Спосіб сейсмічної діагностики геодинамічного стану гірського масиву в області очисної виробки

Спосіб сейсмічної діагностики геодинамічного стану гірського масиву в області очисної виробки, що включає приймання сейсмічних сигналів у свердловині у вугільному пласті попереду очисної 3 сейсмоприймачів досягається технічний результат - ефективність подавления сейсмічних завад і достовірність діагностики геодинамічного стану масиву. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі сейсмічної діагностики геодинамічного стану гірського масиву в області очисної виробки, який включає приймання сейсмічних сигналів у свердловині у вугільному пласті попереду очисної виробки при роботі добувного обладнання, відповідно до корисної моделі, сейсмічні сигнали приймають одночасно поблизу підошви і покрівлі вугільного пласта двома сейсмоприймачами, які встановлюють осями максимальної чутливості по лінії, перпендикулярній площині пласта за областю максимуму опорного тиску на пласт безпосередньої покрівлі й в області максимуму опорного тиску на пласт основної покрівлі з послідовно зустрічним електричним з'єднанням сейсмоприймачів, при цьому виникнення геодинамічної небезпеки оцінюють по моменту зростання градієнта енергетичного показника результуючого сигналу на виході сейсмоприймачів. На Фіг.1 показано схему розташування за способом пунктів прийому у вугільному пласті у вертикальному розрізі гірської товщі перпендикулярно очисній виробці. На Фіг.2 наведено графік змінення в часі енергетичного показника результуючого сигналу на виході сейсмоприймачів у процесі виймання вугілля. Спосіб реалізується таким чином. У вугільному пласті 1 (див. Фіг.1) поблизу його підошви 2 і покрівлі 3 у перпендикулярній пласту площині бурять дві паралельні свердловини 4 однакової довжини з розташуванням їх вибоїв за областю максимуму опорного тиску 5 від консольної частини безпосередньої покрівлі 3 (за тріщинуватою крайовою областю пласта) і в області максимуму опорного тиску 6 від консольної частини основної покрівлі 7 (положення зазначених областей визначається відомими методами). У вибої свердловин встановлюють сейсмоприймачі, орієнтуючи їх осями максимальної чутливості перпендикулярно площині пласта, а їх виходи з'єднують електрично послідовно зустрічно. Такою установкою сейсмоприймачів забезпечується ідентичність їх розташування (по віддаленості і просторовій орієнтації) по відношенню до області руйнування пласта виконавчим органом (шнеком) вугільного комбайна, скребкового конвеєра і джерел акустичної емісії в крайовій частині пласта в очисній виробці і, відповідно, ідентичність сигналів сейсмоприймачів від зазначених механізмів і джерел. Унаслідок послідовно зустрічного електричного з'єднання сейсмоприймачів сигнали від добувного обладнання й акустичної емісії на їх виходах ефективно подавляються, і у результуючому сигналі залишаються тільки прояви від власних згинальних коливань консольної частини основної покрівлі 7, такі що поширюються перпендикулярно площині пласта і, відповідно, приходять до приймачів з певною часовою різни 43364 4 цею (близько 0,5-0,7мс при метровій потужності пласта). Область опорного тиску на пласт від консольної частини основної покрівлі є областю найактивнішого впливу на пласт власних згинальних коливань консолі, і розташування в цій області сейсмоприймачів зумовлює найбільш оптимальні умови приймання цих коливань. З певними часовими відмінностями до сейсмоприймачів приходять також і відбиття від вище- і нижчележачих відносно вугільного пласта породних шарів, але внаслідок енергетичної незначності цих відбиттів (через порівнянність значень акустичних жорсткостей породних шарів і, відповідно, слабких коефіцієнтів відбиттів) прояви від них у результуючому сигналі визначають рівень фону. Прояви коливальних процесів консольної частини основної покрівлі в результуючому сигналі представляються у вигляді енергетичного показника за певний часовий інтервал реєстрації (до декількох хвилин), і характер його змінення (див. Фіг.2) пов'язаний з розвитком геомеханічних процесів у породній товщі над вугільним пластом. При зростанні довжини консольної частини основної покрівлі і, відповідно, підвищенні енергії згинальних коливань консолі відбувається зростання значень енергетичного показника. При досягненні консольною частиною критичної довжини, коли розтягальні напруження в області її затискання між безпосередньою покрівлею 3 і вищерозміщеними породами 10 (див. Фіг.1) перевищують міцнісні характеристики основної покрівлі, в області затискання консолі починають виникати тріщини 11. При цьому зростає коливальний вплив консолі на пласт з відповідним збільшенням градієнта енергетичного показника (див. Фіг.2). Подальше проростання тріщинуватості в області затискання консолі призводить до обривання консолі з масштабним динамічним її впливом на вугільний пласт. У результаті цього можлива деструкція області пласта між початковим положенням максимумів опорного впливу основної і безпосередньої покрівель з розвитком раптового викиду вугілля і газу (на вугільних пластах підвищеної газонасиченості) або виникненням гірського удару (на вугільних пластах високої міцності і з малим вмістом метану). Таким чином, зростання градієнта енергетичного показника є свідченням формування небезпечної геодинамічної ситуації в породному масиві над вугільним пластом, що вимагає припинення виробничого процесу по видобуванню вугілля і проведення профілактичних заходів з розвантаження масиву (дегазація, гідророзрив пласта і ін.). Пропонований спосіб, забезпечуючи ефективне подавлення сейсмічних завад від добувного обладнання, дозволяє на основі пропонованого енергетичного показника прояву в результуючому сигналі сейсмоприймачів власних згинальних коливань консольної частини основної покрівлі пласта достовірно діагностувати геодинамічний стан породного масиву в області очисної виробки у процесі видобування вугілля. 5 43364 Джерела інформації: 1. Анциферов М.С., Анциферова Н.Г., Коган Я.Я. Сейсмоакустические явления и проблема прогноза динамических явлений. М.: Наука, 1971. 136с. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 2. Спосіб сейсмічної діагностики геодинамічного стану гірського масиву [Текст]: пат. 26538 Україна: МПК (2006), G01 V1/00, E21F 5/00 / Трифонов О.С, Анциферов А.В., Туманов В.В. та ін.; власник УкрНДМІ НАН України. - №U200705572; заявл. 21.05.07; опубл. 25.09.07, Бюл. №15. - 8с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601