Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Акустическая и электромагнитная эмиссии при динамических явлениях

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Акустическая и электромагнитная эмиссии при динамических явлениях"

12,1.1.?. д.2

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ЗЕМЛИ имени О. Ю. ШМИДТА

ХАЙДАРОВ Батыр Хамидович

УДК 537.874 + 534.6 + 622.83

АКУСТИЧЕСКАЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЭМИССИИ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ

04.00.22— Геофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва —1992

Работа выполнена в Институте Физики Земли Российской Академии наук.

Научные руководители: доктор физико-математических

наук, профессор Г. А. Соболев, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник В. М. Демин.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических

наук С. Д. Виноградов, доктор технических наук В. Н. Морозов.

Ведущее предприятие — Горный институт Кольского филиала РАН.

Защита диссертации состоится «^ » ¿^¿'"Ф'Р 1<ЭД9 г.

в _часов на заседании Специализированного Совета

К.002.08.04 ордена Ленина Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН по адресу: 123810, г. Москва, Д-242, ул. Б. Грузинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли РАН.

Автореферат разослан « ^^ » 1 дд? г.

Ученый секретарь Специализированного

Совета, кандидат физико-математических А Л.Завьялов

наук

4.1 /I

, V ^ •. ■ •- -'- ! • - '

...ЙЩ/М ХАРАКШ'1КП»КЛ глгчлы

Актуальность темы. Подобие мкнултоп подготовки горим уларов и землетрясения позволяет считать го|ии,1 удар своего ро^ природ-иой модель» землетрясения. Ьто дм^т лозул-'чость испольэоаоть результат!!, полученное при исследованиях нроцоссоп подготовки горных уларов, в сейсмологии.

Известно, что изменения различии* сиоИста горних пород п зона подготовки горних уларов проявляют ссбя в гмомалщх гео|'нзич зских полей механической и электрической природы. Предполагается, что эти явления связаны с процессами Т[<з'аш!Оо5розоопиия,' сопровождавшими мак ро раз рушение некоторой области гоцшго массива. Ир« этом , появление и развитие третан вызывает илвктрочогмитноа и акустическое излучения. Актуальность постановки тп»гл обусловлена необходимость« исследования НДС горного массива и оценки его уда-роопасности с использованием электромагнитно-окустичискего (оМА) метода, являющегося достаточно о {Активным с точки а^мия имГ'эр-мативности и оперативности.

Цдлыа настоггаоЯ работ» является выявление погоне»"? р'остеп изменений параметров сигналов ЗИ1 и АЗ и их частот»»« спрктр-оп, я также энергетических характеристик совокупности птектр^'.'пгнитннх и акустических сигналов в связи с процессами по.кготории п ^ассип? динамических событий.

В работе решались следу»::;»о задачи: I.Анализ шумовых л генерирует« горным массивом полезен* сигналов ЭМИ и Л а о целью установления различий сзаду лцлнагрчи электромагнитных и акустических сигналов розличнего

'I. Усчь,|0о.1гние ¡л кзьоньн»;»! аиплатудно-преиенных и чьстот-

ж;х хаглигеристнк сигналов ОМИ я ЛО, имучаешх горным массивом В Г|$ои.сссв подготозки динамических соб итий с К •> 3.

3. Пияьпеийо сьязи ьекду вреионаим ьнск-лльных изменений энергетических пиг-амтрон совокупности сигналов ЭМИ к АО и моментами роэникноьенин в кассиье динамических событий, а такке изыенени-их'.п сейсмической активности горюга пассива.

4. Изучение временных изменений параметров энергетических спектрдь совокупности■ олектрйчагикгшга к екустических сигналов в связи с проиеиевкими динамическими событиями.

Й. Статистический, вклсчан корреляционный, анализ энергетических спектров сигналов ЕНИ л АЭ для определения особенностей статистических характеристик энергетических спектров и коэффициентов корреляции между последовательно расчитаннши энергетическими спектрами в период подготовки динамических событий с К > 3.

