Устройство для физического моделирования в электроразведке

(504 С 01 7 3 08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Бруданин А.М. и др. Автоматическое электроразведочное моделирование в электролитической ванне. - В кн.: Разведочная геофизика, вып.86. М.: Недра, 1979, с.103-107.Данильчук В.Ф., Матюшечкин В.Ф. К вопросу интерпретации результатов перпендикулярно-дипольного электро- просвечивания на угольных шахтах. - В кн.; Шахтная геофизика и геология, вып.106. Л.; Недра, 1977, с.90-95. ЯО 1286908 А 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЗИЧЕСКОГОМОДЕЛИРОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ(57) Изобретение относится к областигеофизики и может быть использованопри физическом моделировании электромагнитных методов геофизической разведки. Цель изобретения - повышениепроизводительности и точности моделирования. Для этого модели горныхвыработок выполнены с возможностьюих перемещения вдоль профиля наблюдений. Для реализации перемещенияв устройство введен блок перемещениямоделей. В конструкцию устройствавведены также блок индикации, блокпереключателей, графопостроитель иконцевые выключатели, подсоединенныек блоку переключателей, что позволяет автономно и синхронно перемещатьмодели. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.1286908 Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при физическом моделировании электромагнитных методов геофизической разведки, в частности разведки нарушений уголь ных пластов из горных выработок электрическими и радиоволновыми методами.Цель изобретения - повышение производительности и точности моделирования. 10На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 модель горной выработки; на фиг.3 принципиальная схема блока переключателей; на фиг.4 - принципиальная 15 схема блока перемещения; на фиг.5 принципиальная схема блока индикации; на фиг.6 - принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства;на фиг.7 - результаты моделирования 20 экваториально-дипольного электро- просвечивания с помощью предлагаемого устройства.В электролитической ванне 1 на направляющих 2 установлены модели 3 горных выработок с определенным образом расположенной на них системой электродов 4. Модели 3 выработок имеют независимый привод, осуществляемый блоком 5 перемещения с помощью 30 шкивов и троса натяжения. Электродычерез коммутатор 6 подключены к генератору 7 и измерителю 8. К выходу измерителя 8 подключен графопостроитель 9 зависимостей, запуск 35 и остановка которого осуществляются концевыми выключателями 10 через блок 11 переключателей. Управление работой блока 5 перемещения и графопостроителя 9 осуществляется блоком 11 пе реключателей и концевыми выключателями 10, жестко закрепленными на направляющих 2, электрически сблокированных с графопостроителем 9 и блоком 11 переключателей, Устройство содер жит также блок 12 индикации, показывающий местоположение моделей 3 выработок и кинематически связанный с блоком 5 перемещения и моделями 3 выработок, и пласт 13 - локальное 50 тело, Питание устройства осуществляется от блока 14 питания (фиг.1). Модель горной выработки (фиг.2) представляет собой уменьшенный в выбранном масштабе моделирования участок горной выработки. Изготавливают ее из диэлектрической трубки 15 определенных диаметра и длины 1. В 2средней части модели на стенках выработки закреплены посеребреные элек" троды 4, из которых четыре расположены диаметрально противоположно по периметру модели (в сечении, перпендикулярном продольной оси выработки, на концах взаимно перпендикулярных диаметров). По обе стороны от одного из укаэанных четырех электродов на линии, проходящей через электрод и параллельной продольной оси модели,расположены дополнительные электроды(их число определяется комплексомэлектроразведочных установок, их параметрами; обычно достаточно четырехдополнительных электродов). Дополнительные электроды располагают на стороне модели, обращенной в сторону исследуемого объекта. Длину моделигорной выработки в заданном масштабе моделирования определяют в зависимости от ее диаметра с учетом расстояния между карйними дополнительными электродами, при этом соблюдают два требования. Первое требование заключается в исключении искажающего влияния торцовых частей модели выработки на распределение электрического поля по ее оси. Моделированием установлено, что это требование выполняется при измерении потенциала поля на электродах, отстоящих от торцов выработки на расстоянии 1, определяемом соотношением 360, где с 1 - диаметр выработки. Таким образом, крайние дополнительные электроды нельзя располагать от торцов выработки ближе шести ее диаметров.