэмиссии максимальной амплитуды и повышение чувствительности приема сигналов нанизких частотах.На фиг. 1 показано устройство для определения напряжений в массиве горных пород;на фиг. 2 - конструкция несущей трубки,являющейся приемником электромагнитнойэмиссии.Устройство содержит несущую металлическую трубку 1, выполненную из двух равных частей 2 и 3, имеющих радиальныеотверстия 4, диэлектрическую втулку 5, установленную между частями 2 и 3 трубки 1,электрически изолированными одна от другой, стаканы 6 и 7, закрепленные посредством гаек 8 на концах трубки 1, эластичную цилиндрическую оболочку 9, установленную между стаканами 6 и 7 и образующую заполняемую жидкостью полость 10,предусилитель 11, установленный в стакане 6 и электрически соединенный с частями 2 и 3 трубки 1, согласующие трубчатыепроводники 2 и 13, установленные на свободных концах трубки 1, дополнительнуюполую изолирующую втулку 14, закрепленную на согласующем проводнике 12, дополнительную ферритовую антенну 15, установленную внутри диэлектрической втулки 5 сооснос ней и связанную с предусилителем 11, магистральный трубопровод с манометром (непоказаны), подсоединенный к изолирующейвтулке 14 и служащий для подачи жидкостив полость 10, и средства регистрации (не показаны), связанные с предусилителем 11.Части 2 и 3 металлической трубки 1 образуют плечи антенны типа симметричногоэлектромагнитного вибратора, являющегосяприемником электромагнитной эмиссии.Устройство для определения напряженийв массиве горных пород работает следующим образом,Для установки устройства на исследуемом участке массива бурят кважину, в результате чего напряжения в массиве вокругскважины снижаются от некоторого значения Р до значения Р . На требуемуюглубину устанавливают устройство. В полость 10, образованную цилиндрической эластичной оболочкой 9, через несущую трубку 1 с радиальными отверстиями 4 нагнетают рабочую жидкость. Давление жидкостив процессе нагнетания непрерывно регистрируют с помощью манометра, установленного на магистральном трубопроводе, подсоединенном к втулке 14. Зафиксированная стаканами 6 и 7, поджатыми стягивающимигайками 8, оболочка 9 увеличивает свой диаметр и вступает в контакт со стенками скважины, создавая на них нагрузку. В результате действия нагрузки в околоскважном мас 5 О 15 20 25 30 35 4 О 45 50 55 2сиве возникают импульсы электромагнитной эмиссии, возникновение которых обусловлено проявлением эмиссионного эффекта памяти горных пород об испытанных ими напряжениях. Указанный эффект заключается в том, что при вторичном нагружении породы возникают импульсы электромагнитной эмиссии, амплитуда которых на порядок и более превышает среднюю амплитуду импульсов электромагнитного фона в момент достижения нагрузкой значения максимального напряжения, испытанного породой ранее.В зависимости от частоты импульсов их принимают или антенной типа симметричного электромагнитного вибратора, состоящей из двух равных плеч 2 и 3, разделенных диэлектрической втулкой 5, или ферритовой антенной 15, размещенной внутри диэлектрической втулки 5 соосно с ней. Принятые импульсы поступают на предусилитель 11, расположенный в стакане 6, и далее на средства регистрации, в качестве которых могут использоваться осциллограф, пиковый милливольтметр и т. п а также двухкоординатный самописец, фиксирующий амплитуду сигнала эмиссии как функцию от нагрузки (давления в полости 10).При нагрузках, создаваемых устройством на массив, меньших Р, амплитуда импульсов электромагнитной эмиссии незначительна и сравнима со средней амплитудой импульсов электромагнитного фона. Когда же величина нагрузки достигает значения Р, появляется импульс эмиссии, амплитуда которого на порядок и более превышает среднюю амплитуду импульсов электромагнитного фона. Зафиксировав давление жидкости в полости 10 устройства, при котором появляется такой импульс, определяют напряжение в массиве горных пород,Для изменениях частотных параметров вибраторов в диапазоне частот 10 - 10 Гц и их согласования с частотой импульсов электромагнитной эмиссии на концах несущей трубки 1 устанавливают дополнительные согласующие проводники 12 и 13. Чтобы сохранить симметричность плеч антенны, к проводнику 12 прикрепляют изолирующую втулку 14, электрически отделяющую антенну от магистрального трубопровода. Для измерения электромагнитной эмиссии в диапазоне частот 10 - 10" Гц используют ферритовую антенну 15, так как для данных частот длина плеч 2 и 3 симметричного вибратора оказывается слишком большой.Таким образом, предложенное устройство позволяет определять абсолютное значение напряжений в массиве пород путем силового воздействия на околоскважинное пространство и одновременной регистрации сигналов электромагнитной эмиссии, используя при этом эффект памяти горных пород о воздействовавших на них до разгрузки напряжениях.Благодаря приему сигналов электромагнитной эмиссии изобретение позволяет повы11468 формула изобретения Фиг) Составитель В. ТальвойщРедактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор А. ОбручарЗаказ 363 /30 Тираж 459 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4 143сить точность определения величины напряжений в массиве на 15 - 20 о за счет исключения влияния контактных условий на результаты измерений. 1. Устройство для определения напряжений в массиве горных пород, содержащее несущую металлическую трубку с радиальными отверстиями, стаканы, закрепленные посредством гаек на концах трубки, эластичную цилиндрическую оболочку, расположенную между стаканами, магистральный трубопровод, сообщенный с полостью несущей трубки, манометр, установленный на магистральном трубопроводе, и средства регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет возможности регистрации нагрузки в момент приема сигналов электромагнитной эмиссии макси 4мальной амплитуды, несущая трубка выполнена из двух равных частей, а устройство снабжено диэлектрической втулкой, установленной между частями несущей трубки, предназначенными в качестве плеч антенны для приема сигналов электромагнитной эмиссии, предусилителем, размещенным в одном из стаканов и соединенным электрически с обеими частями несущей трубки и средствами регистрации, согласующими труб чатыми проводниками, установленными насвободных концах несущей трубки, и дополнительной изолирующей втулкой, резмещенной между одним из согласующих проводников и магистральным трубопроводом.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью повышения чувствительности приема сигналов на низких частотах, оно снабжено дополнительной ферритовой антенной, установленной внутри диэлектрической втулки соосно с ней и связанной с пред- усилителем.