Способ контроля толщины ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов



Способ контроля толщины ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов
Способ контроля толщины ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов
Способ контроля толщины ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов
G01V2210/6222 - Геофизика; гравитационные измерения; обнаружение скрытых масс или объектов; кабельные наконечники (обнаружение или определение местоположения инородных тел для целей диагностики, хирургии или опознавания личности A61B; средства для обнаружения местонахождения людей, засыпанных, например, снежной лавиной A63B 29/02; измерение химических или физических свойств материалов геологических образований G01N; измерение электрических или магнитных переменных величин вообще, кроме измерения направления или величины магнитного поля Земли G01R; устройства, использующие магнитный резонанс вообще G01R 33/20)
G01N29/07 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2706910:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук" (RU)

Изобретение относится к сейсмоакустике и может быть использовано для определения толщины ледопородного ограждения в процессе искусственного замораживания грунтов при проходке шахтных стволов. Согласно заявленному способу в контрольной скважине, пробуренной с внешней стороны ледопородного контура, размещают систему, состоящую из электроискрового источника сейсмических колебаний и гирлянды пьезоэлектрических сейсмоприемников. Смещая систему вдоль ствола скважины на расстояние кратное шагу сейсмоприемников, возбуждают и регистрируют сейсмоакустические сигналы. Зарегистрированные данные подвергают цифровой обработке по технологии общей глубинной точки (ОГТ). По результирующим волновым полям определяют времена вступления и скорости распространения продольных волн, отраженных от вертикальных границ, образовавшихся при замораживании породного массива, на основании чего судят о толщине ледопородного ограждения, сформированного на текущем этапе замораживания. Технический результат - снижение трудозатрат и повышение надежности определения толщины ледопородного ограждения на конкретном этапе заморозки в комплексе обязательных мер по контролю его качества и геометрических параметров. 2 ил.

 

Изобретение относится к сейсмоакустике и может быть использовано для определения толщины ледопородного ограждения (ЛПО) в процессе искусственного замораживания грунтов при проходке шахтных стволов.

Известен способ акустического контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений, 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, аналогичном определении диаграммы направленности зоны приема путем сканирования зоны излучения при неподвижной зоне приема, определении эпюр диаграмм направленности зон излучения и приема по глубине скважин и во времени, определении наличия и величин вторых (боковых) диаграмм направленности зон излучения и приема, обусловленных появлением поперечной волны, при указанном реверсивном по вертикали сканировании зон излучения и приема, регистрации эпюр вторых диаграмм направленности по глубине скважин и во времени, определении по эпюрам отношения углов раскрытия вторых диаграмм к первым и по их величине судят о появлении и расположении по вертикали зон смыкания ледопородных ограждений (Авторское свидетельство СССР №542136, кл. G01N 29/04, опубл. 05.01.1977, бюл. №1).

Недостатками данного способа являются: трудность его реализации из-за большого числа и сложности входящих в него операций, необходимость вывода из работы замораживающих колонок, невозможность оценить толщину ледопородного ограждения, фактически определяется только факт смыкания ледопородного ограждения в между замораживающими скважинами.

Известен способ акустического контроля качества ледопородных ограждений при сооружении подземных объектов, заключающийся в том, что в замораживающих скважинах по их глубине размещают приемные акустические преобразователи, с помощью которых принимают акустические сигналы из контролируемой области массива, по измеренным параметрам которых судят о качестве ледопородного ограждения и процессе его формирования (Авторское свидетельство СССР №476502, кл. G01N 29/04, опубл. 05.07.1975, бюл. №25).

Недостатками данного способа являются: необходимость вывода из работы замораживающих колонок, невозможность оценить поперечную толщину ледопородного ограждения, сильная зависимость точности и надежности результатов контроля от взаимной ориентации приемных преобразователей и источника акустических сигналов.

Известен акустический способ контроля качества и процесса формирования ледопородных ограждений при сооружении подземных объектов, заключающийся в том, что в замораживающих скважинах по их глубине размещают приемные акустические преобразователи, с помощью которых принимают акустические сигналы из контролируемой области массива, по измеренным параметрам которых судят о качестве ледопородного ограждения и процессе его формирования, отличающийся тем, что в качестве принимаемых сигналов используют возникающие в массиве импульсы акустической эмиссии, определяют ее среднюю активность за каждый из последовательных, соизмеримых по продолжительности интервалов времени в процессе замораживания геосреды, до начала которого определяют характерный для нее уровень активности акустической эмиссии в исходном состоянии, при этом о формировании качественного ледопородного ограждения судят по не менее чем пятикратному снижению средней активности акустической эмиссии относительно исходного уровня и ее стабилизации во времени в ходе замораживания, а о наличии и расположении зон несмыкания ледопородного ограждения судят по превышению значений средней активности акустической эмиссии на некотором участке геосреды уровня, характерного для качественно замороженных участков той же геосреды (Патент России №2581188, МПК G01V 1/00,. Бюл. №11,016 г).

