Способ определения скорости упругих волн в массиве горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК 2.1 С 39/00 Фр;.1 г г1.сИ 1 ф.,НИ ВТО+е)-(с +с ) где 1 ри- Е 1,й- вре ива ния я распростра гих нмпульсо в етствующих со аза ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО;ОЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ние изоБеМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Московский горный институт(56) Ржевский В.В., Ямщиков В.С.Акустические методы исследованияи контроля горных пород в массиве.М.:. Наука, 1973, с. 110-111.Глушко В.Т., Ямщиков В.С.,Яланский А.А, Геофизический контроль в угольных шахтах. Киев, 1978,с. 85-86.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИУПРУГИХ ВОЛН В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД,включающий проэвучивание массива уп"ругими импульсами с помощью.излучателя и двух приемников, установленныхна различных базах, измерение времени распространения упругих импульсовмежду излучателем и каждым из прием-ников и определение по полученнымданньк скорости упругих волн в массиве, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности опре.деления за счет устранения влиянияконцевых участков баз прозвучивания,дополнительно прозвучивают массив спомощью дополнительного излучателяи измеряют время распространения импульсов до приемников, а скоростьупругих волн в массиве определяют поформуле базы прозвучиваниямежду излучателем и пемниками, Ь, 1,;базы прозвучивания междудополнительным излучателем и приемникамиИзобретение относится к горномуделу и предназначено для оценкисвойств, структуры и состояния горных пород в массиве посредством оп 5ределения скорости распространения вних упругих волн,Целью изобретения является повышение точности определения за счетустранения влияния концевых участков 1 Обаз проэвучивания.На Фиг,1 дана схема расположенияизлучателей и .приемников упругих им-пульсов; на Фиг.2 - схема реализацииспособа при контроле сплошности тампонажных завес, сооружаемых в процессе строительства шахтных стволоввобводненных трещиноватых горных породах, вариант.Схема расположения излучателей и ,20щиемников упругих импульсов включаетИзлучатель 1, установленный в точкуА, приемники 2 и 3, размещенные соответственно в точках В и С, и до" .полнительный излучатель 4, располо 25женный в точке Э, Для наглядностимассив горных пород условно ограничен. Зоны влияния концевых участковбаз проэвучивания обведены концентрическими окружностями вокруг точек ус Отановки излучающих и приемных преобразователей. Радиусы этих зон неиэ"вестны, Им приписаны произвольныезначения а, Ь, с и й.Выбор точек установки преобразова- З 5телей 1-4 и баз проэвучивания 11, 1. 12 где 1, 1., - расстояниямежду излучателем и приемниками, а1. 12 - расстояния между дополнительным излучателем и приемниками, ,допределяется технологическими условиями решаемых задач, например припрозвучивании между выработками,. скважинами, шпурами,45В то же время при реализациипредлагаемого способа по условиям измерений на базовые расстояниямежду излучателями .и приемниками наложено ограничение 1., 1а на ба-.зы 1,2 и 12 ограничения не накладываются, однако при расчете для получения истинного значения скорости необходимо группировать слагаемые с большими и меньшими базовыми расстояния" ми. Поэтому заглавными буквами 1., и 1,2 обозначены большие из базовых Расстояний, удовлетворяющие условию 11 е 2 12 е Из физических предпосылок (локальное влияние на задержку импульсов концевых участков баз прозвучивания и интегральное влияние центральных участков) выбрана кусочно-неоднородная модель скоростных свойств массива горных пород, для которой обозначим: Ч - скорость упругих волн в массиве горных пород, которую необходимо определитьЧа ЧьЧ и Чй неизвестные значения скоростей Упру гих волн в зонах влияния концевых участков баз прозвучивания.