Способ оценки параметров зоны опорного давления и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области горного дела и позволяет с высокой лостоперностью оценивать параметры зоны опорного давления за счет учета положения пород с пoвьгшe rнoй прочностью . В процессе бурения скважины измеряют интенсивность Ig вызванной акустической или электромагнитной эмиссии вдоль скважины. Определяют интервал с минимальным уровнем 1 вблизи устья скважины. По нему судят о ширине защищенной зоны. По оконча-г НИИ бурения дополнительно измеряют инте1гсивность естественной эмиссии при двух различных порогах амплитудной дискриминации и определяют т отношения F. Затем определяют распределение F вдол Ь скважины и выделяют положение экстремумов F, По положению максимального F, совпадающего с максимумом распределения Ig, определяют i СЛ СлЭ ГО, со hO ел со f Г

СО1ОЭ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 5 F. 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г.2

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 30. 07. 90. Бюл. 11 28 (21) 3933654/22-03 (22) 19.07.85 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) В.Г.Пущанский, A.П.Скакун, В.А.Смирнов и И.М.Петухов (53) 622.289(088.8) (56) Смирнов В.А., Скакун А.П., Скитовыч В.П. Указания по бесконтактным методам прогноза степени удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. Л.: ВНИИМИ, 1981, с. 7-9.

Смирнов В.А., Скакун А.П. Изучение геологических неоднородностей и эон повышенного горного давления с помощью шахтных электромагнитных экспресс-методов — В сб. Методы и аппаратура в шахтной геологии и геофизике. Л .: ВНИИМИ, 1983, с. 45-52.

Смирнов В.A.. и др ° Аппаратура для контроля удароопасности горных пород. — Безопасность труда в промышленности, 1984, 11 10, с. 43.

„„Я0„„1329253 (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ЗОНЫ

ОПОРНОГО ЛАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области горного дела и позволяет с высокой лостоверностью оценивать параметры зоны опорного давления за счет учета положения пород с повышенной прочностью. В процессе бурения скважины измеряют интенсивность I вызванной акустической или электромагнитной эмиссии вдоль скважины. Определяют интервал с минимальным уровнем I чиЧ вблизи устья скважины. По нему судят о ширине защищенной эоны. По оконча-. нии бурения дополнительно измеряют интенсивность естественной эмиссии при двух различных порогах амплитудной дискриминации и определяют их отношения F. Затем определяют распределение Е вдолЬ скважины и выделяют положение экстремумов F. По положению максимального F, совпадающего с максимумом распределения Ig, определяют

1329253 расстояния до максимума опорного давления. По положению интервалов с высоким уровнем Ie при неизменном уровне I выделяют положение пород повьш1енной прочности. 11о отношению максймального и минимального уровней I „ судят о концентрации напряжений в зоне максимума опорного давления, Устройство для осуществления способа содержит длтчик 1 электромлг1 Чтной или

Изобретение относится к области горного дела.

Целью изобретения является повышение достDп< pности n!Iенки парам

С тью.

Нл Фиг. 1 Itnx;Iз a!II,! графики рлспре— деления интенси?<н<н ти !миссии, с помощью которых 1!р

Р, отношен?1< 1гнт< нси131<остей естест— венной эмиссии, и<мер< EI?IEIx при двух различных порогах лм!1:?итудной дискрим?1н,?ц13?1; 1 — рлс стон!1ие с т устья скважины до точки 11 мер"HH?I эмиссии, а — интер!1 IJE пород с ««!покой прочностью в разрезе ск«»жинь1, х, — ширина защитной зон«l; x, — расстояние от устья скважины J о максимума опорного давления, I> „,„„— уровень интенсивности вызванной . миссии в защитной зоне; 1 уровень интенсивности в. w«iвызванной эмисcHH EE максимуме опорного давления, I„,„,, — дополнительный экстремум, HR ф1<г.2 представлена функциональная схема устройства для осуществления предллr,лемс г< способа.

