Способ определения координат очага акустической и электромагнитной эмиссии

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для дистанционного неразрешающего контроля очагов напряженного состояния горного массива. Цель - повышение достоверности оценки напряженного состояния массива горных пород за счет повышения точности определения координат очага электромагнитной и акустической эмиссии и за счет снижения информации , вызванной искусственными помехами. Измеряют среднюю скорость распространения сейсмоакустического сигнала . Регистрируют время прихода электромагнитных и сейсмоакустических сигналов. Определяют время запаздывания сейсмоакустического сигнала относительно электромагнитного .Регистрируют электромагнитные и сейсмоакустические сигналы, излучаемые источниками электромагнитной и акустической эмиссии. Опрецеляют зависимость интенсивности электромагнитных и сейсмоакустических сигналов от расстояния до источников этих сигналов. Регистрируют по три компонента электромагнитной и акустической эмиссии. При совпадении векторов напряженностей электромагнитной и акустической эмиссий определяют направление на источник акустической и электромагнитной эмиссий по вектору совпадения. Для более однозначного и уверенного определения направления положения очага и интенсивности излучения производят накопление импульсов. 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (яи Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I-

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645479/03 (22) 02.02.89 (46) 23,06.91. Бюл. М 23 (71) Научно-производственное объединение

"Сибцветметавтом этика" (72) В. Ф. Лебедев и А. Г. Павлов (53) 622.23,05(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1146448, кл. Е 21 С 39/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

hb 1209859, кл. Е 21 С 39/00, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ОЧАГА АКУСТИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для дистанционного неразрешающего контроля очагов напряженного состояния горного массива, Цель— повышение достоверности оценки напряженного состояния массива горных пород эа счет повышения точности определения координат очага электромагнитной и акустической эмиссии и эа счет снижения информации, вызванной искусственными

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для дистанционного неразрушающего контроля очагов напряженного состояния горного массива и определения их координат с помощью электромагнитной и акустический эмиссии, а также для определения положения очагов и других источников электромагнитных и акустических сигналов (взрывы, работающие механизмы).

Цель изобретения — повышение достоверности оценки напряженного состояния горного массива за счет повышения точноЯЛ„„1657641 А1 помехами. Измеряют среднюю скорость распространения сейсмоакустического сигнала. Регистрируют время прихода электромагнитных и сейсмоакустических сигналов.

Определяют время запаздывания сейсмоакустического сигнала относительно электромагнитного. Регистрируют электромагнитные и сейсмоакустические сигналы, излучаемые источниками электромагнитной и акустической эмиссии. Определяют зависимость интенсивности электромагнитных и сейсмоакустических сигналов от расстояния до источников этих сигналов, Регистрируют по три компонента электромагнитной и акустической эмиссии.

При совпадении векторов напряженностей электромагнитной и акустической эмиссий определяют направление на источник акустической и электромагнитной эмиссий по вектору совпадения. Для более однозначного и уверенного определения направления положения очага и интенсивности излучения производят накопление импульсов.

2 ил. сти определения координат очага электромагнитной и акустической эмиссии и за счет исключения информации, вызванной искусственными помехами, На фиг, 1 изображена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 — схема осуществления предлагаемого способа.

Устройство (фиг, 1) содержит трехкомпонентный датчик 1 электромагнитной эмисии (ЭМЭ), блок 2 аналого-цифрового преобразования (АЦП) ЭМЭ, схему 3 вычисления направления вектора ЭМЭ. блок 4

1657641

55 памяти канала ЭМЭ, блок 5 синхронизации канала акустической эмиссии (АЭ), трехкомпонентный датчик 6 АЭ, блок 7 АЦП, блок 8 вычисления направления вектора АЭ, схему

9 сравнения векторов ЭМЭ и АЭ, схему 10 вычисления времени прохождения сигнала

АЭ, блок 11 индикации, блок 12 вычисления декремента затухания АЭ, мощности излучения в очаге АЭ, степени напряженности массива, блок 13 регистрации. Причем выходы датчиков 1 и 6 подсоединены, соответственно, к входам блоков 2 и 7 АЦП, выходы которых подключены к схемам 3 и 8 вычисления векторов соответственно, Блок 2 АЦП ЭМЭ одним из выходов подсоединен к блоку 5 синхронизации канала

АЭ и к блоку 7 АЦП АЭ. Выход схемы 3 соединен с входом блока 4 памяти канала

ЭМЭ, выход которого соединен через схему

9 сравнения векторов к блоку 5 и к блоку 11 индикации, Выход блока 5 соединен со схемой 10 вычисления времени прохождения сигнала АЭ, к другому входу которой подсоединена схема 9 сравнения векторов, выход и вход которой соединен со схемой 8. Выход схемы 10 присоединен к входам блока 11 индикации, блока 12 вычисления и блока 13 регистрации. Выход блока 12 вычисления соединен с одним из входов блока 11 индикации, а другой выход — с входом блока 13 регистрации.

Способ осуществляют следующим образом.

