Способ локации тектонических нарушений угольных пластов из забоя горной выработки

Способ локации тектонических нарушений угольных пластов из забоя горной выработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к методам геофизической разведки и может быть использовано в горной геофизике. Целью является снижение трудоемкости способа и повышение достоверности локации тектонических нарушений. В угольном пласте возбуждают упругие колебания, регистрируют отраженные каналовые сейсмические волны и возбужденные ими в тектоническом нарушении электромагнитные сигналы. Для повышения помехоустойчивости регистрацию полезных сигналов начинают через время T<SB POS="POST">3</SB>≥2H/V<SB POS="POST">S</SB>, где V<SB POS="POST">S</SB> - скорость поперечных волн в угле, H - высота горной выработки, по времени распростронения электромагнитных колебаний ΔТ<SB POS="POST">э/м</SB> прогнозируют время ΔТ<SB POS="POST">к</SB> прихода сейсмической волны и в случае оправдываемости прогноза по величине ΔТ<SB POS="POST">к</SB> определяют расстояние до тектонического нарушения по сигналам направленных приемников электромагнитных колебаний и его координаты.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 V 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4407344/31-25 (22) 11.04.88 (46) 30.10.90. Бюл. Иг 40 (71) Институт геотехнической механики АН

УССР (72) Б.M.Óñà÷åíêî, С,И.Скипочка и Н.В,Кузнецов (53) 550.834 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 960699, кл,G 01 V 3/08, 1982, Авторское свидетельство СССР йг 1157492, кл.G 01 V 1/00, 1985. (54) СПОСОБ ЛОКАЦИИ ТЕКТОНИЧЕСКИХ

НАРУШЕНИЙ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ИЗ

ЗАБОЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ (57).Изобретение относится к методам геофизической разведки и может быть использовано в горной геофизике, Целью явИзобретение относится к способам геофизической разведки и может быть использовано в горной геофизике.

Цель изобретения — снижение трудоемкости способа и повышение достоверности локации тектонических нарушений.

Способ основан на регистрации каналовой сейсмической волны, возбужденной в угольном пласте и отраженной от исследуемого тектонического нарушения, и электромагнитной волны, индуцированной в результате сейсмоэлектрического эффекта горных пород в момент взаимодействия каналовой волны с тектоническим нарушением. При этом частотные характеристики обеих волн в месте генерации отраженной сейсмической волны и индуцированной ею электромагнитной волны будут одинаковыми. Поскольку скорости распространения

„„5U „„1603318 А1 ляется снижение трудоемкости способа и повышение достоверности локации текто.нических нарушений. В угольном пласте возбуждают упругие колебания, регистрируют отраженные каналовые сейсмические волны и возбужденные ими в тектоническом нарушении электромагнитные сигналы, Для повышения помехоустойчивости регистрацию полезных сигналов начинают через время тз 2h / vs, где ч — скорость поперечных волн в угле, h — высота горной выработки, по времени распространения электромагнитных колебаний Лтэ/v прогнозируют время Лтк прихода сейсмической волны и в случае оправдываемости прогноза по величине Лтк определяют расстояние до тектонического нарушения по сигналам направленных приемников электромагнитных колебаний и егс координаты. этих волн в среде отличаются на 5 порядков, то момент прихода At .м электромагнитной волны можно использовать для прогнозирования момента прихода Лтк отраженнзй каналовой волны

Лтк=2 Жэ.м.

Сейсмоэлектрический эффект у пород, находящихся в объемном напряженно — деформированном состоянии, при значениях напряжения 0,3 — 0,4 о с практически отсутствует, а размеры зоны неупругих деформаций сравнимы с мощностью пласта h (высотой выработки). Поэтому сейсмоэлектрический сигнал будет регистрироваться только от пород почвы и кровли, расположенных в объеме от контура выработки на глубину h. В худшем случае, если возбуждение упругих волн происходит вблизи почвы (кровли), расстояние от пункта взрыва до

Г p .!! !! ! Обл а". 7!! пород к ро!! !! и (Г! о вы). и !1дуцир!цих сейсмоэлектри f! ;.Ский сигнал,, равно 2h. Учитывая, что сейсмоэлектрический эффект возбуждается как продольными, так и поперечными волнами, а также то, что скорость поперечных волн всегда меньше продольных, время распространения упругой волны от пункта возбуждения до указанной границы равно 2h / v т.е., начиная с какого-то момента времени

