Спосіб сейсмічної діагностики гірського масиву над очисною виробкою

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб сейсмічної діагностики гірського масиву над очисною виробкою, що включає приймання сейсмічних сигналів у гірському масиві під час ведення добувних робіт, який відрізняється тим, що сейсмоприймачі встановлюють поблизу земної поверхні у вибоях двох зближених до півметра свердловин з відмінністю за глибиною в декілька метрів, приймають сейсмічні прояви відриву від породного масиву блоків консольної частини порід основної покрівлі, розраховують інтегровані енергетичні показники сейсмічних проявів для часових інтервалів тривалістю до 10 хвилин в частотному діапазоні до 15 Гц, а також співвідношення цих показників подальшого виміру до попереднього, і за значенням цього співвідношення визначають стан гірського масиву над очисною виробкою.

Текст

Реферат: Спосіб сейсмічної діагностики гірського масиву над очисною виробкою включає приймання сейсмічних сигналів у гірському масиві під час ведення добувних робіт. Cейсмоприймачі встановлюють поблизу земної поверхні у вибоях двох зближених до півметра свердловин з відмінністю за глибиною в декілька метрів, приймають сейсмічні прояви відриву від породного масиву блоків консольної частини порід основної покрівлі. Розраховують інтегровані енергетичні показники сейсмічних проявів для часових інтервалів тривалістю до 10 хвилин в частотному діапазоні до 15 Гц. Співвідношення цих показників подальшого виміру до попереднього. За значенням цього співвідношення визначають стан гірського масиву над очисною виробкою. UA 86243 U (12) UA 86243 U UA 86243 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сейсмічних методів дослідження гірського масиву і може використовуватися для визначення геодинамічної небезпеки в геомеханічному стані порід основної покрівлі над очисною виробкою при відпрацьовуванні вугільних пластів в умовах можливого виникнення гірських ударів, раптових викидів вугілля і газу, техногенних землетрусів. Відомий "Спосіб сейсмічної діагностики геодинамічного стану гірського масиву" [1], в якому сейсмічні сигнали реєструють одночасно з двох сторін контрольованої очисної виробки або з однієї її сторони з фіксацією місцеположення видобувного комбайна по довжині очисної виробки, за сейсмічними сигналами у процесі роботи вугільного комбайна вимірюють частоту й енергію згинальних коливань консольної частини основної покрівлі і при досягненні значеннями цих показників певних величин встановлюють виникнення небезпечної геодинамічної ситуації. Недоліком цього способу є високий рівень сейсмічних перешкод від гірничодобувного обладнання очисної виробки, поблизу якої передбачається приймання сейсмічних сигналів. В умовах потужних сейсмічних перешкод виділення сигналів від коливань консольної частини основної покрівлі є проблематичним, й оцінка їхніх параметрів може бути неоднозначною. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу сейсмічної діагностики гірського масиву над очисною виробкою, в якому за рахунок приймання сейсмічних сигналів з установленням двох сейсмоприймачів у зближених свердловинах різної глибини на земній поверхні й оцінювання тенденції змінення в часі інтегрованого енергетичного показника реєстрованих низькочастотних сейсмічних проявів відриву від породного масиву блоків консольної частини порід основної покрівлі досягається технічний результат - визначення стану гірського масиву над очисною виробкою. Поставлена задача вирішується тим, що в способі сейсмічної діагностики гірського масиву над очисною виробкою, який включає приймання сейсмічних сигналів у гірському масиві під час ведення добувних робіт, згідно з корисною моделлю, сейсмоприймачі встановлюють поблизу земної поверхні у вибоях двох зближених до півметра свердловин з відмінністю за глибиною в декілька метрів, приймають сейсмічні прояви відриву від породного масиву блоків консольної частини порід основної покрівлі, розраховують інтегровані енергетичні показники сейсмічних проявів для часових інтервалів тривалістю до 10 хвилин в частотному діапазоні до 15 Гц, а також співвідношення цих показників подальшого виміру до попереднього, і за значенням цього співвідношення визначають стан гірського масиву над очисною виробкою. Реалізація способу показана на Фіг. 1 схемою розрізу гірського масиву у вертикальній площині, перпендикулярній лінії очисної виробки, і показана на Фіг. 2 прикладом змінення в часі діагностичного критерію геомеханічного стану порід основної покрівлі. Спосіб реалізується таким чином. На земній поверхні 1, попереду проекції на земну поверхню очисної виробки, на відстані від неї 100500 м за напрямком її просування бурять дві зближені до півметра свердловини з відмінністю їхніх глибин в декілька метрів. У вибої свердловин встановлюють сейсмоприймачі, з яких здійснюють безперервну реєстрацію сейсмічних сигналів. У міру відпрацювання вугільного пласта 3 і просування очисного вибою 4 в породах основної покрівлі утворюється консольна структура 5, протяжність і потужність якої залежать від міцнісних показників порід, що складають основну покрівлю. З досягненням критичної величини протяжності консолі, за якій розтягальні напруження в її верхній частині у зоні затискання стають порівнянними з міцнісними характеристиками консолі, в ній починають виникати тріщини 6. У міру збільшення кількості тріщин відбувається їх системне об'єднання з проростанням однієї або декількох тріщин 7 на всю потужність консолі з відривом її частини (блока) від породного масиву. Породний блок значної потужності і протяжності масою від тисяч