Недостатками данного способа являются: необходимость вывода из работы замораживающих колонок, невозможность оценить поперечную толщину ледопородного ограждения, необходимость нахождения новых корреляционных зависимостей параметров акустической эмиссии при замораживании и последующем оттаивании образцов обводненных грунтов, соответствующих по своему составу и свойствам (в т.ч. влажности) грунтам, характерным для каждого нового объектов подземного строительства.

Известен способ контроля толщины ледопородного ограждения при проходке стволов, который принят за прототип. Данный способ заключается в демонтаже внутренних труб замораживающих колонок, спуск в скважины излучателя и приемника и ультразвуковое просвечивание, отличающийся тем, что, с целью сокращения технологического времени и снижения затрат, перед производством демонтажных работ замеряют темп охлаждения пород в замораживающих скважинах, а демонтаж труб и ультразвуковое вое просвечивание производят в период изменения темпа охлаждения (Авторское свидетельство СССР №599160, кл. G01C 7/06, опубл. 13.03.1978, бюл. №11).

Недостатками способа - прототипа являются: необходимость дополнительного контроля теплового режима в замораживающих скважинах, отсутствие возможности ультразвукового контроля без демонтажа внутренних труб замораживающих колонок.

Все известные способы, в том числе и прототип, обеспечивают заявленные результаты только при выведении из работы или демонтаже замораживающих скважин, и требуют достаточно точных сведений о их пространственном положении на различных глубинах. В этой связи все акустические способы представляются достаточно трудоемкими и финансово затратными, не обеспечивают достоверного определения толщины ледопородного ограждения, ограничиваясь определением смыкания ЛПО между замораживающими колоннами.

Задачей создания изобретения является определение толщины ледопородного ограждения по всей глубине заморозки в проекции от произвольной контрольной скважины к центру ствола, без необходимости вывода из работы замораживающих колонок.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ контроля толщины ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов, включающего возбуждение колебаний, определение скорости и времени вступления сейсмоакустических сигналов проходящих через замороженный массив, и отличительных существенных признаков, таких как в контрольной скважине, пробуренной на некотором удалении с внешней стороны от кольца замораживающих колонок, размещают систему, состоящую из электроискрового источника сейсмических колебаний и гирлянды пьезоэлектрических сейсмоприемников, смещают систему вдоль ствола скважины на расстояние кратное шагу сейсмоприемников, возбуждают и регистрируют сейсмоакустические сигналы, зарегистрированные данные подвергают цифровой обработке по технологии общей глубинной точки, по результирующим волновым полям определяют времена вступления и скорости распространения продольных волн, отраженных от вертикальных границ, образовавшихся при замораживании породного массива, на основании чего судят о толщине ледопородного ограждения, сформированного на текущем этапе замораживания.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - снижение трудозатрат и повышение надежности определения толщины ледопородного ограждения на конкретном этапе заморозки в комплексе обязательных мероприятий по контролю его качества и геометрических параметров.

Предлагаемая совокупность признаков "…в контрольной скважине, пробуренной на удалении с внешней стороны от кольца замораживающих колонок, размещают систему, состоящую из электроискрового источника сейсмических колебаний и гирлянды пьезоэлектрических сейсмоприемников. Смещая систему вдоль ствола скважины на расстояние кратное шагу сейсмоприемников, возбуждают и регистрируют сейсмоакустические сигналы…" позволяет выполнить обработку зарегистрированных отраженных сигналов в рамках сейсморазведочной технологии общей глубинной точки (ОГТ) и определить удаление внешней и внутренней границы ледопородного ограждения от контрольной скважины. Подобная информация позволяет решить вопрос о размерах поперечного сечения ледопородного ограждения в направлении от контрольной скважины к центру ствола. В результате исключается применение трудоемких демонтажных работ и необходимость вывода из работы отдельных замораживающих колонок, что позволяет сократить как трудовые, так и финансовые затраты на комплекс мер по контролю формирования ЛПО при строительстве шахтного ствола.

Изобретение иллюстрируется ниже приведенными схемами и примерами реализации изобретения.