Впервне ЕМА-методоы, ранее использовавшимся в дс-борсторних ьксперииентах, приведены исслелоиания напряженно-дефор-инроваиного состояния пассива горних пород. В ]езультате совыестно-го анализа электромагнитной и акустической активности горюго массива установлены характерные изменения амплитудно-временных и частотных характеристик сигналов ЭМИ и АЭ и их частотных спектров в связи с подготовкой динамических собьтий. Исходя из результатов про веденного анализа, рекомендуется проводить рабоги НМЛ-методом в полосе частг~ вше 500 кгц. Выделена связь между временами аномальных иэиеншшй энергетических параметров электромагнитных и акустических сигналов и ыошнтеми воаникносеннл в пассиве динамических событий с К.>3. Установлено, что лзшненнк сейсмической активности

горного массива во времени могут быть от^ляеиы uo и[^змомних знаниях энергетических параметров сигналов KMÜ и ЛУ. Защищаемо положения:

1. Различия в параметрах шумовых и полезных сигналов ЙШ1 и АЭ.

2. Оценка особенностей вариаций амилнтулно-времэниих и частотных характеристик сигналов ЗМИ и АЭ в связи с подготовкой динамических событий.

3. Связь между происходящими в массиве горних портд процесса«» подготовки динамических событий с К^ 3; изменениями сейсмической активности массива и изменениями энергетических параметров ¡электромагнитных и акустических сигналов.

Практическая ценность работы заключается в том, что исследования ЭМА-методом после проведения массовых технологических взрывов юзволягот определить изменения в сейсмической античности горного массива, а также дают возможность осуществить прогноз времени возникновения сильных динамических событий.

Установленные связи между электромагнитными, акустическими сигналами и динамическими событиями позволяют осуществить оперативный трогноз горных ударов по периметрам времени и места его возникновения. Проведенные исследования позволяют дать рекомендации по соз-janmo приемно-регистрирующей аппаратуры для ЭМД-метода в условиях заботы горнодобывающего оборудования^

Апробация гяботц. Основные положения работы докладывались и Осуждались на пятом Всесоюзном семинаре по горной геофизике (Ге-шви, 19Н9), на Восьмом Всесоюзном Совещании по физическим свойст-!8М горных пород при высоких давлениях и температурах (Уфа, 1990), ;а научных семинарах отдела 7Ш ИМ АН СССР (Москва, I939-I99I).

Публикации. Основное содержанке диссертации опубликовано н трох 1ечатных работах и двух научных отчетах (фонды И5>3 АН СССР).

ö

¿ах тич о с к и |1 ш м а т е [ и а п. Проведенный исишдования базируются на материалах, полученных во ир^мя натурных экспериментов на Киевском руднике(Кольский полуостров, Мурманская область).

Обьвм и структура диссертации- Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Робота содержит К5 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 10 таблиц.

Автор искренне благодарит научных руководителей докт. физ.-мат. наук, проф. Г.Л.Соболева и канд. фиэ.-ыат. наук,с.н.с. З.М.Демина за постоянную помощь и внимание при выполнении данной работы. Особую признательность автор приносит ст. инк.З.-Ю.Л.Майбуку и ст. имя. В.П.Лугавцову за помочь и критические замечания при выполнении диссертационной работы.

Автор благодарит зав. лаб. Горного института КЗ) РАН к.ф.-м.н. Л.А.Козырева и сотрудников В.И. Иванова, С.Паничкина за помощь в проведении экспериментальных работ, а также сотрудников сейсмической станции Кировского рудника за любезно предоставленные материалы.

ГЛАВА I. СОСГОИНИь ПРОБЛЕМЫ КОНГЮЛЯ НАПРШЕННО-ДМОРМИРО -ВАННОГО С0С1'0ННШ МАССИВОВ ГОРШХ ПОРОД. 01ТЫТ ИСОЩОВАНШ ЭШ И АЭ НАГРУЖЕННЫХ ОБРАЗЦОЗ И МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОЮД. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИССШ'АЦМНШЙ РАБОТЫ

В Настоящее время одной из самих вакних проблем горного дела является .—следование физико-механических свойств горных порюд, находящихся в напряженно-деформированном состоянии в условиях естественного залегания. Эта проблема важна в связи с решением практических задаЧ| связанных с совершенствованием методик разработки месторождений'полезных ископаемых, повышением безопасности ведения

горных работ и упраплвчием горным давлением.

