Спосіб діагностики напруженого стану гірських порід у масиві

Передбачувана корисна модель відноситься до гірничої справи, а саме до способів отримання інформації про зміни напруженого стану гірських порід в масиві. Відомий метод опорів, при якому за допомогою електродів, поміщених в паралельно пробурені шпури або свердловини, крізь досліджувану товщу порід періодично пропускають електричний струм. По змінах заміряного уявного опору оцінюють зміни напруженого стану порід [1]. Недоліком даного способу є залежність уявного опору від багатьох фізико-технічних чинників крім напруженого стану порід, що знижує надійність методу. Відомий метод свердловинного прозвучування, при якому оцінюють напружений стан гірських порід шляхом пропускання і реєстрації швидкості ультразвукових сигналів, що проходять крізь нього [2]. Недоліком цього способу є трудність виділення корисного сигналу на фоні мультиплікативних та адитивних перешкод, особливо при роботі гірничошахтного устаткування. Найближчим до передбачуваної моделі по технічній суті і результату, що досягається, є спосіб оцінки напруженого стану гірських порід в масиві, що включає пропускання і реєстрацію швидкості ультразвукових сигналів, що проходять крізь нього, при цьому, шпур, що пробурений у тріщинуватому з складною будовою масиві, заповнюється моногенним матеріалом, що твердіє (наприклад, бетоном, епоксидними смолами) і крізь сформований стрижень моногенного матеріалу періодично пропускають сигнал [3]. Випромінювач акустичних коливань встановлений у торці бетонного стрижня, утвореного шляхом заповнення бетоном свердловини, пробуреної в масиві. У протилежному торці бетонного стрижня встановлений приймач акустичних коливань, за допомогою якого визначають швидкість або коефіцієнт вгасання коливань, пропущених крізь бетонний стрижень. По змінах цих характеристик оцінюють зміни напруженого стану цілика гірського масиву. Недоліками даного способу є: використання тільки швидкості і коефіцієнта вгасання пружних хвиль в матеріалі-заповнювачі стовбура свердловини (шпуру) як єдині критерії напружено-деформованого стану масиву гірських порід і необґрунтоване перенесення фізико-механічних характеристик моногенного матеріалузаповнювача на оточуючий масив гірських порід. В основу передбачуваної корисної моделі поставлена задача створення способу діагностики напруженого стану гірських порід в масиві, при якому, за рахунок акустичних випромінювачів, поміщених в паралельно пробурені шпури або свердловини, і додаткової установки приймачів акустичних коливань з кроком 1м в шпурах або свердловинах, що пройдені у масиві нестійких гірських порід з подальшим їх тампонуванням конструкційним матеріалом, наприклад, органомінеральними смолами, кількості точок установки акустичних випромінювачів в поперечному перетині шпуру або свердловини не менше трьох, відстані між перетинами - L/3 м, де L, м - довжина шпуру або свердловини, досягається технічний результат - підвищення надійності і достовірності вимірювань з розширенням області застосування на міжсвердловинний простір масиву гірських порід з можливістю використання не тільки кінематичних, але і динамічних критеріїв діагностики його напруженого стану. Поставлена задача розв'язується тим, що в способі діагностики напруженого стану гірських порід в масиві, що включає пропускання і реєстрацію швидкості ультразвукових сигналів, що проходять крізь нього, при цьому пробурений у тріщинуватому з складною будовою масиві шпур заповнюється моногенним матеріалом, що твердне (наприклад, бетоном, епоксидними смолами) і крізь сформований стрижень моногенного матеріалу періодично пропускають сигнал, згідно корисної моделі, акустичні випромінювачі поміщають в паралельно пробурені шпури або свердловини і додатково встановлюють приймачі акустичних коливань з кроком 1м в шпурах або свердловинах, що пройдені в масиві нестійких гірських порід з подальшим їх тампонуванням конструкційним матеріалом, наприклад, органомінеральними смолами, кількість точок установки