Способ оценки параметров зоны опорного давления и устройство для его осуществления

(71 сследователомеханики и ауч цой Всесоюзцыинститутейдерског кий арк о дел ский, И.Г 1. П акуц,(72) В.Г.Пу В.А.Смирнов (53) 622.28 (56) Смирно товыч В.П. методам про ховкуц А,П Скбескоцтактц Указан) гноэа с цо даро угольн пластов 1981,А П Иых залеже акунеодно эу Смирнов В.А., ние геологических эон повышенного помощью шахтных йс дноствлениццтць оготромГ 1 е и эксаппаэле В с иэиеоло гни83, с.др Апц арату орных а дляпошлец про ЬР 2 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЭОБРЕ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ пресс-методов - б.ратура в шахтной гке. Л.: ВНИИГ 1 И, 19Смирнов В.А иконтроля удароопасностирод. - Безопасность труданости, 1984, У 10, с. 43 ЯО 1329253(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАР ОВ ЗОНЫ ОПОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И УС ТВО ДЛЯ ЕГО ОСУБЕСТВЛЕПИЯ(57) Изобретение относится к области горного дела и позволяет с высокой лостоверцостью оценивать параметры зоны опорного давления за счет учета положения пород с повышенной прочностью. В процессе бурения скважины из меряют ццтецсивцость 1, вызванной акустической или электромагнитной эмиссии вдоль скважины. Определяют интервал с минимальным уровнем 1Ь мич вблизи устья скважины, По нему судят о ширине защищенной эоны. По окончании буреция дополнительно измеряют интенсивность естественной эмиссии при двух различных порогах амплитудной дискримицации и определяют их отношения Р. Затем определяют распределение Е вдолЬ скважины и выделяют положение экстремумов Р, По положению максимального Р, совпадающего с максимумом распределения 1 а, определяют1329253 расстояния до максимума опорного ддвления. По положению интервалов с высоким уровнем 1 в при неизменномуровне Р выделяют положение пород повьш)енной прочности. 11 о отношению максймального и минимального уровней 1судят О концентрации цапряжений в зоне максимума опорного давления, Устройство для осуществления способа содержит датчик 1 электромдгчтцой или Изобретение относится к области горного дела. Целью изобретения является поыше) 1е д О с т О в р н О с т и Ое н к и и а р д и . т р 0 в зоны опорного давления зд счет учета положения пород с ноньпвецной прочно -Стью. Нд Фиг.1 покдздць грдфики рдспределения интецсивц)ст 1 миссии, с помощью которых 1 в)водят оценку пдрдметров зоцы опорного давлеция, На фиг, 1 прин Яты с 1 дуюПИР Обозна)ен ия 1 - )цтесивцо:т), вь)званной эмиссии;вГ - отношецс )гнт нси)11)остей естест -венной эмиссии, и )иеп цньх цри двухразличных порогдх дм)1:Итудной дискримин,)ции; 1 - расстояние От устьяСКВДжЦЦЫ ДО ТОЧКИ зМЕРЕНИЯ ЭМИССИИ,а - интердл поро) с ь)сокой прочностью в разрезе ск,)жиць, х, - шириназащитной зоцы; х, - расстояние отустья скважины го идксииума опорногодавления, 1 , - уровень интенсивности вызванной м)ссии в защитнойзоне; 1 уровень интенсивностив. свызванной эиисс)пмаксимуме опорного давления, 1, - дополнительныйэкстремум,На ф)г.2 представлена функциональная схема устройства для Осуществления предлд.деисг способа.Устройство сдержит датчик 1 электромагнитной или дкустической эмиссиии измеритель 2, ключающцй последовательно соединен)гы избирательный усилитель 3 и перв)111 канап измерения,включающий длц)читу)ны селектор 4 срегулиру- льл. 11 р г м .рабдтывания,форм ирв д 111 ):1111 тел ьн Рс т Им 1 ульакустической эмиссии и измеритель.Он содержит иэбирательньп усилитель3, тдймер Я, цифровой индикатор 9,триггер 14 и два канала измерения.Кджды из них содержит амплитудныйселектор ч, 10 с рогу)ируел,1 порогомсрабатывания, формирователь 5, 11длительности импульов, элемент И 6,12 и счетчик 7, 13 импульсоц, 2 с.п.ф-ль), 2 ил. 2сов, элемент И б первого канала, счетчик 7 импульсов, таймер 8 и цифровойиндикатор 9. Второй канал измерителя,подключенный к выходу усилителя 3,содержит последовательно соедицецнь)едмплитудцый селектор 10 с регулируемым порогом срабатывания, фориировдтль 11 длительности импульсов, злемецт И 12 второго канала, счетчик 13)О импульсов. Измеритель 2 снабжен такжеуправляющим тпиггером 14, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов второго канала, д выход - свторыми входами элементов И,15 Способ осу)1)ЕСТВЛяЮТ сЛЕДУющим обрдзол.