Исследования удароопасности горных порол в естественных условиях показывают, что возникновении горного удара возможно только при сочетании нескольких факторов (3. А. Мамсуро, 19сй):

- по-первых,необходимо, чтобы породы, слагающие удароопяс.мыЯ массив, обладали свойствами хрупких тел;

- во-вторых, породы должны находиться пол нагрузкой, при которой главное напряжение (¿1 ) больше сопротивления о'-з разрушении;

- в-третьих, горный улар происходит в результате быстрого изменения Напряженного состояния, когда всестороннее напряжение (Сэ< = <3.г --<6л) меняется на состояние .соотношения главных напряжения при котором {<дз/(6\ ) становятся предельными для данной породи;

- в-четвертых, модуль спада пород должен быть больше критического модуля спада при существующей жесткости порол (модуль спада характеризует скорость падения напряжения на запредельной ветви графика няпрляение-це^'ормаздя). Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что динамические проявления горного давления (горний удар, шелушения, стреляния и лр.) .наблюдпхгдиесл на больших глубинах, нельзя объяснить только я рамках гидростатических теорий напасенного состояния массива. Появлении концепции и теории движения литосферннх плит привело к изменению представлений о том,что гравитация является единственной причиной естественного напрлженно-деформиро ванного состояния породных массивов (А.Вегенер, 1924). Было указано на существование горизонтальных напряжений, возникающих при движениях литос[ернмх плит относительно друг друга.

По результатам исследований стало известно, что естественное НДС массива горных пород является результатом совместного действия земного тяготения и тектонических процессов, возникающих при современных движениях земной коры, которые определены на основе экспериментальных данных (Л.Теркот, Д. Шуберт, 1985 ).

Натурные иэыи[«ния, проведенные ь тектонически активных района* свидетельствуют о (азличии нах^лных пап¡птенн» и отлечышх бликах, наличии зон кснцднт[<пцш| напряжений в районах разломов, геологических нсоднородностой к на границах блоком (Д. Теркот, Д.йуй'иИ.ti. Ьотугина, U.M.IltíVyxoB, iytw). Именно и указанных зонах и происходи динамические события, янлнвдив;;» проявлениями горного дпвления.

Но характеру гюлучаеилп ин)й[мации ¡азличают две группы метощи исследования 11?, ü массива горних поуод: геомеханичеккио, основанные на измерение наполнении и сыеиениИ njh деформировании горних пород и геофизические, оснопиааощиегч на изучении физических свойств гор-Flux погод и параметров ¡иэичи;;|сих поле:!, существующих в земной коре или возникающих при измененилх НДС в отдельных блоках порюд (ВЛ1. Uoрозой). Провоженный анализ методов исследования НДС массива горних пород свидетельствуемо перспективности методов,основанных на измерении ЬШ и АЭ горных пород. В частности, это подтверди лось результатами комплексного применения различных методов для исследования НДС массива горшх пород ( А.А.Нланский , ivtóü).

Известно, что при деформации , р-аэ рушении и трении минералов и горних пород возникают электрические аффекты, изучение которых подавляющее большинство исследователей проводит для того, чтобы найти обьяснение механизмов возникновения электромагнитных предвестников сейсмических событий различной силы( В.С.Куксенко ,1980;HJ¡. Гу:фельд,_Л35 ). В то *.е вр«мя, при образовании трещин п твердых телах, находящихся под действием механических напряжений, часть энергии выделяется в вида упругих волн. Данный физический {акт обусловил проведение акустических наблюдений в различных модификациях для оценки НДС изучаемого обьекта ( С.Д.Виноградов, I9U9).

