Способ определения направления наибольшего ослабления массива горных пород

из решения системы г, уравнений Е;=Ееаве+АЕ ( Еюке Еюнн)з 1 л (Ж Фю) где- число точек измерения; Е; энергия акустической эмиссии, измеренная в -й точке; ц; - угол между базисным направлением и линией от места взрыва к 1-й точке измерения, Щ+ - угол между базисным. напра. влением и направлением наибольшего 1273550ослабления массива. Направление наибольшего массива горных пород характеризуется наибольшим коэффициентом интенсивности напряжений (КИН) в вершинах трещин. Так как ЭАЭ движущейся трещины зависит от ее КИН, то направление наибольшего ослабления характеризуется ЭАЭ в этом направлении. 1 ил.Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения направления доминирующей системы тре, щин.Целью изобретения является новы шение точности определения,На чертеже представлена схемаосушествления спосрба.Пьезоприемники 1, 2 и 3 располо ржены на полуокружности радиуса В суглами щф., =ф,+71/3 ( =(р,+Т/3 относительно базисного направления Х.Центр полуокружности совпадает соскважиной 4, в которой размещают 15заряд ВВ.Способ осуществляют следующимобразом.При нагружении массива взрывомсосредоточенного или линейного заряда образуются зоны мелкодисперсногодробления, радиального трещинообразования, подрастания естественных трещин, упругая зона. При этом,в зависимости от мощности взрыва,первые зоны могут отсутствовать.Награнице зоны упругого деформирования и эоны подрастания естественныхтрещин максимальные растягивающиенапряжения достигают 5-7% пределапрочности породы на растяжение,Для измерения энергии акустической эмиссии (АЭ) на поверхности массива устанавливают пьезоприемники1-3 равномерно на нолуокружностирадиусом В с углами ф Ц =,+ - ,;иц =(+ - относительно базисного на 3правления Х. В центре полуокружности бурят вертикальную скважину 4,вкоторой создают заряд взрывчатого,вещества, При этом В выбирается таким образом, чтобы максимальные растягиваюшие напряжения от взрыва в этих точках были не менее 5-77 предела прочности породы на растяжение. Верхний предел определяется. условием линейной зависимости деформаций пьезокристалла датчика от напряжений.Акустические сигналы в процессе взрывного нагружения снимаются пьезодатчиком, подаются на предварительный усилитель, а затем по кабельной линии на регистрирующий при" бор. В качестве регистрирующего прибора можно использовать запоминающий ос 1 иллограф. Сигнал перед подачей на осциллограф пропускают через блок фильтров, отфильтровывая частоты меньше 1 кГц, Запуск осциллографа осуществляют с помощью дополнительного пьезодатчика с установкой линии задержки на время, равное длительности волны напряжений от взрыва. Энергию АЭ Е; вычисляют путем обработки осциллограмм, Вместо осциллографа лучше испольэовать специальные приборы для регистрации сигналов АЭ, например АВН,которые сраэуже могут измерять энергию АЭ.По измеренной энергии Е и из 1 вестным углам д; путем решения уравненияопределяют- угол между базисным направлением и направлением наибольшего ослабления массива горных пород.Физической основой данного способа являются следующие соотношения,+ ю 6 соз /3(6 р)е, гРК Очевидно, что для каждой точки из ваа15 мерения у. Г(8 )=сонэк поэтомув окончательйом виде получаем формулу для определения энергии АЭ в каждой точке измерения20 Е Емакс ЬЕ-(Емокс Ему)" зп Ч 2 Е =К , - -Г(6 ),3Направление наибольшего ослабления массива горных пород характеризуется наибольшим коэффициентом интенсивности напряжений (КИН) в вершинах трещин. Так как энергия АЭ 5движущейся трещины зависит от ее КИН,то направление наибольшего ослабления характеризуется наибольшей энергией АЭ в этом направлении.Обычно в массиве имеются 3 взаимно перпендикулярные системы трещин, одна из которых имеет залегание, близкое к горизонтальному. По"этому при взрыве вертикального цилиндрического заряда в зоне подрастания трещин эта система развитияне получает, Следовательно, измерение энергии АЭ в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрического заряда, Яает информацию о развитиидвух других систем трещин, которыеоказывают большее влияние на устойчивость откосов и на качество ведения буровзрывных работ, чем горизонтальная система. 25КИН единичной трещины определяется по формулеК.б вал 33где 1 - длина трещины;30- растягивакяцие тангенциальные напряжения от взрыва;- угол между трещиной и направлением от места взрывак трещине,Энергия АЭ связана с КИН соотношением где г - расстояние от вершины трещины до точки измерения;. Г( 9) - функция зависимости интенсивности излучения упругойэнергии под углом 9 от направления распространения ф 5-й трещины;9- угол между направлением распространения трещиныилинией, соединяющей точку измерения и )-ю трещину. 50Следовательно, энергия, измеренная в какой-либо точке 1.по окружности с радиусом в центре заряда, определяется по формуле 1где К.=б в ввп(3К, =б " сов- угол между направлением отвзрыва к точке измеренияи направлением одной иэ сис"тем,трещин.Следовательно,. где ЬЕ - энергия, не связанная с ростом трещин (шумы); Е,Е - энергия АЭ, измеренная соответственно по направлениюнаименьшего и наибольшегоослабления массива горныхпород;Ч - угол между направлением отвзрыва к точке измерения инаправлением наибольшего ослабления массива.Следовательно, не менее чем по трем измерениям можно определить из решения системы уравнений направление наибольшего ослабления массиваТочки измерения можно выбирать не на всей окружности, а равномерно на ее половине, так как массив имеет центральную симметрию относительно скважины, Это дает возможность производить измерения при массовых взрывах на карьерах.Энергию АЭ в процессе взрывного нагружения следует измерять только после прохождения волны напряжений так как эта волна имеет частоты до сотен килогерц, которые в противном случае регистрируются аппаратурой. Измерение АЭ во время действия квази- статической фазы взрыва на частотах менее 1 кГц также вносит существен" ные искажения. Следовательно, измерять энергию АЭ следует на частотах килогерцового диапазона.Иоф а 1,Е;=, К-- Г(6)+ 2 К -- (6 ),.ф 1 Л г 1 р Хр г Р Формула изобретенияСпособ определения направления наибольшего ослабления массива гор"Заказ 6403/28 Тираж 470 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5ных пород, включающий динамическое нагружение массива с помощью взрыва заряда взрывчатого вещества и оп, ределейие параметров акустических сигналов с помощью разнесенных в пространстве приемников, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, измеряют энергию акустической эмиссии и определяют направление наибольшего ослабления иэ решения системы уравненийю= макс+макс мак з Ч Чф " где Е - энергия акустической эмис 16сии,измеренная в 1 -йточке. аЬЕ - энергия шумов;ф; - угол между базисным направ"лением и направлением отточки взрыва к -му прием.нику;(+" угол между базисным направлением и направлением наибольшего ослабления массива,при этом измерения проводят на ча"стотах более 1- кГц во время квазистатической фазы взрыва, а приемники располагают не менее,чем в трех точках на полуокружности с центром в точкевзрыва,