Способ обнаружения зон разломов впереди забоя подземной выработки

 

Изобретение относится к геофизике, в частности к способам обнаружения концентраторов механических напряжений в породах с использованием методов анализа естественных импульсов электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ), и предназначено для использования при проведении разведки инженерно-геологических условий впереди забоя подземной выработки при подземном строительстве. Цель изобретения - повышение производительности. Цель достигается тем, что при проходке подземной выработки производят в забое регистрацию числа импульсов естественного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) в диапазоне 5 ... 50 кГц. Судят о прохождении предразломной зоны по увеличению числа ЕИЭМПЗ в деа - три раза по сравнению с фоновым уровнем. Зону разлома определяют по уменьшению числа регистрируемых ЕИЭМПЗ до нуля. Повышение эффективности достигается расширением области применения на случай неоднородного строения горного массива на участке менее 100-150 м перед разломом благодаря использованию эффекта скачкообразного увеличения числа регистрируемых импульсов ЕИМПЗ непосредственно в забое, обусловленного способствующим повышенному трещинообразованию наложением напряжений от выработки и от разлома. W Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{st)s G 01 Ч 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (О фь.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645996/25 (22) 03.02.89 (46) 23.09.91. БюлЛФ35 (71} Специализированное управление строительства "Бамтоннельстрой" (72) А.Д.Басов, К.П.Безродный, B.А.Бессолов, P.È.Êàñàïîâ, Г.Р.Майер и Ш.P.Мастов (53) 550.83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР (Ф 1104457,.кл. G 01 V 3/12, 1983.

Электроразведка. Справочник геофизика. М., Наука, 1979, с.80 — 82. (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЗОН РАЗЛОМОВ ВПЕРЕДИ ЗАБОЯ ПОДЗЕМНОЙ В61РАБОТКИ (57) Изобретение относится к геофизике, в частности к способам обнаружения концентраторов механических напряжений в породах с использованием методов анализа естественных импульсов электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ}, и предназначено для использования при проведении разведИзобретение относится к геофизике, а именно к способам обнаружения концентраторов механических напряжений в породах с использованием методов анализа естественных импульсов электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ), и предназначено для использования при проведении разведки инженерно-геологических условий впереди забоя подземной выработки при подземном строительстве.

Цель изобретения — повышение производительностии.. Ж 1679445 А1 ки инженерно-геологических условий впереди забоя подземной выработки при подземном строительстве. Цель изобретения— повышение производительности, Цель достигается тем, что при проходке подземной выработки производят в забое регистрацию числа импульсов естественного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) в диапазоне

5 „, 50 кГц. Судят о прохождении предразломной зоны по увеличению числа ЕИЭМПЗ в два — три раза по сравнению с фоновым уровнем. Зону разлома определяют по уменьшению числа регистрируемых

ЕИЭМПЗ до нуля. Повышение эффективности достигается расширением области применения на случай неоднородного строения горного массива на участке менее 100 — 150 м перед разломом благодаря использованию эффекта скачкообразного увеличения числа регистрируемых импульсов ЕИМПЗ непосредственно в забое, обусловленного способствующим повышенному трещинообраэованию наложением напряжений от выработки и от разлома, Способ реализуют следующим образом.

При проходке подземной выработки производят непосредственно в забое регистрацию числа импульсов естественного электромагнитного поля Земли (ИЕЭМПЗ) в диапазоне 5 ... 50 кГц, Судят о прохождении предраэломной зоны по увеличению числа

ИЕЭМПЗ в два — три раза по сравнению с фоновым уровнем числа ИЕЭМПЗ. Определяют зону разлома по уменьшению числа регистрируемых ИЕЭМПЗ практически до нулевого уровня.

1679445

Составитель В.Попадько

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор Н.Тупица

Заказ 3213 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Способ использует эффект скачкообразного увеличения числа импульсов ,ИЕЭМПЗ, Опыт натурных измерений

ИЕЭМПЗ на тоннелях БАМ, забоях тоннелей и в передовых транспортно-разведочнодренажных штольнях показал, что независимо от способа проходки взрывным или невзрывным способами скачкообразное увеличение интенсивности излучения

ИЕЭМПЗ происходит на локальном участке трассы проходки подземной выработки. Локальный всплеск интенсивного излучения

ИЕЭМПЗ возникает в результате наложе, ния опорных давлений; давления от продвигающегося забоя выработки, имеющего отчетливо выраженный максимум в непосредственной близости у забоя и распространяющегося вперед до двух диаметров выработки, и опорного давления, формирующегося вблизи контактов пород с различными деформационными свойствами и вблизи зон тектонических нарушений (разломов) в виде концентраций напряжений с локальным максимумом на удалениях 10—

20 — 22 м от границы раздела. Наложение опорных напряжений от забоя продвигающейся выработки и опорного напряжения от разлома приводит к концентрации высоких напряжений, результирующий эффект от которых дает начало интенсивно протекающим процессам микро- и макротрещинообразования в ограниченной зоне горного массива. сопровождающимся скачкообразным увеличением интенсивности излучения ИЕЭМПЗ, Это вызвано тем, что при подходе к разлому и при наложении опорных давлений от забоя и от предразломной зоны происходит многократное увеличение микротрещин источников излучений ИЕЭМПЗ, Увеличение числа импульсов ИЕЭМПЗ регистрируешься непосредственно в забое и быстро затухает при удалении от забоя, что подтверждено измерениями как при включении, так и нри выключении злекрооборудования, а также других источников электромагнитных излучений.

Способ опробован, например, при проходке тоннеля диаметром 8 м, где вели регистрацию ИЕЭМПЗ в забое по мере проходки. Счет составлял 220 импульсов в 1 с. Сигналы электромагнитного поля регистрировали на магнитную антенну радиоволновым измерителем напряженно-деформированного

5 состояния (РВИНДС), изготовленным на базе серийного полевого радиометра СРП-68-01.

Оператор с прибором и магнитной антенной . располагался непосредственно в забое. По мере приближения к зоне разлома счет уве10 личивался. За 24 м до разлома счет увеличился до 1700 импульсов в 1 с, а эа 16 м достиг максимума — 2200 импульсов в 1 с.

Затем, при приближении к разлому, интенсивность счета начала падать: за 10 м — до

15 1000 импульсов в 1 с, за 5 метров -до 200 импульсов в 1, а далее упал практически до О, Для исключения влияния промышленных источников электромагнитного излучения при измерениях в забое могут использоваться

20 привязки к опорным точкам. Счет Ni импульсов регистрируется в забое и соответственно

Np — a опорных точках. Статические исследования показали, что на отношение NJ/Np ho стоянно действующие заземленные

25 устройства влияния не оказывают. Случайные воздействия (электросварка и другие короткодействующие воздействия) отсеиваются статистически при повторных измерениях.

30 Формула изобретения

Способ обнаружения зон разломов впереди забоя подземной выработки, при котором осуществляют проходку подземной выработки, производят геофизические из35 мерения, по результатам которых судят о наличии эоны разлома, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности, измерения производят по мере проходки подземной выработки непосред40 ственно в забое выработки, регистрацию числа импульсов естественного электромагнитного поля Земли (ИЕЭМПЗ) осуществляют в диапазоне 5 ... 50 кГц, фиксируют прохождение предразломной зоны по уве45 личению числа ИЕЭМПЗ едва — три раза по сравнению с фоновым уровнем числа

ИЕЭМПЗ, а обнаружение зоны разлома производят по уменьшению числа регистрируемых ИЕЭМПЗ практически до нулевого

50 уровня.