Спосіб сейсмоакустичної діагностики старих гірничих виробок на малих глибинах

Спосіб сейсмоакустичної діагностики старих гірничих виробок на малих глибинах, що включає збудження пружних коливань і приймання їх двома приймачами в одній точці при незмінній базі між джерелом і приймачами й постійним кроком 3 28168 4 хвиль, і енергію поверхневих релеєвських хвиль за структурою породи гірського масиву при при підсумовуванні в протифазі сигналів можливому утворенні провалів на земній поверхні приймачів, вирівняних по амплітуді поздовжніх над старими гірничими виробками виникає хвиль, і за значеннями відносин цих показників вибірний механізм включення в роботу окремих будують карту анізотропії напруженості гірського неоднорідностей і локальних структур. Прямі масиву. поздовжні й поперечні хвилі поширюються вглиб Однак відомий спосіб має такі недоліки: малу масиву, перетворюючи його у своєрідний глибинність виявлення в досліджуваному об'єкті коливальний контур. Спектральне зображення зон підвищених напружень і структурних аномалій загасаючого гармонійного процесу, отриманого внаслідок використання високочастотних при ударному впливі на коливальний контур, рефрагованих поздовжніх хвиль. Ці хвилі виявляється еквівалентним амплітудно-частотній досягають глибини порядку 5-8 метрів, що явно характеристиці (АЧХ) цього контуру, тобто недостатньо для діагностики старих гірничих розходження в спектральному зображенні виробок до глибини 60-80 метрів, прийнятої в сигналів, отриманих при ударному впливі на геомеханіці в якості "малих глибин". коливальні системи, обов'язково відповідає В основу передбачуваної корисної моделі розходженню їх АЧХ, а ступінь розходження поставлене завдання створення способу визначається фрактального розмірністю. Варіації сейсмоакустичної діагностики старих гірничих потужності ударного джерела коливань у різних виробок на малих глибинах, у якому за рахунок пунктах збудження усуваються відомим шляхом попереднього здійснення збору й аналізу гірничонормування енергії поздовжніх хвиль до енергії геологічної інформації, виконання розрахунку поверхневих релеєвських хвиль [4]. деформації земної поверхні при активізації Порівняльний аналіз рішення, що заявляється, зрушень поблизу занедбаних гірничих виробок, із прототипом показує, що спосіб, який установки сейсмоприймачів на відстані 2-4м один заявляється, відрізняється від відомого тим, що від одного по лінії, що проходить через точку попередньо здійснюють збір і аналіз гірничозбудження пружних коливань для реєстрації геологічної інформації, виконують розрахунок поздовжніх хвиль, і здійснення при незмінному деформації земної поверхні при активізації положенні сейсмоприймачів збудження зрушень поблизу занедбаних гірничих виробок, поперечних хвиль, проведення камеральної сейсмоприймачі встановлюють на відстані 2-4м обробки спостережень поздовжніх і поперечних один від одного по лінії, що проходить через точку хвиль, забезпечується технічний результат збудження пружних коливань для реєстрації підвищення глибинності й точності виявлення поздовжніх хвиль, потім не міняючи положення старих гірничих виробок на малих глибинах (до 60сейсмоприймачів здійснюють збудження 80м). поперечних хвиль, проводять камеральну обробку Поставлене завдання вирішується тим, що в спостережень поздовжніх і поперечних хвиль і за способі сейсмоакустичної діагностики старих значеннями фрактальної розмірності судять про гірничих виробок на малих глибинах, який включає наявність старих гірничих виробок на малих збудження пружних коливань і приймання їх двома глибинах. приймачами в одній точці при незмінній базі між Таким чином, спосіб, що заявляється, джерелом і приймачами й постійним кроком відповідає критерію "новизна". виміру, відповідно до корисної моделі, попередньо Схема реалізації способу показана на Фіг.1, здійснюють збір і аналіз гірничо-геологічної де: 1 - пункт збудження пружних коливань; 2 інформації, виконують розрахунок деформації напрямки впливу на масив; 3 - установлені на земної поверхні при активізації зрушень поблизу профілі сейсмоприймачі; 4 зображення занедбаних гірничих виробок, сейсмоприймачі загасаючого гармонійного процесу, отриманого встановлюють на відстані 2-4м один від одного по при ударному впливі; 5 - АЧХ зареєстрованого лінії, що проходить через точку збудження сигналу. На