Устройство с< держит датчик 1 электромагнитной или акустической эмиссии и измеритель 2, «ключающий последовательно соединен!<ы<: избирательный усилитель 3 и пер?31,11 1 xàíàtl измерения, включающий лмппитуilttûé селектор 4 с регул?1руемь!1. !!< П .г< ì <.раблтывания, форм 11Р (< ?1 л 1 ! 1; I 11 т Р ч ь и Р с т?1 1?м11 У 11 акустической эмиссии и измеритель.

Он содержит иэбирательньп1 усилитель

3, тлймер 8, цифровой индикатор 9, триггер 14 и два клнллл измерения.

Клжды?1 из них содержит амплитудный селектор 4, 10 с регулируемь<м порогом срабатывания, формирователь 5, 11 длительности импульсов, элемент И 6, 12 и счетчик 2, 13 импульсон. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

2 сов, элемент И б первого канала, счетчик 7 импульсов, таймер 8 и цифровой индикатор 9. Второй клнлл измерителя, подключенный к выходу усилителя 3, содержит последовательно c<3«JEII!I< «Et!le амплитудный селектор 10 с регулируемым порогом срлблтывания, формироват«ль 11 длительности импульсов, элемент И 12 второго канала, счетчик 13

30 импульсов. Измеритель 2 снабжен также управляющим тпиггером 14, в,îä которого соединен с выходом счетчика импульсов второго канала, л выход — с

«торыми входами элементов И.

15 Способ осу?!?ествпяЮт сЛЕДУющим обР Л 3ОМ.

Перед бурением скважины датчик эмиссии устанавливают на расстоянии

1- 1,5 м от точки бурения. Включают иэ.

20 меритель 2 эмиссии и устанавливают порог срабатывания А, первого канала таким образом,, чтобы он составлял

A, = 10 А, где A — уровень электромагн?1тных помех в выработке. В про2В

2 цессе бурения измеряют интенсивность вызванной эмиссии 1 как число прев вышений амплитудой импульсов эмиссии порога срабатывания А, за каждые

10 см подвигания забоя скважины.

По окончании бурения с помощью досылочных штанг устанавливают датчик 1 эмиссии на забое скважины. На измерителе устанавливают режим отношения, при котором регистрация проводится параллельно по первому каналу с порогом А, = 10 А < и по второму каналу с порогом A = 2 А, поскольку интвнcH?EHocTs эмиссии в процессе бурения шпуров значительно превышает интен1329253

В режиме 1 (режим отсчета по времени) регистрации вызванной эмиссии сигнал от усилителя 3 поступает на вход первого канала — на амплитудный селектор 4 с регулируемым порогом синность естественной эмиссии. Вклю- срабатывания A .,11мпульсы превысив-!

У чают измеритель 2 и после остановки шие порог срабатывания А, поступают чета бе т

1 с ета берут по цифровому индикатору на формирователь 5 длительности Htf отношение Г интенсивностей импульсон пульсон и через первый вход элемента

5 естественной эмиссии, пс стуnavtttttx из И 6 на счетчик 7, имеющий выход на массива пород к датчику 1. Перемещая цифровой индикатор 9. Интервал времедатчик вдоль скважины с шагом 10 см н и ре гистрации эмиссии определяется повторяют операцию по измерению от- задающим генератором таймера 8 выход

У ношения интенсивностей. которого подключен к первому входу

По данным шахтных наблюдений стро- элемента И 12 второго канала. При заят график распределения интенсивнос- полнении емкости памяти счетчика 13 тей вызванной эмиссии Itt и график второго канала последовательностью отношения интенсивностей естественной импульсов вьгходной импульс устанавлиэмиссии F в зависимости от расстоя- 15 вает триггер 14 в такое состояние