до десятків тисяч тонн у момент відриву динамічно впливає через безпосередню покрівлю 8 на вугільний пласт в зоні прояву максимальних значень опорного тиску від консольних частин безпосередньої покрівлі 9 і основної покрівлі 10. У результаті такого впливу вугільний пласт може бути структурно порушений з утворенням в ньому вільного метану під великим тиском, який здатний спровокувати газодинамічне явище у вигляді викиду потоком газу великих обсягів деструктованого вугілля. Утворення первинної тріщинуватості у верхній частині консолі основної покрівлі супроводжується її коливальними мікрозміщеннями з сейсмічними проявами в породному масиві у вигляді низькочастотних (від декількох Гц до 10-15 Гц) коливань. Ці сейсмічні прояви наростають кількісно й енергетично у міру розвитку тріщинуватості в зоні затискання консолі аж до її повного відриву від породного масиву. 1 UA 86243 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Об'єктивним критерієм виникнення геодинамічної небезпеки в зоні очисної виробки є інтегрований енергетичний показник низькочастотних сейсмічних проявів у вигляді узагальнення значень амплітуд частотних складових частотного діапазону від декількох Гц до 10-15 Гц. Цей частотний діапазон визначається в основному пружними і міцнісними характеристиками вугільного пласта, а також масою породних блоків консолі основної покрівлі і стосовно до різних гірничо-геологічних умов знаходиться в межах зазначених величин. З урахуванням реальної тривалості первинного тріщиноутворення (без глибинного проростання тріщин) порядку декількох годин інтегрований енергетичний показник сейсмічних проявів може розраховуватися в часовому інтервалі до 5-10 хвилин, забезпечуючи при цьому можливість оцінювання тенденції розвитку геомеханічної ситуації над очисною виробкою. Оцінювання цієї тенденції передбачається за способом шляхом зіставлення подальшого значення інтегрованого енергетичного показника з попереднім. У відсутності критичних розтягальних напружень в консольній частині основної покрівлі співвідношення послідовно визначуваних в часі енергетичних показників сейсмічних проявів близьке до значення одиниці (див. Фіг. 2), а в умовах початку виникнення тріщин в консольній частині основної покрівлі значення відношення енергетичних показників поступово зростає в часі у міру розвитку тріщинуватості. Значення відношення, близьке двом, указує на розвиток тріщиноутворення із зростанням енергетичних показників сейсмічних проявів, що характеризують проростання тріщин у глиб основної покрівлі. Сейсмічні прояви відриву консольних блоків основної покрівлі за способом відстежуються на земній поверхні (у неглибоких свердловинах) з початковим розташуванням пунктів приймання з явним віддаленням від проекції очисного вибою на земну поверхню і, відповідно, можливістю довготривалого контролю гірського масиву без встановлення заново сейсмоприймачів. Розташування сейсмоприймачів, згідно зі способом, у двох зближених свердловинах з відмінністю глибин установки в декілька метрів робить можливим ідентифікацію перешкод атмосферного (грозові розряди) і техногенного (різний транспорт) походження. Ці перешкоди у вигляді поверхневих хвиль надходять у пункти приймання практично одночасно (завдяки зближеному розташуванню свердловин), а сейсмічні прояви від основної покрівлі з певною різницею в часі (до декількох мілісекунд з урахуванням значень швидкості пружних коливань у приповерхневій частині покривних відкладів). Відстань між свердловинами до півметра визначається можливим взаємним впливом на їхню стійкість на меншій відстані між свердловинами. Пропоноване технічне рішення ґрунтується на фізично об'єктивному показнику розвитку геомеханічних процесів у консольній частині основної покрівлі, що дозволяє достовірно діагностувати формування небезпечної геодинамічної ситуації над очисною виробкою. Джерело інформації: Патент 26538 Україна, МПК G01V1/00, Е21F5/00. Спосіб сейсмічної діагностики геодинамічного стану гірського масиву / Трифонов О. С, Анциферов А. В., Туманов В. В. та ін.; заявник та патентоотримувач УкрНДМІ НАН України. - № u 200705572; заявл. 21.05.07; опубл. 25.09.07, Бюл. № 15. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб сейсмічної діагностики гірського масиву над очисною виробкою, що включає приймання сейсмічних сигналів у гірському масиві під час ведення добувних робіт, який відрізняється тим, що сейсмоприймачі встановлюють поблизу земної поверхні у вибоях двох зближених до півметра свердловин з відмінністю за глибиною в декілька метрів, приймають сейсмічні прояви відриву від породного масиву блоків консольної частини порід основної покрівлі, розраховують інтегровані енергетичні показники сейсмічних проявів для часових інтервалів тривалістю до 10 хвилин в частотному діапазоні до 15 Гц, а також співвідношення цих показників подальшого виміру до попереднього, і за значенням цього співвідношення визначають стан гірського масиву над очисною виробкою. 2 UA 86243 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Tryfonov Oleksandr Serhiiovych, Tumanov Viktor Volodymyrovych, Arkhypenko Oleksandr Ivanovych

Автори російською

Трифонов Александр Сергеевич, Туманов Виктор Владимирович, Архипенко Александр Иванович

МПК / Мітки

МПК: G01V 1/28

Мітки: масиву, очисною, виробкою, спосіб, сейсмічної, гірського, діагностики

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-86243-sposib-sejjsmichno-diagnostiki-girskogo-masivu-nad-ochisnoyu-virobkoyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб сейсмічної діагностики гірського масиву над очисною виробкою</a>

Подібні патенти