Способ обнаружения неоднородностей в массиве

(71) Харьковский институт инженеров коммунального строительства(56) Ямщиков В.С, Методы и средства контроля горных пород и процессов. - М.; Недра, 1982, с,159.Авторское свидетельство СССР й. 1149010, кл. Е 21 С 39/00, 1985.Авторское свидетельство СССР М 1314775, кл. Е 21 С 39/00, 1985.(54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В МАССИВЕ(57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при исследовании искусственных образований и горных массивов для контроля напряженного состояния и обнаружения неоднородностей. Цель изобретения - повышение точности и Изобретение отно и может быть использ ния искусственных и целью контроля напр обнаружения неоднор литологических грани контактов кристаллосо вмещающими горнымиЦелью изобретени точности и увеличение ности обнаружения не сиве, обеспечение уни сится к горному делу овано для исследовагорных массивов сяженного состояния, одностей, например, ц, границ рудных тел, держащих полостей с породами.я является повышение разрешающей способоднородностей в масверсальности. увеличение разрешающей способности. Способ заключается в излучении в массив ультразвуковых импульсов и приеме их после прохождения контролируемого участка с помощью перемещаемых преобразователей. При этом измеряют амплитуду принятых информационных сигналов (ИС) и определяют место расположения неоднородности по изменению амплитуд принятых ИС. Зондирующий сигнал излучают на двух разных частотах 11 12 одним стержневым пьезоэлектрическим излучателем путем изменения его ориентации на 90 по отношению к его продольной оси. Амплитуду ИС измеряют на этих частотах в ряде точек по профилю исследуемого массива направленным приемником. О наличии неоднородности в массиве судят по изменению величины ( ЬА 12 12):( ЬА 1111) для каждой точки измерения, где АИ А 2 - соответственно амплитуды ИС на частотах т 1 и 12 в каждой точке контроля. 3 ил. На фиг.1 представлены стержневой пьезопреобразователь и направлениераспространения колебаний с частотами 11 и 12: на фиг.2 - схема расположения излучателя и приемника зондирующего сигнала при исследовании массива; на фиг,3 - схема исследования массива для обнаружения неоднородностей.Способ оценки упругих свойств и обнаружения неоднородностей в массиве заключается в том, что стержневой пьезоэлектрический излучатель излучает упругие волны, которыеДА;1 = Ап 1 - Ав 1,Д фЧ 2 2 Д А 2 2 А 11 ДА 1 1 в точках измерения менен Аа 2 - амплитуды ин алов, измеренные на точках контроля по и м мет Ап 2 орма стоте ных сигнсоседни А 11 680А 21 64055 2 83 2 81 1 =Ап 1 атов поя, харакимеют две резонансные частоты. Перваяволна с резонансной частотой 11(более высоко 9) распространяется по направлениюпродольной оси излучателя, а вторая волнас частотой 12 (более низкой) распространяется в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны счастотой т 2.При исследовании участка горного массива производят изменение ориентации излучателя относительно его продольной оси,обеспечивая излучение упругих волн на частотах 11 ит 2 (фиГ.2). В положении 1 излучатель 3 обеспечивает зондированиеисследуемого участка массивана. частоте 11, 15в положении 2, в котором излучатель располагается под углом 90 по отношению к положению 1, зондирование исследуемогомассива производится на частоте 12.В результате обеспечивается зондирование исследуемых участков массива 4 сцелью обнаружения неоднородностей наразличных частотах, Пьезокерамическимприемником 5, имеющим острую диаграммунаправленности регистрируются амплитуды пришедших сигналов А 1 и А 2, излученныхсоответственно на частотах т 1 и 12,Регистрация пришедших информационных сигналов (измерение их амплитуд)осуществляется на поверхности (по профилю) исследуемого массива в ряде точек,располагающихся на определенном фиксированном расстоянии (1) между ними (точки6, 7).В результате этого формируется ряд 35данных измерения амплитуд А;1 и А 2 информационных сигналов, которые характеризуют упругие (физико-механические)свойства исследуемого массива на частотах11 и 12 по конкретным направлениям между 40излучателем 3 и приемником 5 (фиг,3), Послепроведения измерений вычисляют величину по изменению которой судят о наличии неоднородности в исследуемом массиве где ДА 2 =Ап 2 - Ав 2 А 1, Ал 2 - амплитуды информационных сигналов, измеренные на частоте т 1 в соседних точках контроля по профилю массива,В формуле изобретения корректируется математическое выражение и объяснение к нему в следующей форме: где ДАц 2 =Ап 2 - Аа 2Ап 2, Ап 2 - амплитуды инфармациснных сигналов, измеренные на частоте 12 в соседних точках контроля по профилю массива; А, А - амплитудь 1 информационных сигналов, измеренные на частоте 11 в соседних точках контроля по профилю массива;12б - частоты, излучаемые стержневыми пьезоэлектрическим излучателем при изменении его ориентации.Для исследования искусственного массива, представленного песчано-цементной закладкой в горной выработке, предлагаемым способом применен стержневой пьезоэлектрический излучатель, имеющий резонансные частоты 11 = 5,6 кГц и 12= 4,2 кГц. При исследовании массива предлагаемым способом получены следующие значения амплитуды информационного сигнала. При отсутствии неоднородности: А 11 = 680 мкв, А 12 = 830 мкв, При наличии неоднородности (контакт рудных тел) А 21= 640 мкв; А 22 = 810 мкв,Вычисляют величины Вычисляют относительные иигнала при измерении классичесом Сравнение полученных резулзывает на увеличение показате5теризующего наличие неоднородности в массиве, что свидетельствует о повышении точности и увеличении разрешающей способности вследствие применения предлагаемого способа контроля, 5 17141 Формула изобретения Способ обнаружения неоднородностей в массиве, заключающийся,в излучении в 10 массив ультразвуковых импульсов, прием их после прохождения контролируемого участка с помощью перемещаемых приемников, изменений амплитуд, принятых информационных сигналов, определении 15 места расположения неоднородности пойзменению амплитуд информационных сигналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чуб, с целью повышения точности и увеличения разрешающей способности, излучение ультразву ковых импульсов производят на двух разных частотах 1112 одним стержневым пьезоэлектрическим излучателем путем изменения его ориентации на 90 по отноше 25нию к его продольной оси, при этом измеряют амплитуды информационного сигнала на этих частотах в ряде точек по профилю исследуемого массива направленным приемником, а о наличии неоднородности в массиве судят по изменению величиныЬАгг для каждой точки измерения, где А - амплитуда информационного сигнала на частоте 11 в каждой точке контроля; А амплитуда информационного сигнала на частоте 12 в каждой точке контроля; 111 г - частоты, излучаемые при изменении его ориентации;ЛА = А 1 - А 21 - разность амплитуд в соседних точках измерения на частоте 1;Ь А = А 12 - А 22 - разность амплитуд в соседних точках измерения на частоте 12,1714126 Фиг. Редактор А.Мот оррек ирня Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 аз 67 ВНИ Составитель М.Китай Техред М.Моргентал Тираж Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5