1з 2й / v> сейсмоэлектрический эффект, обусловленный породами почвы. и кровли околовыработочного массива, не будет регистрироваться приемной аппаратурой. ,Способ реализуется следующим образом, В забое горной выработки в пласте угля устанавливают приемники упругих колебаний, а в г!ородах почвы — приемники электромагнитных колебаний. Приемники подключают к многоканальному регистратору, причем приемники электромагнитных колебаний — через устройство задержки, которое позволяет "вырезать" часть информации от момента взрыва в течение отрезка времени

2h т, =.—

Ч5

At! =-2Лтэ.м., приемниками !)Оле, узкой д6!агрс3м!!о!! !!<3правленности. например магнитны» ферриТо!!ûå антенны, располагают по окружности в плоскости пласта, что позволяет опреде5 лить не только расстояние до нарушения, но и его координаты.

Чтобы избежать ложного выделения каналовой волны, обусловленного суперпозицией прямой и отраженной волн, либо

10 размывом фазы Эйри при малой мощности пласта или меньшей по сравнению с мощностью пласта амплитудой нарушения, приход каналовой волны прогнозируется по времени прихода электромагнитной волны, По15 скольку приемники электромагнитных колебаний не чувствительны к сейсмическим волнам, а сейсмоэлектрический сигнал, поступающий от области неупругих деформаций вблизи выработки, "вырезан", 20 на регистратор поступает только сейсмоэлектрический сигнал, индуцированный каналовой волной в породах, слагающих нарушение, Учитывая, что время распространения электромагнитной волны от нару25 шения до приемника близко к нулю, время вступления каналогой волны Лt!! определяют из условия

45

Кроме того, посредством фильтра, подключаемого между приемниками и аппаратурой, осуществляют регистрацию информации в фазе Эйри (наиболее информативной области каналовых волн), Частоту фильтра определяют по известным мощности пласта и скорости каналовой волны. В пласте угля возбуждают, например, посредством взрыва, упругую волну, которая распространяется как по пласту, так и по породам. Все типы волн, кроме каналовой в пласте очень быстро затухают. Каналовая волна, достигнув нарушения, отражается и одновременно эа счет сейсмоэлектрического эффекта пород, слагающих нарушение, индуцирует электромагнитную волну с равной себе частотой, которая регистрируется приемниками электромагнитных колебаний, Кроме тектонического нарушения область относительно разгруженных пород (зона неупругих деформаций) существует также вблизи контура горной выработки. точнее от контура выработки на глубину, равную мощности пласта. Эта область также индуцирует электромагнитные колебания, которые, однако, "вырезаются" устройством задержки на время t3.

Приемники электромагнитных колеба . ний, обладающие по сравнению с сейсмогде At» — время от момента взрыва до прихода электромагнитного сигнала, и в случае прихода каналовой волны через интервал Л ь. судят о расстоянии до тектонического нарушения, а, используя информацию об электромагнитных колебаниях; и — о

его координатах, Формула изобретения

Способ локации тектонических нарушений у! альных пластов из забоя горной выработки, включающий возбуждение и прием упругих вогн в угольном пласте, измерение времен вступления интерференционных каналовых волн в фазе Эйри, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения трудоемкости способа и повышения достоверности локации нарушений, дополнительно во вмещающих породах размещают приемники электромагнитных колебаний направленного типа, регистрируют электромагнитный сигнал через промежуток времени тз 2Ь/vs от момента возбуждения, где vs — скорость поперечных волн в угле, h — высота выработки, выделяют электромагнитный сигнал с частотой фазы Эйри каналовых волн, измеряют время его вступления и определя!от ожидаемое время вступления интерференционной каналовой волны Лтк и при выполнении условия Л t,, = 2 Л t3,>., где Л t> <—

Составитель И.Маслов

Редактор, И.Касарда Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Заказ 3383 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ин гервал времени от момента возбуждения

yr pyroA or..лны ро вступления злектромагнитного сигнала, судят о рагстоянии до тектонического нару оения и его координатах,