Перед бурением скважины датчикэмиссии устанавливают на расстоянии1- 1,5 и от точки бурения, Включают иэ 20 меритель 2 эмиссии и устанавливаютпорог срабатывания А, первого каналатаким образом,. чтобы он составлялА, = 10 А , где А,р - уровень электромагнитных помех в выработке. В про2 цессе бурения измеряют интенсивностьвызванной эмиссии 1 как число преввышений амплитудой импульсов эмиссиипорога срабатывания А, за каждые1 О см подвигания забоя скважины.По окончании бурения с помощью досылочных штанг устанавливают датчик 1эмиссии ца забое скважины, На измерителе устанавливают режим отношения,при котором регистрация проводитсяпараллельно по первому каналу с порогом А, = 10 Ат и по второму каналус порогом А, = 2 А , поскольку )нтЕнеивность эмиссии в процессе буренияшпуров значительно превышает ицтен11 "9253 В режиме 1 (режим отсчета по времени) регистрации вызванной эииссии сигнал от усилителя 3 поступает на вход первого канала - на амплитудный селектор 4 с регулируемым порогом синцость естествеццой эмиссии. Вклнт- срабатывания А , 11 мпульсы, превысивчают измеритель 2 и после остановки шие порог срабатывания А , поступают1счета берут цо цифровому индикатору ца Формирователь 5 длительности ииотцошецие Г ицтенсивностей иипульсонпульсон и через первый вход элементаестествеццой эмиссии, поступающих из И 6 ца счетчик 7, имеющий выход цамассива пород к датчику 1. Перемещая цифровой индикатор 9. Интервал времедатчик вдоль скважины с шагом 10 си цц регистрации эмиссии определяетсяповторяют операцию по измерению от- задающим генератором таймера 8, выходношения интенсивностей. 1 п которого подключен к первому входуПо данньпт шахтных наблюдений стро- элемента И 12 второго канала. При заят график распределения ицтенсивнос- цолцеции емкости памяти счетчика 13тей вызванной эииссии 1 в и график второго канала последовательностьюотношения интенсивностей естественной импульсов выходной импульс устанавлиэмиссии Г в зависимости от расстоя вает .триггер 14 в такое состояние,ния 1. Ширину защитной зоны х, опре- при котором ца его выходе появляетсяделяют как интервал от устья скважины "ДОГ.О , который подается на вторыедо точки граФика 1 а, в которой уро- входы элементов И 6 и 12. При этомвень интенсивности вызванной эмиссии счет импульсов по обоим счетчикамболее чеи в 2 раза превышает уровень 2 р и 13 прекращается, Ицфориативньй па 1, характерный для пород с ос- раиетр - отсчет числа импульсов потаточной прочностью, Выделяют совпа- первому каналу за определенный интер- дающий на графиках 1 и Г экстремум, вал времени - снимается с цифровогосчитают его приуроченным к максимуму индикатора 9. нагрузок в зоне опорного давления и 25 В режиме 11 (режим отношения инпринимают расстояние от устья сква- тенсивностей счета) регистрации естежины до максимума опорного давления, ственной эмиссии сигнал от усилителя равным х,. Дополнительные экстремумы 3 поступает одновременно на входы1 на графике 1 а, сопровождаю- первого и второго кацапов измерения -9 экстрщиеся низким уровнем Г, считают при О ца амплитудные селекторы 4 и 10 с реуроченными к интервалам пород с ловы- гулируемытти порогами срабатывания. шенной прочностью, ширину которых а Импульсы, превысившие пороги срабатыопределяют по уровню 1 а = 0,5 1, . вания А, и А (причем А, А), постуО экстрУровень концентрации напряжений в лают ца формирователи 5 и 11 длительмаксимуме опорного давления определя- с ности импульсов. Выход формирователя ют как функцию отношения значений длительности импульсов второго канала 1 ю и .1 , снятых с графи- подключен через элемент И 12 к счетВ. макст 1 миИка интенсивности вызванной эмиссии чику 13 импульсов. При заполнении ем 1 . Чем выше 1 ц /1тем кости памяти счетчика 7 выходной ииЬ.