Проведение совместных исследований изменений механических и .электрических свойств горных пород при их нагружении, дало ио.чмок

ность установить, что ЭМИ я АЭ возникают при одном и том же процессе образования трещин в горных породах при их деформировании. Результаты проведенных комплексных исследования ЭМИ и АЭ для изучения процессов [«зрушения свидетельствуют о том, что основными исследуемыми параметрами ЭМИ и АЭ являются: число сигналов за определенный интервал времени, угол наклона кривой хода накопления сигналов, графики повторяемости сигналов на различных стадиях нагруже-ния , а также амплитуды и длительности сигналов (А.МЛ'ончароп,ВЛ1. Корявов, 1980; В.Н. Потураев, А.Ф. Булат и др.,1969). Указанные параметры ЭМИ и АЭ испытывали закономерные изменения в процессе нагруженил, отражающие характер разрушения. Кроме того, были отмечены закономерности в характере временных вариаций частотных и амплитудных спектров сигналов ЭМИ и АЭ в условиях магр/жения объектов определенной нагрузкой Ш.З.Касьяй, В.А.Робсман и др., 1909). Недостатком проведенных работ является то, что при их проведении не исследовалось энерговыделение ЭВД и АЭ в процессе разрушения. В целях получения такой информации были проведена исследования энергетических характеристик ЭШ и АЭ при их одновременной регистрации и интерпретации в лаборатошых экспериментах (Г.А.Соболев, В.М. Демин и др., 1989). Эти исследования дали возможность, п частности, установить особенности в кинетике ЭМИ и АЭ перед разрушением объекта (Г.А.Соболев, В.М.Демин, 1988).

На основе результатов ранее проведенных работ (Г.А.Соболев, В.М.Демин и др., 1988,1989) была поставлена задача использования комплексного электромагнитно-акустического подхода для контроля напряженного состояния и ударсопасности горного массива.

Необходимо провести анализ промышленных пумов и сигналов ЭМИ и АЭ, излучаемых горным массивом и процессе подготовки динамических

явлыш!) п в другое ьреш, с цьль*) р^.ижздй иажау шранета-

ми сигнвлло ЬМЛ и АО разного нроиохокьенин, чтобы получить рекомендации а цельх сознания пгне»шо-;«гисггируваей аппаратуры ала оМА-иотода в условиях ¡лботи горнодобывающего оборудования.

Необходимо уст&новнть характер изменений аыплитудно-ьрайонных и частотных характеристик сипшлоа И и аэ, излучаемых горным массивом при подготовка динамических явлений. Требуется выявить связь между временами аномальных изменений энергетических парамьтров сигналов ОМИ и АЭ и моментами возникновения в массиве динамических явлений с К^З. Представляет интерес изучение вариаций параметров вне; гетичоскнх спектров электромагнитных и акустических сигналов в связи с динь.¿ичесними событиями с 10 3.

ШЬА '¿. КРАТКАЯ УЛШ{1 ¿Ш^Ш ШСГКА РАБОТ.

аппаратура, мдюдика проведши опыгно-аКСПК-

ринзлгалышх исавдоллкии и анализа их результатов

В первом разделе главы приводится характеристика участка работ. Участок расположен в центральной части Кукисвумчоррсщого [¡удного тела, находящегося в зоне интрузивного контакта висячего борга урдиго] с более древними рисчорритами и трахитоидними ийолитами и малиньига ми. Руднс- тело находшся внутри Хибинского массива нефелиновых сиенитов, относящегося к наиболее молодым магматическим образованиям Кольского полуострова. Массив представляет собой гипебиссальную пла1 форменную иитрузиш с автономной тектоникой, не сопряженной с тектоникой вмещанщих по'род (В.II.¡¿данов, 19бв).