1 ния 1. Ширину защитной зоны х, опре- при котором на его выходе появляется деляют как интервал от устья скважины "ДОГ.О, который подается на вторые до точки графика I, в которой уро- входы элементов И 6 и 12. При этом вень интенсивности вызванной эмиссии счет импульсов по обоим счетчикам 7 более чем в 2 раза превышает уровень 20 и 13 прекращается. Информативный паI „, характерный для пород с ос- раметр — отсчет числа импульсов по таточной прочностью. Выделяют совпа- первому каналу за определенный интердающий на графиках I u F экстремум, вал времени — снимается с цифрового считают его приуроченным к максимуму индикатора 9. нагрузок в зоне опорного давления и 25 В режиме II (режим отношения инпринимают расстояние от устья сква- тенсивностей счета) регистрации естежины до максимума опорного давления, ственной эмиссии сигнал от усилителя равным х,. 71ополнительные экстремумы 3 поступает одновременно на входы

I на графике I>, сопровождаю- первого и второго каналов измерения— щиеся йизким уровнем F, считают при- 30 на амплитудные селекторы 4 и 10 с реуроченными к интервалам пород с ловы- гулируемьми порогами срабатывания. шеннои прочностью, ширину которых а Импульсы, превысившие пороги срабатыопределяют по уровню 1 = 0,5 I,,„„ . вания А, и А., (причем А,> А ), постуУровень концентрации напряжений в лают на формирователи 5 и 11 длительмаксимуме опорного давления определя- ности импульсов. Выход формирователя

35 ют как функцию отношения значений длительности импульсов второго канала и .I „„, снятых с графи- подключен через элемент И 12 к счетка интенсивности вызванной эмиссии чику 13 импульсов. При заполнении ем1 . Чем выше ?в 7I8 „, гем кости памяти счетчика 7 выходной имвыше 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 подующим образом. дается на вторые входы элементов И 6

Датчик 1 эмиссии (фиг.2) преобра- и 12, При этом прекращается счет имэует наведенные в нем электромагнит- 45 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 тоРа усилителем 3. Применение такого уси- 5р Способ и УстРойство длЯ его осУще лителя позволяет уменьшить уровень ствления позволяют комплексно опредепромышленных помех и собственные шумы лять параметры зоны опорного напряусилителя. иия: ширину защитной зоны пород с остаточной прочностью в краевой части

55 массива, расстояние до максимума опорных нагрузок, уровень концентрации напряжений в максимуме опорного давления. Такая оценка параметров зо" ны опорного давления позволяет повы1329253 сить достоверность и оперативность прогноза динамических явлений и обеспечить безопасное ведение горных работ.

Формула изобретения

1. Способ оценки параметров эоны опорного давления, включающий измерение в процессе бурения скважины ин- 1О тенсивности вызванной акустической или электромагнитной эмиссии вдоль скважины, определение интервала с минимальным уровнем вызванной эмиссии вблизи устья скважины, по которому судят о ширине защитной эоны, и определение положения экстремумов вызванной эмиссии, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности оценки параметров эоны опорно- 20

ro давления, по окончании бурения дополнительно измеряют интен . явность естественной эмиссии при двух различных порогах амплитудной дискриминации, определяют распределение отноше- 25 ния измеренных интенсивностей вдоль скважины и выделяют положение экстре-. мумов отношения интенсивностей, при этом по положению максимума отношения, совпадающего с максимумом рас" пределения вызванной эмиссии, определяют расстояние до максимума опорного давления, по попожению интервалов с высоким уровнем интенсивности вызванной эмиссии при неизменном уро- 35 вне отношения выделяют положение пород повьш енной прочности, а по соотношению максимального и минимального уровней интенсивности вызванной эмиссии судят о концентрации напряжений в 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 канаЛ 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 Bblходу 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 H при этом первые входы обоих элементов

И подключены к выходам формировате; лей длительности импульсов соответствующих каналов, выходы элементовИ - к счетчикам импульсов, а вторые входы элементов И подключены к выходу управляющего триггера, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов второго канала.

1329253

Составитель Г.Лыков

Техред J!.Сердюкова

Корректор В.Бутяга

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 249!

Тираж 39!

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4