Второе требование заключается в обеспечении возможности одновременного перемещения двух моделей выработок по всей длине профиля наблюдения, которую в масштабе моделирования выбирают равной преобладающей длине выемочного столба угольных шахт, Это требование является основным при определении расстояния между крайними дополнительными электродами. Расстояния между смежнымн дополнительными электродами определяют в зависимости от параметров электроразведочных установок, которые нужно промоделировать. Модель содержит также направляющие 2 и тяговый трос 16, который через натяжной ролик (не показан) подсоединен к блоку 5 перемещения86908 35 3 12 и служит для протягивания моделей по направляющим. Конструкция устройства позволяет располагать на одном профиле наблюдений как одну, так и несколько моделей выработок, которые могут протягиваться как одновременно, так и автономно. При проведении моделирования радиоволновых методов разведки на стенках выработки закрепляют приемные и передающие антенны.Блок 11 переключателей (фиг.3) содержит кнопки и ключи 17-19, блок 20 исполнительных реле, ключ 21 и галетные переключатели 22 и 23.Электродвигатель 24, редуктор 25, сельсин-датчик 26, два сельсин-приемника 27 и 28 и тяговый трос 16 образуют блок 5 перемещения (фиг.4).Блок 12 индикации (фиг.5) содержит две контактные шины 29, укрепленные над профилями наблюдений, подвижные контакты 30, кинематически связанные с моделями выработок и расположенные над их центрами, неподвижные контакты 31, размещенные через равные интервалы около контактных шин 30, при этом расстояние между крайними неподвижными контактами равно длине профиля наблюдений, 30 и лампочки 32 индикации.Все элементы блока 12 выведены ,на пульт рабочего стола устройства для моделирования.Устройство для моделирования работает следующим образом (фиг.1 и 6). 5 10 15 20 25 выработок. Одновременно концевые выключатели 10 включают графопостроитель 9 в начале измерений. Сигналс приемных электродов 4 поступает наизмеритель 8 и графопостроитель 9,который производит непрерывную регистрацию потенциала электрическогополя. Отключение устройствав концепрофиля измерений осуществляется автоматически концевыми выключателями10. Направление движения горных вы-,работок и порядок работы концевыхвыключателей устанавливается галетными переключателями 22 и 23, изменяющими направление вращения сельсинприемников путем переключения концовроторных обмоток сельсин-приемникови переключающими концевые выключатели с замыкающего реле на раэмыкающее.Кнопка 19 "Маневр" подсоединена непосредственно к электродвигателю 24(минуя блок 20 исполнительных реле)и позволяет производить маневры иточную установку моделей выработокв любую точку ванны 1. Кнопка 17Стоп отключает ток от всего устройства. Сельсин-приемники 27 и 28 могут вращаться одновременно и порознь, перемещая модели 3 выработок по двум или одному профилу наблюдений в зависимости ат моделируемогометода. Изменяя размеры или расположение локального объекта 13 в пространстве, процесс измерений повторяют.При заполнении ванны электролитом до уровня моделей горных выработок моде40 45 50 55 Электроды 4 с помощью коммутатора б подключают к генератору 7 и измерителю 8. Коммутатор б подключает определенные пары электродов 4 к генератору 7 и измерителю 8 в зависимости от того, какая из двух пар является приемной или передающей, что обусловлено моделируемым методом. Нажатием кнопки 18 "Пуск" на блоке 11 переключателей осуществляется пуск устройства. При этом блок 20 исполнительных реле включает электродвигатель 24 и коммутирует контакты запуска графопостроителя 9. Электродвигатель 24 через редуктор 25 приводит во вращение сельсин-датчик 26, имеющий электрическую связь с сельсин-приемниками 27 и 28. Сельсинприемники 27 и 28 синхронно вращаются с сельсин-датчиком 26 и через систему натяжных роликов и тяговых . тросов 16 перемещают модели горных лируют методы наземной электроразведки, а при заполнении ванны до полного объема моделируют методы электро- разведки в полном пространстве, т.