Способ акустического контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений

ОП КСАН ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11) 542136 1) Дополнительное к свид-в(51) М. Кл.е 601 К 29,0 аявкис присоединени (23) Приоритет асударственный комитетСоаета Миннстроа СССРпо делам изобретенийи открытий 3) Опубликовано 05.01.77 3) УДК 620.179.1, Насонов, П. М. Тютюнник и В. Е. Коновалихин 71) Заявите московский ордена вого Красного Знамени горный институт(54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕДОПОРОДНЫХ ОГРАЖДЕНИЙИзобретение относится к технике неразрушаюо контроля качества сред, материалов и издения, так как ооработка диаграммам направлено ответа о наличии зон ражденнй.ишен казанного не ос. щих процесса данных непоср миров енно и дает однозначно ости вестен способ аледопородныхчающийся в лок устического контроля каграждений стволов шахт,смыка я ледопородных о ываемый способ Опис л у д татка и отличается от известного тем, что определяют наличие и величину вторых 1 боковых) диаграмм направленности зон излучения и лриема, обусловлен ных тзоявлснисм поперечной волны, при указанном реверсивном по вертикали сканировании зон излучения и приема производят регистрацию эпюр вторых диаграмм напраленности по глубине скважин и во времени, определяют по эпюрам отношения углов раскрытия вторых,зиаграмм к первым и по их величине судят о появлении и расположении по вертикали зон смыкания лсдопородных ограждений. акустиче с- окружаю- рошедших ьном излучении ающих скважин заклю лны из замораживонтролируемыйокружающую сресположенных во о объект, п ду волн в круг объе ме щих через х скв та, ве опред ртикальном еленин моа принятой пределении нах, рвниз ны приемамаксимума кани овации сигнал ента амплитудно г ьной волны вны, о о ве ости зоны излучения путем его обратного реверса сканисо сравнением амплитуд прих максимумом: аналогиччо ы направленности зоны приея зоны излучения при непод. аммы направленн прямого и последую рования зоны прием игналов с и нят фиг. 1 изображена схема расположения излу. и приемника в замораживающих скважинах;2 представлена эпюра по результатам контпределения диаграмм а путем сканировани чателя на фи глубине спечивая определении эпюр ди лучения и приема по . Такой способ, обе ль качества ледоп вижнои зоне приема, направленности зон из скважин и во времени эффективный контро ограждений и процесса дает достаточной точи оля. Вскважины 1 (фиг.1), запол.аются излучатель 2 и прием- типа. Излучатель устанавлиекоторой глубине в точке А,мо вающис м, опуск родных не обла- отекаюнные рассо ник 3 ваетс их формирования, стью при быстроп цилиндрическог неподвижно наприемник перемещают вниз по зоне приема из точки Б, находящейся выше зоны излучения так, что линия АБ расположена под углом Ое в диапазоне 35-55 к центральной оси АД излучателя и регистрируют амплитуду сигнала поперечной волны. При достижении максимального значения амплитуды сигнала в точке В приемник останавливают и осуществляют его прямой реверс (подъем) в положение Б, где величина сигнала будет составлять 0,707 от величины максимального сигнала, В этом положении регистрируется глубина нахождения из. лучателя и приемника, Далее осуществляется обратный реверс (спуск) приемника в положение Г, где величина сигнала с приемника составляет 0,707 от максимального его значения в зоне приема. В положении Г снова регистрируется значение глубины нахождения приемника, Таким образом определяется диаграмма О направленности излучателя для поперечной волны, симметричная относительно оси АВ,Затем приемник спускают в точку Д, расположенную на оси излучателя, причем ее местоположение уточняют по максимуму принятой продольной волны, и аналогично предыдущему определяют диаграмму направленности О излучателя для продольной волны.Следующая операция данного способа состоит в определении местонахождения В, максимума принятого сигнала для нижнего бокового лепестка диаграммы направленности излучателя для поперечной волны. При этом аналогично описанной методике определяется нижняя диаграмма От излучателя в том же его положении А. Приемник 3 оставляют при этом в последнем положении Г 1.