Фіг.2 зображена стара гірнича виробка пружних коливань для реєстрації поздовжніх 6 зі склепінням обвалення 7 і супутньою хвиль, потім, не міняючи положення тріщинува тістю 8. сейсмоприймачів,здійснюють збудження Пропонований спосіб сейсмоакустичної поперечних хвиль, проводять камеральну обробку діагностики старих гірничих виробок на малих спостережень поздовжніх і поперечних хвиль і за глибинах реалізується таким чином. значеннями фрактальної розмірності судять про На обстежуваній ділянці гірського масиву, для наявність старих гірничих виробок на малих якого попередньо здійснено збір і аналіз гірничоглибинах. геологічної інформації, виконано розрахунок Спосіб ґрунтується на новій геометрії Б. деформації земної поверхні при активізації Мандельброта [5] і використанні фрактального зрушень поблизу занедбаних виробок, аналізу для опису явищ і процесів у механіці установлюють в одній точці металевий штир 1, гірських порід і масивів. Гірські породи над який слугує для збудження поздовжніх і старими гірничими виробками складені із блоків і поперечних хвиль загасаючого гармонійного окремостей з різними властивостями, являючи процесу 4. На відстані, наприклад, 10-15м від собою масив, розбитий системою стохастично або пункту збудження встановлюють сейсмоприймачі упорядковано розподілених тріщин з різними 3 на відстані 2-4м один від одного по лінії, що фізико-механічними властивостями над проходить через точку збудження пружних склепінням обвалення. Залежно від інтенсивності коливань. Коротка база розміщення вибирається з напружень впливу на автомодельні (самоподібні) міркувань підвищення продуктивності праці за 5 28168 6 рахунок відмови від додаткової лінії зв'язку між 4. Патент Украины на полезную модель № оператором і робітником сейсмокоси. Збуджувані 15052, МПК G01V 1/00. Способ ударним джерелом пружні коливання реєструють сейсмоакустической диагностики горного массива одночасно двома сейсмоприймачами, як під час / М.Г. Тиркель, А.С. Трифонов, А.И. Ар хипенко, збудження поздовжніх, так і поперечних коливань В.В. Туманов, Я.М. Юфа, Н.Н. Киселев, М.Ю. 2. Спостереження проводять по досліджуваній Богак. - № и 2005 11519; Заявл. 05.12.2005; площі з незмінною базою й з постійним кроком, Опубл. 15.06.2006, Бюл. №6. обумовленим передбачуваними розмірами зони 5. Mandelbrot B.B. Fractals // Encyclopedia of впливу старих гірничих виробок 6, 7 (не менш physical science and technolodgy. - 1987. -Vol. 5. -P. трьох точок спостереження в аномальній, 579-593. тріщинува тій зоні 8). Потім переходять до камеральної обробки спостережень у наступній послідовності: розкладають у ряд Фур'є АЧХ 5 вихідного сигналу 4 тривалістю Т, обчислюють коефіцієнти ряду Фур'є сигналу, що реєстр ується, здійснюють нормування рядів, будують графік відносин амплітуд однакових частот, що має фрактальний характер з розмірністю D D=2-H, де Н - масштабний параметр. Криву відношень амплітуд розглядають як випадковий профіль функції h(x), обчисленої через регулярні значення абсциси х. У цьому випадку вона може бути о характеризована шорсткістю кривої, що визначається як дисперсія збільшень s2: s (Dx ) = 2 n å (h(x j + Dx ) - h(x j ))2 n j= 1 і залежить від різниці координат s 2 (Dx ) @ Dx 2H , обчислюють дисперсію при різних Dx і будують графік залежності дисперсії від Dx у подвійному логарифмічному масштабі: 2 ln s = const + 2H ln Dx . 2 У цьому випадку H = tg a , де a - кут на хилу прямої. За обчисленим значенням фрактальної розмірності D судять про наявність старих гірничих виробок на малих глибинах. Використання пропонованого способу сейсмоакустичної діагностики старих гірничих виробок на малих глибинах знижує тр удомісткість сейсморозвідувальних робіт і підвищує глибинність і точність їх виявлення. Дослідна перевірка способу проведена державним підприємством "Науково-технічний центр охорони надр і споруд" при УкрНДМІ НАН України на будівельних майданчиках, розташованих над старими гірничими роботами в м. Донецьку. Джерела інформації 1. Нестеренко Б.И., Феофанов А.Н. Старые горные выработки на малых глубинах: новый взгляд на проблему // Проблемы экологии. Донецк: ДонГТУ, 1998. - № 1. - С. 51-53. 2. Никитин В.Н. Основы инженерной сейсмики. - М.: МГУ, 1981. -44 с. 3. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Неразрушающий контроль. - М.: Высшая школа, 1991. - 54 с.