е. решают задачи методами подземной и скважинной электроразведки.При моделировании методов скважинной электроразведки для случая, когда скважина заполнена буровым раствором, материал трубки (модель скважины выбирают с определенной проводимостью, определяемой исходя из критериев подобия для моделирования электрических полей). Наличие на модели выработки четырех электродов, расположенных диаметрально противоположно, и четырех дополнительных электродов, размещенных на линии параллельно продольнойоси модели, а также возможность расположения на одном профиле наблюдений одной или нескольких моделей вылипсоида. 5 12869 работок позволяют моделировать различные методы электроразведки.Например, для моделирования экваториально-дипольного электропросвечивания (ЭДЭП) используются только две модели горных выработок, расположенных на параллельных профилях наблюдений, и только по одной паре электродов в каждой модели выработок, размещенных на концах их диаметра 10 по вертикали.Моделирование ЭДЭП осуществляют следующим образом.В электролитическую ванну 1, заполненную до полного объема электро литом, вводят локальный объект 13, например вытянутый эллипсоид, которым аппроксимируется тектоническое нарушение угольного пласта (фиг.7). Электроды одной выработки подключают 20 к генератору 7, а другой - к измерителю 8. Для осуществления моделирования ЭДЭП в варианте последовательного просвечивания обе модели выработок перемещают синхронно с одинаковой скоростью с помощью блока 5 перемещения, при этом одновременно с перемещением моделей выработок графопостроителем 9 вычерчивается график разности потенциалов вдоль профиля 30 наблюдений (график 33 на фиг.7).Для осуществления моделирования ЭДЭП при фиксированном положении источника поля выработку с электродами, подсоединенными к генератору, устанавливают в любой заданной точке, а выработку с измерительными электродами перемещают по профилю наблюдений, получая при этом на графопостроителе другой график разности потен циалов (график 34 на фиг.7). Для установления характера влияния вытянутого эллипсоида на электрическое поле ЭДЭП последний удаляют иэ ванны и для той же заданной точки положения 45 источника поля снимают график нормального поля (график 35 на Фиг.7). Путем сравнения графиков 34 и 35, а также 33 и 35 определяют аномальный эффект влияния вытянутого эл 08 6Для моделирования метода электро- зондирования, например, в модификации дипольного зондирования необходимо использовать на одном профиле наблюдений две модели выработок, иэ которых одна должна оставаться неподвижной, а другая - перемещаться.Устройство позволяет учитывать влияние горной выработки на результаты измерений, повысить точность измерений за счет использования одних и тех же электродов в процессе моделирования одного и того же метода электроразведки, производить.непрерывные измерения вдоль всего профиля наблюдений или в любой заданной точке профиля, в результате чего повышается информативность аномалии, моделировать методы подземной и наземной электроразведки, а также распределение электрического поля при наличии пласта и локального тела. Формула" изобретения 1. Устройство для физического моделирования в электроразведке, содержащее модели горных выработок с закрепленными на них электродами, погруженную в электролитическую ванну модель локального тела, генератор, измеритель и коммутатор, при этом электроды одной модели горной выработки с помощью коммутатора подсоединены к измерителю, а второй модели горной выработки с помощью того же коммутатора - к генератору, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и точности моделирования, оно дополнительно содержит блок перемещения моделей, блок индикации, концевые выключатели, графопостроитель и блок переключателей, подсоединенный к блоку перемещения, концевым выключателям, блоку индикации и графопостроителю.2Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электроды закреплены в средней части модели диаметрально противоположно по ее периметру.+х/ 5 1,0 Ы а оставитель Е.Городничевехред Л,Олейник Корректор В. Бутя Редактор А.Ога каз 7703/ сное д. 4/5 ород, ул.Проектн иятие, .г.У Тираж 730 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, изводственно-пслиграфическо Под комитета СС и открытий аущская наб