Используя эту модель, рассмотрим влияния свойств массива на задержку импульсов на концевых участках.С помощью излучателя 1 и приемников 2 и 3 прозвучивают массив упругими импульсами на базах 1.1 и 1. Измеряют время распространения упругих импульсов на этих базах. При этом измеренное время распространенияна базе 1,1 складывается1из задержек импульсов Га = а/Ча и= Ь/Ч , на концевых участках а и Ь и задержки=1., -(а+Ь)1 /Ч, на центральном участке, имеющем длину 1,;, - (а+Ь).Отсюда+ м-.е е+ е Чо Ч Аналогично измеренное время распространенияна базе прозвучивания 1, складывается из задержек импульсов са " а/Ча,= с/Ч, на концевых участках а и с и задержки+ е., + еФЧо ЧсПрозвучивают массив на базах 1. и 1 с помощью дополнительного излучателя 4 и приемников 2 и 3 упругими импульсами с воэможностью их селекции на приеме по отношению к импульсам излучателя. При этом селектирование импульсов (например, частотное) позволяет практически одновременно, Ь - (с+й), с 11 с 20 25 35 45 производить измерение по всем каналам.Далее измеряют время распространения импульсов, излучаемых дополнительным источником, на базах Ь и 1.Измеренное время распространенияна базе Ь складывается иэ задержек импульсов 4,с = с/Тссд = 6/Уд на концевых участках с и д и задержки с с,1 Ь г (с + й) /7 на центральном участке, имеющем длину Ь - (с+ Й),Отсюда Подобным образом измеренное времяраспространения 1 на базе 1 складывается из задержек импульсов сЬ =Ь/Ч и о,й/7 с на концевыхучастках Ь и с 1 и задержки одз+ в та ев+ еюЧо аПосле этого определяют скорость распространения упругих волн по измеренным значенияму в й по формуле2(сь а)-Ие, +еСхема практической реализации способа при акустическом прозвучивании трещиноватого массива, подвергаемого тампонажу, показана на. фиг,2, где также даны массив 5 горных пород, с пробуренными в нем скважинами б. В массиве имеется незатампонированный участок 7, который. необходимо обнаружить при прозвучиванни.В скважинах б размещены акустические устроиства 8 с помощью штанг 9. Основными элементами акустичесИйустройств являются излучатель 1, дополнительный излучатель 4, приемники 2 и 3.Наземная часть схемы содержит генератор 10, селектор 11, усилители 12 и 13 мощности, проводные линии 14-17, усилители 18 и 19 принимаемых сигналов, измеритель 20 времени за" держки импульсов,Способ осуществляют следующим образом,Фиксируют положение акустических устройств 8 в скважинах. От генерато ра 10 подают электрические импульсы, которые поступают на вход селектора 11, имеющего четыре выхода, С двухвыходов импульсы селектора подают(поочередно при временной селекцииили одновременно при частотной) на вход усилителей 12 и 13 мощности, сдвух других - в качестве опорных и коммутирующих на измеритель 20 времени задержки импульсов.Мощные электрические импульсы по проводным линиям 14 и 15 поступают на излучатель 1 и дополнительный излучатель 4 и преобразуются в упругие импульсы, распространяющиеся в массиве горных пород. При этом возбуждениеупругих импульсов происходит поочередно при временной селекЦии или одновременно при частотной.Селектированные упругие импульсы,задержанные в массиве горных пород,достигают приемников 2 и 3, преобразуются в электрические сигналы по проводным линиям 16 и 17 подаются4 О на усилители принимаемых сигналов и далее на измеритель 20 задержки импульсов, который измеряет задержку по каждому из четырех каналов. После этого определяют скорость в массиве горных пород при данном положении акустических устройств.Повторяют циклы измерений при других положениях акустических устройств и по изменению значений скоростей судят о наличии незатампониро- Ф а ванных участков массива горных пород.1428838 Петров Составитель Техред М.Мо Редактор А.Воров ректор В,Романе еи Тираж 459 ПодВНИИПИ Государственного комитета ССпо делам изобретений и открытий