Область горного массива,где расположен участок проведения работ характеризуется сложным Напряженно-деформированным состоянием, что

вызвано, я частности, наличием системы тектсничееких наругаениЛ. Кроме того, в пределах участка имеются области пот/шенчпх няпм-кений, создшшмо эоэлействие» нигелела-лчгэ горизонта, ричагосб{Оз-ным действием написатаих под горизонтом породных масс, а такте влиянием выработанного многочисленными массовыми взрывами П[осцдн-стпа. Система тектонических нп|ушениМ п зоне, где установлены датчики ЭМИ и АД является существенным концентратором механических напряжений, что обусловливает высокую чувствительность этой зоны к изменениям ВДС э значительном объеме горного массива. в этом случае, процессы подготовки динамических событий за пределам чувствительности датчиков ЪШ и АЭ могут проявляться и месте установки датчиков ( И.А.Садовский, 1979). Па даннкм сейсмических наблюдений, проведенных Горным институтом КФ АН СССР, установлено, что большая часть динамических явлений, возникающих в пределах исследуемой части Горного массива, происходят в указании* зонах па ей .'.генных напряжений или в областях, приуроченных' к ним.

Во время натурных экспериментов прием и регистрация сигналов ЗМИ и АЭ проводились с помощь» аппаратуры рядиоимпульсного метода разведки (РИМ) и зались квадратов их амплитуд с использованием амплитудных анализатора импульсов АИ-1024-95. Одновременно с яти», проводилась запись п аналоговой форме зар^гистрнрорэ.шмх сигналов на 2 видеомагнитофона. 3 комплект аппаратуры Ш.\-метода входят: широкополосная магнитная аг^енчо (2.) кгц- 2 Угц), акустические датчики (25 кгц - и би кгц) с суммируюздм устройством, 2 аппаратуры ГИМ, 2 коаксиальных кабеля по 2,5 км, 2 анализатора импульсое» 2 видеомагнитофона.

Регистрация акустических и электромагнитных сигнален проноси -лпсь в течение 1 -1,5 суток до и после проведения массового технологического взрыва. Регистрации проволилась п ттч^оит д-Ш'влъ-

ностыо 7 минут. Прием электромагнитных сигналов осуществлялся с помощью рамочной магнитной антенны аппаратуры РИМ (20 кгц- 2Мгц), о лля приема акустических сигналов использовалась система пьезоке-рамических датчиков. Сигналы ЭЫИ и АЛ усиливались с помощью усилителей и поступали по протяженной коаксиальной линии (—'2,5 км ) н; приемно-регистрируюлую аппаратуру. Было экспериментально определено, что отдельный акустический датчик принимает сигналы АУ с глубины пассива 1,5-2 м. С учетом этого, била создана система параллельно соединенных акустических датчиков, в центре которой било установлено суммирующее устройство. С помощью этой системы мовно было принимать акустические сигналы на расстоянии 45-150 метров от суммирующего устройства. Магнитная антенна, расположенная в центре системы акустических датчиков позволяла принимать электромагнитные сигналы на расстоянии .примерно,, 40-50 метров. Таким образом, уста ноаленная система наблюдений ЪШ и АЭ контролировала электромагнит но-акустическую активность горного массива в области протяженность: в десятки метров.

Натурные эксперименты проводились в условиях полного отключения всех источников электромагнитных и акустических шумов, в связи с чем влияние промышленных шумов при проведении работ было незначи тельным.

Созданная на руднике обширная система сейсмических наблюдений, позволь... регистрировать упругие волны, возникающие при горных ударах, в сейсмическом диапазоне (до 700 гц) и позволяла определять координаты очагов динамических событий и выделенную ими энергии упругих волн.

Первичными материалами натурных экспериментов являются данные о количестве сигналов АЭ и ЭМИ различных энергий за фиксированные

периоды накопления на анализа горе импульсов, а текжэ записи видеомагнитофонов, на которых зврегизтрирочччы н аналоговой форме электромагнитные и акустические сигналы.

