Спосіб контролю якості закріплення анкерного стрижня в свердловині

Реферат: Спосіб контролю якості закріплення анкерного стрижня в свердловині включає збудження коливань стрижня, порівняння значення інформативного параметра коливань зі значенням еталонного стрижня та визначення якості встановлення анкерного стрижня по тарувальній залежності. Попередньо виконують спектральний аналіз коливань стрижня, виділяють смугу з максимальною густиною спектру, здійснюють амплітудну селекцію сигналу. Визначення інформативного параметру починають після закінчення перехідного процесу, викликаного збудженням. Як інформативний параметр приймають час релаксації коливального процесу. UA 122418 U (54) СПОСІБ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ ЗАКРІПЛЕННЯ АНКЕРНОГО СТРИЖНЯ В СВЕРДЛОВИНІ UA 122418 U UA 122418 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої справи, а більш конкретно - до неруйнівних способів контролю якості закріплення анкерного стрижня в свердловині, що розміщена в приконтурній зоні гірської виробки. Відомий спосіб моніторингу закріплення анкерними болтами [1], що передбачає введення вібраційної енергії в виступаючій кінцевій частині болта та визначення кількості вібраційної енергії, що передається через болт та його кріплення і поглинається масивом. Недоліком даного способу є необхідність регулярного збудження коливань в системі "анкер - масив". Реалізація способу викликає потребу в застосуванні спеціального електромеханічного перетворювача, наявність якого суттєво погіршує масогабаритні та енергетичні характеристики апаратури контролю. Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі є спосіб контролю якості встановлення анкерного стрижня в свердловині [2], який включає збудження коливань стрижня, визначення кількості періодів та частоти коливань, порівняння їх значення зі значенням еталонного стрижня та визначення якості встановлення анкерного стрижня по тарувальній залежності. Згаданий спосіб базується на збудженні виступаючої частини анкерного стрижня одноразовим механічним ударом, але результат контролю залежить від сили удару, що вимагає його калібрування. Окрім того, ударне збудження приводить до появи в анкерному стрижні кількох видів коливань, що ускладнює хвильову картину та викликає нестабільність при визначенні інформативних параметрів коливань. Вказані фактори знижують достовірність контролю. В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає у вдосконаленні способу контролю якості закріплення анкерного стрижня в свердловині, в якому шляхом частотної, амплітудної та часової селекції вільних коливань в закріпленому анкерному стрижні забезпечується підвищення достовірності контролю. Поставлена задача вирішується тим, що в способі контролю якості закріплення анкерного стрижня в свердловині, що включає збудження коливань стрижня, порівняння значення інформативного параметра коливань зі значенням еталонного стрижня та визначення якості встановлення анкерного стрижня по тарувальній залежності, згідно з корисною моделлю, попередньо виконують спектральний аналіз коливань стрижня, виділяють смугу з максимальною густиною спектру, здійснюють амплітудну селекцію сигналу, визначення інформативного параметру починають після закінчення перехідного процесу, викликаного збудженням, а як інформативний параметр приймають час релаксації коливального процесу. Ознаки корисної моделі, що відрізняють її від найближчого аналога, вирішують поставлена задача по підвищенню достовірності контролю наступним чином: амплітудна селекція відкидає сигнали, що виникли внаслідок незначного за рівнем, випадкового механічного впливу на анкерний стрижень; частотна селекція виділяє найбільш інформативну частину в спектрі сигналу, подавляючи високочастотні складові, що еквівалентні шумам; часова селекція, що полягає в затримці початку визначення інформативного параметра після моменту ударного збудження коливань в анкерному стрижні, служить для виключення зі складу сигналу перехідного процесу, на протязі якого проходить стабілізація параметрів коливань в системі "анкерний стрижень - масив"; час релаксації коливального процесу не залежить від початкової амплітуди коливань внаслідок чого зміна сили ударного збудження не впливає на значення інформативного параметра. Спосіб реалізують наступним чином. Перший етап зводиться до отримання тарувальної залежності. Його виконують на полігоні ділянці кріплення, де має бути представлено весь діапазон якості закріплення анкерних стрижнів, яка по закінченню неруйнівного контролю може бути проконтрольована прямим методом, наприклад з допомогою визначення сили закріплення шляхом примусового витягування стрижня. На виступаючий в виробку кінець анкерного стрижня закріплюють акселерометр, що має лінійну характеристику в області звукових частот, і вихід якого з'єднано з аналоговим реєстратором. По торцевій частині стрижня наносять удар. В камеральних умовах шляхом комп'ютерної обробки кожного сигналу виконують його спектральний аналіз. Виділять частотну смугу, що включала б крайні значення максимуму спектральної густини сигналу з всієї дослідженої сукупності анкерних стрижнів. Подальша обробка сигналу, однакова, як для етапу отримання тарувальної залежності, так і для оцінки якості закріплення довільного анкерного стрижня. Вона ілюструється сукупністю діаграм, представлених на Фіг. 1. 