Способ локации источников акустической эмиссии в массиве горных пород

Изобретение относится к геофизическим методам контроля разрушения горных пород и может быть использовано на рудных и нерудных месторождениях для исследования и локации образовавшихся несплошностей.

Известен способ [1], по которому контролируемый участок горного массива оконтуривается приемными датчиками и по разности времен прихода упругой волны, от образовавшейся несплошности, определяется местоположение источника.

К недостаткам способа следует отнести низкую достоверность ввиду не различия двух одновременно произошедших несплошностей внутри контролируемой зоны, как следствие выдачи ложного результата.

Более близким по существу является способ [2], в котором приемные датчики устанавливают в углах геометрической фигуры тетраэдр и расстояние между ними выбирают по формуле.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность результатов, т.к. невозможно выбрать однородный участок массива горных пород и не учет поля скоростей внутри антенны приводит к ошибочным результатам.

Целью изобретения является повышение достоверности и точности получения результатов локации.

Поставленная цель достигается тем, что приемные датчики используют обратимые, с одинаковыми характеристиками, дополнительно поочередно излучают акустический сигнал каждым датчиком антенны, принимают акустический сигнал, излученный каждым датчиком, всеми остальными датчиками антенны, определяют матрицу скоростей, затем определяют направление на источник акустической эмиссии в массиве горных пород, а для определения местоположения источника акустической эмиссии в системе расчетных уравнений используют полученные значения скоростей из матрицы скоростей.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. На выбранном участке массива горных пород пробуривают скважины и размещают в них обратимые, т.е. приемо-излучающие датчики с одинаковыми характеристиками. Определяют координаты установленных датчиков. Излучают одним из датчиков акустический сигнал и принимают всеми остальными датчиками. Затем излучают другим датчиком акустический сигнал и так же принимают всеми остальными, и т.д. до тех пор, пока каждый датчик, используемый антенной, не прошел этап излучения. В настоящее время в подобных антеннах используют датчики на основе пъезокерамики или емкостные, которые легко перевести в режим излучения. На основании времени прохождения акустического сигнала между датчиками, используемыми антенной в различных направлениях, и известными их координатами определяют матрицу скоростей , где i - номер излучающего датчика, j - номер принимающего датчика. Далее определяют направление прихода сигнала акустической эмиссии (направление на источник). И, исходя из известных значений и направления на источник акустической эмиссии, в расчетные формулы для локации источника акустической эмиссии подставляют выбранные значения скоростей (в зависимости от направления) из матрицы скоростей. В результате получаем более достоверные и точные значения координат источника акустической эмиссии в массиве горных пород.

Численное моделирование проводилось с конфигурацией антенны, приведенной в [2]. Результаты численного моделирования показали, что в отдельных направлениях точность может быть улучшена более чем на 13%, а значит, достоверность полученной информации выше.

Литература

1. Maichen Ge, Hardy Н Reginald. The mechanism of Array geometry in the control of AE/MS sours location accuracy. - Key Questions in Rock Mechanics. - Balkema, Rotterdam, 1988, pp.587-605.

2. Патент РФ №2009528, G01v 1/24, G01v 1/00, 1994.