йо время эксперимента проиэнолится оперативный расчет на ЭВМ полных, средних энергий сигналов ЭМИ и АЭ (• Еср.эми, Еср.пэ) за каждый интервал накопления. а такте отиохчэниЛ их полных и средних анергий I ^Егэми/^йэ, Кгр.эинУ^ср.оз), учитываются количества сигналов за каждый иитеррял (Д/эми,/\/вэ) .Вместе с тем производится расчет энергетических спектров: А*/*(, -^(Л/',где /1 - квадрат амплитуды сигнала,¿/-его длительность, здесьйЬ-Соп$~1, // -количество сигналов. Энергетический спектр сигналов ЭМИ и АЭ приставляет собой грч!ик количество сигналов (ось У) от нараметгаЛ/^Сось X), характеризующего их энергию. В расчитанных энергетических спектрах параметр А изменяется от л до 32 усл.ед., ито соответствует сигналам ЭМИ и АЭ с амплитудами от хЬО мз и вше. Полученное таким сбряэом энергетические спектры имеют рил затуха:отюй окелоненцначь-ной зависимости, на которо.Ч пгосле^пваются четыре положительных отклонения от аппроксимирующей спектр экспоненты, ^оотчетсгвуютше четном знергетичоскин интервалам в спектре: 1-У; У-16; 16-24; 24-32. Существование указанных интервалов обусловило разбиение спектров на четыре части и ¡асчет сумма гшй энергия сигналов ЭМИ и АЭ в каждой из четырех ^»стей спектра .отношений

К^-Е^/ви, Кгде Ел - полная энергия сигналов'ЭМИ и АЭ оя интервал накопления (¿п=> й;), а также значений

& '

максимумов энергии в коадей части спектра (М^.М^.^.М^). Вместе о тем производится статистический анализ знерготичсскил: спект^оа сигналов, при котором расчитываются такие статистические параметры как математическое ожидание (X ). ко ?!'|ицче:1Т ва ¡»нации (),коо^чТ-пин — емт корреляции между парами псследслателы'-з раечнтакных энергетических спектров ( (5 ).

Д;ы н-ольд^илти J ) м, б»мЛ|г;улн..--цйминн;»х ли^кв^тк ( иг-цалои и Ас», а -такие для их ицщ-риики Оиль .:ьО|«на иаие аггел ьная састеиа. 15 нее били включены ьид>5омйгнит..Л он, ц.1 Фровии электр оннмй ссциляогра}! СЭ-Ö, позволлл.тй определить ытлигу«¡ь>~ и(«мснние параметры пилолснних из зштии сигналом и пр&ое-л-и их ици; |.смк.у :: заданным адгом дискретизации^/^йдх-л ^ ,где у^^-мак^имьи нал выделенная частота сигнала. Кгоме того в систему бил ыушчен элек-грошшй исциллогра}) CI-91 для проо.-.игра кадров с виявомьгнитсфжа. Блек выделения строки (ЬВС), аходаднй в состав изиерительной сиа -теми, позволяет синхронизировать работу осциллографов, перемещать кадри ни экране осциллографов и стабилизировать их при обработке. Иноьество квантованных значении каидого сигнала обрабатывалось на компьютере для расчета его частотного спектра. Измерительная система позволяет расчитать количество сигналов ЬМИ и Ab, а таило определить их распределение в течение заданного периода времени.

Б последнем разделе главы приводятся 'данные об использоьинных • численных методах при анализе результатов экспериментов. Ьгими пагодами является спектральный, статистический, корреляционный и . регрессионный анализы. Приведены их подробные описания. Для практического их использования при обработке данных, в льбо|дтории 703 llf3 ГАН'был создан пакет прикладных программ, написанных на языки [.'.HkliiK применительно к микро-ЭЗМ (ДМ -4M).