акустичних випромінювачів в поперечному перетині шпуру або свердловини не менше трьох, відстань між перетинами - L/3, м, де L, м - довжина шпуру або свердловини. У прототипі виконується буріння одного шпуру, установка на забій випромінювача акустичних коливань, установка на гирло свердловини приймача акустичних коливань, заповнення шпуру моногенним матеріалом, що твердне, періодичне пропускання сигналу крізь сформований стрижень моногенного матеріалу і визначення швидкості або коефіцієнту вгасання коливань, що пропущені крізь стрижень. За способом, що заявляється, виконується буріння, принаймні, двох паралельних шпурів або свердловин, установка в одному з них, принаймні, трьох випромінювачів акустичних коливань на відстані L/3 один від одного, де L, м - довжина шпуру або свердловини, установка приймачів акустичних коливань з кроком 1 м в інших паралельних шпурах або свердловинах, що пройдені в масиві нестійких гірських порід, подальше тампонування всіх пробурених шпурів або свердловин конструкційним матеріалом, наприклад, органомінеральними смолами, періодичне пропускання сигналу від різних випромінювачів акустичних коливань в масив гірських порід і побудову його об'ємного гомографічного зображення по кінематичних і динамічних параметрах пружних акустичних коливань. Порівняльний аналіз рішення, що заявляється, з прототипом дозволяє зробити висновок, що пропонований спосіб відрізняється від відомого наступними операціями: бурінням, принаймні, двох паралельних шпурів або свердловин, установкою в одному з них, принаймні, трьох випромінювачів акустичних коливань на відстані L/3 один від одного, де L, м - довжина шпуру або свердловини, установкою приймачів акустичних коливань з кроком 1м в інших паралельних шпурах або свердловинах, що пройдені в масиві нестійких гірських порід, періодичним пропусканням сигналу від різних випромінювачів акустичних коливань в масив гірських порід і побудовою його об'ємного гомографічного зображення по кінематичних і динамічних параметрах пружних акустичних коливань. Таким чином, спосіб, що заявляється, відповідає критерію "новизна". Спосіб діагностики напруженого стану гірських порід в масиві здійснюється таким чином. У вугільних ціликах або із забою підготовчого вироблення проходять на деякій відстані один від одного паралельні шпури або свердловини, встановлюють в одному з них, принаймні, три випромінювачі акустичних коливань на відстані L/3 один від одного, де L, м - довжина шпуру або свердловини, встановлюють приймачі акустичних коливань з кроком 1м в інших паралельних шпурах або свердловинах, здійснюють тампонування всіх пробурених шпурів або свердловин конструкційним матеріалом, наприклад, органомінеральними смолами, періодично пропускають сигнали від різних випромінювачів акустичних коливань в масив гірських порід, реєструють їх всіма приймачами акустичних коливань в певному (відомому) порядку, виконують камеральну обробку одержаних сейсмотрас і будують гомографічне зображення масиву гірських порід по кінематичних і динамічних параметрах пружних акустичних коливань. По змінах характеристик цих параметрів діагностують зміни напруженого стану цілика. Використання пропонованого способу діагностики напруженого стану гірських порід в масиві, дозволяє підвищити рівень корисних сигналів і одержати інформацію з великого об'єму гірських порід при мінімальних матеріальних і трудових витратах, забезпечити простоту і безпеку робіт з достатньо високою точністю вимірювань. Дослідна перевірка способу проведена на шахті їм. Леніна ГХК "Макіїввугілля". Джерела інформації: 1. Байконуров О.А., Мельников В.А. Основы горной геофизики. - Алма-Ата: Наука, 1970. - С.211-212. 2. Ржевский В.В., Ямщиков B.C. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве. - М.: Недра, 1973. - С.110-111. 3. А. с. СССР №620601, МПК Е 21 С 39/00. Способ оценки напряженного состояния горных пород в массиве / В.И. Борщ-Компониец, В.А. Мосунов (СССР). - №2398456/22-03; Заявл. 14.08.1976; Опубл. 05.07.1978, Бюл. №31.