При неподвижном приемнике (в положении Г, ) производится определение верхней диаграммы его направленности Йт для поперечной волны путем перемещения излучателя 2 между точками Е, Ж и К, соответствующими уровню сигнала 0,707; 1 и 0,707 от максимального значения в точке Ж. После опускания излучателя в точку Д, местоположение которой уточняется по максимуму сигнала продольной волны на неподвижном приемнике 3, аналогично определяется диаграмма направленности приемника.В дальнейшем опускают излучатель в зону действия Ж нижнего лепестка диаграммы направленности приемника, положение которого определяется по максимуму сигнала поперечной волны на приемнике. Аналогично предыдущему, поиском точек Е и К определяется диаграмма От приемника.Величина угла раскрытия диаграмм направленности определяется по отношению расстояния между крайними точками Б, и Г где сигнал ослабляется до 0,707 своего значениями - для поперечной волны), к расстоянию между излучателем и приемником.Такое поочередное сканирование и определение диаграмм направленности излучателя и приемника Ь 10 5 20 Я 30 35 9) происходят по всей длине замораживающих сква. жин 1 (от 4 до 8). Прием поперечной волны эффективно будет осуществляться при смыкании ледопородных цилиндров.Приемник в зонах 5, и 6, примет упругие поперечные колебания, характеристика направленности которых будет расположена под углом 35.55 к горизонтальной оси преобразователей.Диаграмма направленности продольных волн г, будет иметь больший угол Оь раскрытия вследствии дальнейшего повышения упругости массива породы при переходе его в мерзлое состояние,Для контроля сплошности ледопородного ограждения по всей глубине последнего производится определение эпюр диаграмм направленности 0 рдя поперечной и От продольной волн по глубине каждой колонки. По этим эпюрам производится определение отношения углов раскрытия диаграмм поперечной к продольноч волне. Если это отношение существенно меньше 1 и находится, например, в диапазоне 0,3 - 0,7, то для таких зон наблюдается смыкание ледопородных цилиндров.Описываемый способ позволяет с высокой эффективностью и точностью выявлять зону 8 в ограждении. Это объясняется перспективностью использования поперечных колебаний, которые, в связи с высоким их затуханием, не распространяется через непромороженные слои породы. Таким образом, появление характеристик направленности поперечных волн преобразователей будет свидетельствовать о моменте смыкания цилиндров между замораживающими колонками.Завершающая проверка процесса формирования ледопородного ограждения заключается в определении действительной величины внутреннего диаметра контура ограждения. Контроль за образованием и ростом ледопородного ограждения осуществляется при посылке акустических колебаний по хордам, касательным к внутренним границам ограждения, с обработкой результатов измерений, описанной выше. Формула изобретения Способ акустического контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений стволов шахт, заключающийся в локальном излучении акустической волны из замораживающих скважин, окружающих контролируемый объект, приеме прошедших через окружающую среду волн в смежных скважинах, расположенных вокруг объекта, вертикальном вниз сканировании зоны приема, определении момента амплитудного максимума принятой продольной волны и его величины, определении диаграммы направленности зоны излучения путем прямого и последующего обратного реверса сканирования зоны приема со сравнением амплитуд принятых сигналов с их максимумом: аналогичного определения диаграммы направленности зоны прие 542136ма путем сканирования зоны излучения при неподвижной зоне приема, определение эгпор диаграмм направленности зон излучения и приема по глубине скважини во времени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, определяют наличие и величину вторых (боковых) диаграмм направленности зон излучения и приема, обусловленных появлением поперечной волны, при указанном реверсивном по вертикали сканировании зон излучения и приема производят регистрацию эпюр вторых диаграмм неправленности по глубине скважин и во времени, определяют по эпюрам отноше ния углов раскрытия вторых диаграмм к первым ипо их величине судят о появлении и расположении по вертикали зон смыкания ледопородных ограждений.542136 7 г.2 Редактор И. Бродск каз 5957/28 Тираж 1029 ЦНИИПИ Государственного ко Подписно итета Совета Министров СССний и открытийРаушская наб., д.4/5 по делам изобре 113035. Москва, Ж - 3 Патен