На Фиг. 1 представлена Схема организации сейсмоакустических наблюдений отраженными волнами в контрольной скважине. (вид в плане и в разрезе);

На Фиг. 2. Результаты цифровой обработки сейсмоакустических данных (скважинное ОГТ) в реальных условиях с выделением в волновом поле наиболее контрастных отражений, соответствующих границам ЛПО.

Способ осуществляется следующим образом.

Согласно предлагаемому способу (Фиг. 1) в контрольной скважине (КТ), которая, проходится для организации температурных, ультразвуковых, гидрогеологических исследований, пробуренной на некотором удалении (в зависимости от проектных данных и вида грунтов) с внешней стороны от кольца замораживающих скважин (ЗС), размещают систему, состоящую из электроискрового источника сейсмических колебаний (И) и гирлянды пьезоэлектрических сейсмоприемников (П).

Смещая систему вдоль ствола скважины (КТ) на расстояние кратное шагу сейсмоприемников (ПП), возбуждают и регистрируют сейсмоакустические сигналы. Зарегистрированные сейсмоакустическим регистратором (С) данные подвергают цифровой обработке и суммированию по способу общей глубинной точки (ОГТ) [1,2,3].

По результирующим волновым полям определяют времена вступления и скорости распространения продольных волн, отраженных от вертикальных границ (ВГ и НГ), образовавшихся при замораживании породного массива. На основании этих данных рассчитывают удаления границ ледопородного ограждения (ЛПО) от контрольной скважины и получают толщину ЛПО вдоль проектной глубины ствола в проекции КТ-КС (Фиг. 2).

Таким образом, использование данного способа обеспечивает определение толщины ледопородного ограждения по всей проектной глубине строящегося ствола без необходимости выведения из работы замораживающего оборудования.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры, чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Способ контроля толщины ледопородного ограждения при строительстве шахтных стволов, включающий возбуждение колебаний, определение скорости и времени вступления сейсмоакустических сигналов, проходящих через замороженный массив, отличающийся тем, что в контрольной скважине, пробуренной с внешней стороны от кольца замораживающих колонок, размещают систему, состоящую из электроискрового источника сейсмических колебаний и гирлянды пьезоэлектрических сейсмоприемников, смещают систему вдоль ствола скважины на расстояние, кратное шагу сейсмоприемников, возбуждают и регистрируют сейсмоакустические сигналы, зарегистрированные данные подвергают цифровой обработке по технологии общей глубинной точки, по результирующим волновым полям определяют времена вступления и скорости распространения продольных волн, отраженных от вертикальных границ, образовавшихся при замораживании породного массива, на основании чего судят о толщине ледопородного ограждения, сформированного на текущем этапе замораживания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для моделирования физических свойств геологической среды. Предложен способ моделирования физических свойств геологической среды, включающий выполнение при помощи компьютера разделения геофизических данных по восстанию/падению, которым получают приближенное восходящее волновое поле и приближенное нисходящее волновое поле, создание площадного источника на основании по меньшей мере части нисходящего волнового поля, и выполнение при помощи компьютера полной инверсии волнового поля с площадным источником, и определение по целевой функции несоответствия между моделированными восходящими волновыми полями и зарегистрированными восходящими волновыми полями.

Настоящее изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для создания геологической модели, представляющей геологические объекты, на основе набора данных геологических измерений, который образован рядом точек данных, собранных в выбранной области.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для получения мигрированных сейсмических изображений геологических сред по данным сейсморазведки 2D в виде амплитудного глубинного или временного разреза в геологоразведочных целях.

Изобретение относится к комбинированным способам геофизических исследований при поиске и разведке месторождений углеводородов и может быть использовано для прогнозирования и оценки свойств коллекторов по результатам проведения сейсморазведки, электроразведки и геофизических исследований скважин.

Изобретение относится к области 3D моделирования. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для технического контроля состояния литосферы по кинематическому типу подвижек в очагах землетрясений при инструментальной регистрации землетрясений и обработке данных.

Группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля состояния длинномерных объектов, а именно протяженных приповерхностных слоев литосферы в виде участков земли толщиной несколько километров и площадью сотни квадратных километров, расположенных в сейсмоопасных зонах на поверхности земли и морском дне, с целью предсказания землетрясений, цунами, техногенных катастроф, а также поиска и разведки полезных ископаемых.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к прямому измерению параметров волн сжатия - разряжения, распространяющихся в жидких и газообразных средах, которые могут характеризоваться повышенным относительно нормальных условий статическим давлением в среде.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсмических исследований. Раскрыты способы, системы и устройства, предназначенные для проведения рекогносцировочных морских сейсмических исследований.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано пари проведении сейсморазведочных работ. Профиль сейсмического детектирования включает в себя один или более из идентифицируемого элемента (элементов) (112), расположенного в ряд, и телеметрическую линию (315) связи, соединяющую элемент (элементы) вдоль ряда, чтобы передавать сейсмические данные от по меньшей мере одного из элемента (элементов) в регистратор данных и идентификационные данные в контроллер (210) топологии.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для моделирования физических свойств геологической среды. Предложен способ моделирования физических свойств геологической среды, включающий выполнение при помощи компьютера разделения геофизических данных по восстанию/падению, которым получают приближенное восходящее волновое поле и приближенное нисходящее волновое поле, создание площадного источника на основании по меньшей мере части нисходящего волнового поля, и выполнение при помощи компьютера полной инверсии волнового поля с площадным источником, и определение по целевой функции несоответствия между моделированными восходящими волновыми полями и зарегистрированными восходящими волновыми полями.

Настоящее изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для создания геологической модели, представляющей геологические объекты, на основе набора данных геологических измерений, который образован рядом точек данных, собранных в выбранной области.

Настоящее изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для создания геологической модели, представляющей геологические объекты, на основе набора данных геологических измерений, который образован рядом точек данных, собранных в выбранной области.

Изобретение относится к комбинированным способам геофизических исследований при поиске и разведке месторождений углеводородов и может быть использовано для прогнозирования и оценки свойств коллекторов по результатам проведения сейсморазведки, электроразведки и геофизических исследований скважин.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обработки сейсмических данных. В настоящем раскрытии представлены способ и устройство для обработки сейсмических данных, относящиеся к области геологических исследований.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обработки сейсмических данных. В настоящем раскрытии представлены способ и устройство для обработки сейсмических данных, относящиеся к области геологических исследований.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при обработке сейсмических данных. Предложен способ, включающий в себя этапы, на которых получают скоростную модель, формируемую при выполнении процесса акустической полной инверсии волнового поля.

Изобретение относится к области сейсмического атрибутного анализа. Заявлен способ определения коллекторских свойств тонкослоистых пластов, согласно которому на начальном этапе производится оценка коллекторских свойств с учетом тонкослоистой природы среды, пересматривается и уточняется корреляция изучаемых пластов, выполняется анализ верхней части разреза с построением площадных фильтров, характеризующих все значимые аномалии верхней части разреза.

Изобретение относится к области контроля качества строительных работ при возведении зданий и может быть использовано для определения состояния контакта фундаментной плиты строящегося здания с грунтовым основанием.

Изобретение относится к области сейсмической разведки и может быть использовано для картирования сложно построенных флюидонасыщенных трещинно-каверновых зон, с АВПД флюидов в геологическом разрезе осадочного чехла платформ и областей их сочленения с краевыми прогибами.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для моделирования физических свойств геологической среды. Предложен способ моделирования физических свойств геологической среды, включающий выполнение при помощи компьютера разделения геофизических данных по восстанию/падению, которым получают приближенное восходящее волновое поле и приближенное нисходящее волновое поле, создание площадного источника на основании по меньшей мере части нисходящего волнового поля, и выполнение при помощи компьютера полной инверсии волнового поля с площадным источником, и определение по целевой функции несоответствия между моделированными восходящими волновыми полями и зарегистрированными восходящими волновыми полями.

Изобретение относится к сейсмоакустике и может быть использовано для определения толщины ледопородного ограждения в процессе искусственного замораживания грунтов при проходке шахтных стволов. Согласно заявленному способу в контрольной скважине, пробуренной с внешней стороны ледопородного контура, размещают систему, состоящую из электроискрового источника сейсмических колебаний и гирлянды пьезоэлектрических сейсмоприемников. Смещая систему вдоль ствола скважины на расстояние кратное шагу сейсмоприемников, возбуждают и регистрируют сейсмоакустические сигналы. Зарегистрированные данные подвергают цифровой обработке по технологии общей глубинной точки. По результирующим волновым полям определяют времена вступления и скорости распространения продольных волн, отраженных от вертикальных границ, образовавшихся при замораживании породного массива, на основании чего судят о толщине ледопородного ограждения, сформированного на текущем этапе замораживания. Технический результат - снижение трудозатрат и повышение надежности определения толщины ледопородного ограждения на конкретном этапе заморозки в комплексе обязательных мер по контролю его качества и геометрических параметров. 2 ил.

Наверх