макс 6 Иинвыше концентрация напряжений. пульс устанавливает триггер 14 в таУстройство для оценки параметров кое состояние, при котором на его вызоны опорного давления работает сле- ходе появляется "ЛОГ.О", который по- дующим образом. дается на вторые входы элементов И 6Датчик 1 эмиссии (фиг.2) преобра- и 2, При этом прекращается счет имэует наведенные в неи электромагнит пульсов по обоим счетчикам 7 и 13. ные или акустические сигналы в элек- Информативный параметр - отсчет оттрические импульсы, которые подаются ношения счета первого и второго канава измеритель 2 эмиссии, где усили- лов - снимается с цифрового индикавается узкополосным избирательным тораусилителем 3, Применение такого уси О Способ и устройство для его осущелителя позволяет уменьшить уровень ствления позволяют комплексно опредепромышлецных помех и собственные шумы лять параметры зоны опорного напряусилителя, иия: ширину защитной зоны пород с остаточцой прочностью в краевой части55 массива, расстояние до максимумаопорных нагрузок, уровень концентрации напряжений в максимуме опорногодавления. Такая оценка параметров зо"ны опорного давления позволяет повы1329253 сить достоверность и оперативностьпрогноза динамических явлений и обеспечить безопасное ведение горных работ. формула изобретения 1. Способ оценки параметров эоны опорного давления, включающий измерение в процессе бурения скважины ин тенсивности вызванной акустической или электромагнитной эмиссии вдоль скважины, определение интервала с минимальным уровнем вызванной эмиссии вблизи устья скважины, по которому 15 судят о ширине защитной эоны, и определение положения экстремумов вызванной эмиссии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки параметров зоны опорно го давления, по окончании бурения дополнительно измеряют интен.ивность естественной эмиссии при двух различных порогах амплитудной дискриминации, определяют распределение отноше ния измеренных интенсивностей вдоль скважины и выделяют положение экстре-. мумов отношения интенсивностей, при этом по положению максимума отношения, совпадающего с максимумом рас" З 0 пределения вызванной эмиссии, определяют расстояние до максимума опорного давления, по попожению интервалов с высоким уровнем интенсивности вызванной эмиссии при неизменном уро вне отношения выделяют положение пород повышенной прочности, а по соотношению максимального и минимальногоуровней интенсивности вызванной эмиссии судят о концентрации напряженийв зоне максимума опорного давления. 2. Устройство для оценки параметров зоны опорного давления, содержащее датчик электромагнитной или акустической эмиссии и измеритель, включающий последовательно соединенные избирательный усилитель и первый ка- наЛ измерения, включающий амплитудный селектор с регулируемым порогом срабатывания, формирователь длительности импульсов, счетчик импульсов, таймер и цифровой индикатор, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что измеритель снабжен управляющим триггером и вторым каналом иэмерейия, подключенным к выходу усилителя и содержащим последовательно соединенные амплитудный селектор с регулируемым порогом срабатывания, установленным ниже порога срабатывания селектора первого канала, формирователь длительности импульсов, элемент И второго канала и счетчик импульсов, а первый канал устройства также снабжен элементом И, при этом первые входы обоих элементов И подключены к выходам формировате лей длительности импульсов соответ" ствующих каналов, выходы элементов И "к счетчикам импульсов, а вторые входы элементов И подключены к выходу управляющего триггера, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов второго канала.1129253 оставитель Г.Лыковехред Л.Сердюкова Редактор Т.Юрчик орректор В.Бут Подписи Заказ 249 Тираж 391арствеииого комитета ССзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д 4(5 фичес оиэводственно-полиг ВНИИПИ Госуд по делам и3035, Москва,дприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4