1 UA 122418 U 5 10 15 20 25 30 35 Фізичним чи програмним шляхом синтезують фільтр, що забезпечує пропускання сигналу в попередньо визначеній частотній смузі. Його вигляд представлено на Фіг. 1а. Після частотної фільтрації сигналу виконують його детектування та виділяють три рівні сигналу, що послідовно зменшуються: U1, U2 та U3 (Фіг. 16). Рівень U3. вибирають мінімально можливим за умови, що він напевне перевищує амплітуду шумів та регулярних завад. Рівень U 2 вибирають в e (e=2,71828…) разів вищим за рівень U3. Рівень U| вибирають максимально можливим в діапазоні лінійної зміни сигналу. Подальша обробка сигналу відбувається лише за умови досягнення рівня U1, що дозволяє відбракувати слабкі сигнали, викликані випадковим механічним впливом на анкерний стрижень і відповідно на акселерометр. Оскільки амплітуда коливань має максимальне значення безпосередньо після нанесення удару, то фактично досягнення сигналом рівня U1 можна прийняти за початок коливального процесу. У випадку дозволу на подальшу обробку сигналу проводять порівняння поточного рівня U сигналу з опорними значеннями U2 та U3. При виконанні умов U>U2 та U>U3 формуються сигнали одиничного рівня, а при невиконанні вказаних умов - сигнали нульового рівня. Таким чином, отримуємо дві серії імпульсів, перша з яких продовжується, поки амплітудне значення сигналу перевищує рівень U2 (Фіг. 1в) а друга - відповідно рівень U3 (Фіг. 1г). Час релаксації τ визначається від заднього фронту останнього імпульсу з серії рівня U 2 (час затримки до початку визначення інформативного параметра) до заднього фронту останнього імпульсу з серії рівня U3, що відповідає зменшенню рівня сигналу в є раз. Для визначення того, що саме даний імпульс в серії буде останнім, по задньому фронту кожного імпульсу в обох серіях з перезапуском формують імпульс затримки фіксованою тривалістю Δt, яка значно перевищує період коливань основної частоти в виділеній для аналізу спектральній смузі. Це зроблено з врахуванням того, що навіть після частотної фільтрації реальний затухаючий коливальний процес має складний спектральний склад і на фоні загальної тенденції до зменшення амплітуди в часі можливе її локальне збільшення. Відлік інтервалу тривалістю τ починається по задньому фронту імпульсу затримки для серії рівня U 2 і закінчується по задньому фронту імпульсу затримки для серії рівня U3 (Фіг. 1д). На основі отриманих на полігоні значень інформативного параметра τ для анкерних стрижнів з наперед відомою якістю закріплення будують тарувальну залежність, що відображає зміну інформативного параметра τ від міцності закріплення R (Фіг. 2). На тарувальній залежності виділяють три градації якості закріплення анкерного стрижня в свердловині: якісне (ττ1), задовільне (τ1τ2). Після отримання значень інформативного параметра τ на контрольованій ділянці анкерного кріплення, порівнюють їх з критеріальними діапазонами значень, встановленими тарувальною залежністю. За результатами порівняння відносять контрольований анкерний стрижень до відповідної категорії якості закріплення в свердловині. Джерела інформації: 1. Патент США № 4198865, МПК G01N3/32 від 24.07.1978 p. 2. Патент Росії № 2011748, МПК E02D 17/04 від 30.04.1994 р. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб контролю якості закріплення анкерного стрижня в свердловині, що включає збудження коливань стрижня, порівняння значення інформативного параметра коливань зі значенням еталонного стрижня та визначення якості встановлення анкерного стрижня по тарувальній залежності, який відрізняється тим, що попередньо виконують спектральний аналіз коливань стрижня, виділяють смугу з максимальною густиною спектру, здійснюють амплітудну селекцію сигналу, визначення інформативного параметру починають після закінчення перехідного процесу, викликаного збудженням, а як інформативний параметр приймають час релаксації коливального процесу. 2 UA 122418 U 3 UA 122418 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4