Сигнал ЭМЭ, принятый трехкомпонентным датчиком 1 (три идентичных ортогональных датчика, магнитные диполи), усиливают и подают в блок 2 АЦП данных

ЭМЭ, где обрабатывают и затем — в схему 3 вычисления напряжения вектора ЭМЭ, далее заносят в блок 4 памяти канала ЭМЭ с учетом полярности относительно выбранBOA системы отсчета (направление оси выработки, скважины). Одновременно сигнал подают в блок 5, где происходит отсчет времени сигналов АЭ. Сигнал АЭ, принятый трехкомпонентным датчиком 6, усиливают и подают для обработки в блок 7 АЦП данных (который открывают сигналом запуска с блока 2), где обрабатывают и подают в схему

8 вычисления вектора АЭ.

Далее сигналы ЭМЭ и АЭ из блоков 4 и

8 идут на схему 9 сравнения векторов напряженностей ЭМЭ и АЭ, При совпадении направлений векторов из схемы 9 подают команду для прекращения счета времени в

cxsMe 10 и команду в блок 11 индикации для отображения данных по направлению векторов. Со схемы 8 вычисления направления вектора АЭ сигнал также подают в блок 12 вычисления (после сигнала со схемы 9).

По заданной скорости распространения

АЭ в массиве, введенной в блок АЦП АЭ, по времени пробега импульсов АЭ и амплитуде импульсов АЭ, в блоке 12 рассчитывают расстояние до источника ЭМЭ и АЭ, его координаты относительно выработки (скважины), декремент затухания АЭ, величину энергии импульса АЭ в очаге АЭ и по этим данным оценивают напряженность массива. Данные, вычисленные в блоке 12, подают в блок 11 индикации.

Вместо устройства индикации (или параллельно с ним) возможна регистрация данных в печатающем устройстве или в долговременной памяти, на магнитном носителе.

Схема осуществления способа (фиг, 2) содержит очаг 14 акустической (АЭ) и электромагнитной (ЭМЭ) эмиссии, место 15 расположения приемных устройств АЭ и ЭМЭ, очаги 16 и 17 АЭ или ЭМЭ. Кроме того, на схеме обозначены: H>, Hy, Hi — составляющие ЭМЭ или АЭ; Нс — суммарный вектор, его направление и модуль; В1Вр — направление на очаг АЭ и ЭМЭ; а — телесный угол между направлением векторов АЭ и ЭМЭ;

S — расстояние от очага до точки приема.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхности выработки в точке 15 устанавливают датчик ЭМЭ и рядом забуривают шпур глубиной до 0,5 м, туда помещают датчик АЭ. Шпур заполняют водой или заделывают другим высокоскоростным материалом для обеспечения надежного и одинакового акустического переходного сопротивления по всем трем направлениям (компонентам) датчика, В очаге 14 АЭ и ЭМЭ происходит излучение АЭ и ЭМЭ и в окружающем пространстве распространяются электромагнитные и акустические волны. В связи с высокой скоростью распространения электромагнитной волны ее приход в точку 15 приема можно считать мгновенным.

Приемным устройством принимают три компонента импульса ЭМЭ, вычисляют направление и модуль вектора, заносят в электронную память и запускают счет времени.

Импульс АЭ приходит в точку 15 через интервал времени t=SIV где Ч вЂ” скорость распространения упругой волны в массиве, которую можно определить, например, с помощью аппаратуры сейсмоэлектрического метода.

Если направление волны АЭ совпадает с направлением волны ЭМЭ, отсчитывают время прохождения волны АЭ, вычисляют расстояние до очага по величине скорости волны АЭ, а векторы ЭМЭ и АЭ дают направ1657641 ление на очаг. Кроме того, рассчитывают мощность импульсов АЭ и ЭМЭ в очаге.

Точность совпадения направления задают величиной телесного угла а — угла совпадения направления векторов. В зависимости от расстояния, необходимого для исследования, допуски по величине телесного угла, характеризующего совпадение направлений векторов ЭМЭ и АЭ, изменяются:

a - 10-20 для малых расстояний (1020 м); а -5 — 10 для расстояний 20 м.

Для более однозначного и уверенного определения направления положения очага и интенсивности излучения производят накопление импульсов, идущих от источника как ЭМЭ, так и АЭ. Сигналы от очагов (источников) 16 и 17, дающих сигналы только

ЭМЭ или только АЭ, не накапливают.

Информация с выводов блока индикации выводится на ЭВМ типа ДВК-2, ДВК-3 и др.

Формула изобретения

Способ определения координат очага акустической и электромагнитной эмиссии, включающий измерение средней скорости распространения сейсмоакустического сигнала, регистрацию времени прихода электромагнитных и сейсмоакустических

5 сигналов, определение времени запаздывания сейсмоакустического сигнала относительно электромагнитного, регистрацию электромагнитных и сейсмоакустических сигналов, излучаемых источниками электро10 магнитной и акустической эмиссии, определение зависимости интенсивности электрОмагнитных и сейсмоакустических сигналов от расстояния до источников этих сигналов. о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения

15 достоверности оценки напряженного состояния массива горных пород за счет повыше- ния точности определения координат очага электромагнитной и акустической эмиссии и эа счет снижения информации, вызванной

20 искусственными помехами, регистрируют по три компонента электромагнитной и акустической эмиссий и при совпадении векторов напряженностей электромагнитной и акустической эмиссий определяют направ26 ление на источник акустической и электромагнитной эмиссии по вектору совпадения.

1657641

Г

Г

Составитель М. Китайская

Редактор М. Бланар Техред М.Моргентал Корректор Т, Малец

Заказ 1695 Тираж 303 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101