- .АiVt 3. l'i&yjiblAl'u ИОСЛхДОЫйШ CIU'HAJlUii ЬМИ H Ab, jAГ'ЬГИС Г PIU'OBA HI UX IIA НШ'ОЙС1ЮМ РУДНШК. ö пе риом риз (еле главы приводятся результаты анализа шум-.аых и полезных сигналов ÖM11 и АЭ и их частотных спектров. И-и раооте технологических устройств на руднике были записаны на пр иемно-ре-гиетрнрупшуи аппаратуру в аналоговой форме промышленные ш/m-j. Они

представляли собой одипочние имчульек настой «fop««, осчопнвя энергия которых сосредоточен« ;i полосе частот ст 10 до Ю;.) кгцЛ.Ч» более высоких частотах энергия раег.матривяемих сигнале:) »«л^ч«-тельна. Зругие шумы, а частности, розникшнп нож влиянием ионос^рн не превосходят уровень аппаратурных помех, от которых отстраивались при настройке аппаратуры. Зреете с тем были исследованы характеристики акустических и электромагнитных сигналов, записанных на руднике при отсутствии действув'.аих источников шумопых сигналов 0WI и Л'.i. Эти сигналы были приняты в кпчрстяв излученных массигшм пог.еэичк сигналов ЭМИ и ЛЗ.

Было проведено сопоставление и сряпчение харокгерлсги* ясзх yh~ пов сигналов ЭМИ и ЛЭ, регистрирующихся т рудника. В результате б»!-ло установлено, что длительность шумовых акустически* сигналов изменялась в пределах 15-20 »же, их амплитуда менялась r щмпвпоно от 350 мв до 400 мп, частота максимума спектральной плотности

ie*X

варьировала п пределах 60-70 кгц. Исследование параметров полозямх сигналов АЭ, записанных и периоды активизации А3люкзз:пя?т, что кх длительность варьирует а пределах 10-400 мне, амплитуда зш сигналов изменяется во время наблюдений в пределах 2СО-ПОО мв, а час-гота M(f)trimизменяется в диапазоне .10-100 кгц. Длительность попкз-

m»1r

них акустических сигналов, записанных вне интерпяло» аитквиэзиии АЯ-варьирует в пределах 20-400 ш;с, их амплитуда изменяется от 250 яэ до 1300 w.'j, а частота максимума спектральной плотное!и этих сигналов меняется в пределах 20-00 гтц. У^гпнэрлемо.чяо диапазон изменения амплитуды и длительности.сигналов A3, записанных как в периода активизации ЛЭ, так и вне этих париодон болыво ссотвотетзухиэг." диапазона для юумових сигналов АЭ. При этом ае;о;ние лр«делч,г.сгор» ь: достигают указанные параметр«, для полезных сигналов A3 Польша. То

fcCYb /1 /íi)rt- ^ A . Íitíwmaon част oí спектральны* uau-

ЛХ.1 rXliX ЮЯ* /1МЛ / . »

симумои полезных акустических еигна к.н(Г(WVíiJüKqc соответствующего

, М4Х

диапазона частот Д|(/у(J. шумовых сигналим ЛЗ. При атом основной коли-

III А*

честно полезных сигналов АУ имеет более низкую основную энергонесущую частоту, чем шумовые сигналы.

В результате анализа установлена, что йЫИ [егистрировалось в двух частотных диапазонах - I5-ÓO кгц (НЧ) и 50-1700 кгц (34). При сравнении шумовых и полезных сигналов ЭМИ установлено,что длительность шумовых электромагнитных сигналов меньше длительности полезных низкочастотных сигналов и больше длительности отдельных высокочастотных сигналов Ш1: Тзщм > '> Сравнение амплитуд полезных и шумовых сигналоп ЭМИ показало,что амплитуда шумовых электромагнитных сигналов, в среднем, меньше амплитуды полезных сигналоп и!.,Я: AjM¡, t/vt¿t > При этом длительность шумовых сигналов ЭМИ меняется в пределах 20-60 кгц, длительность полезных НЧ-. сигналов ЭМИ - Ю0-400мкс, ИЧ-сигналов ЭМИ - 3-IB мкс. Амплитуда шумовых сигналов ОМ! варьирует от 200 мв до 650 мв, в то время как амплитуда всех полезных сигналов ЭШ1 изменяется от 500 мв до 800 мв. Было установлено, что максимум в спектре шумовых сигналов ЭЫИ соответствует частотам 70-Б0 кгц, в то время как частота

«t-10-40

кгц, а частота frí(F)jnti,ev -80-1700 кгц. Из сравнения видно, что частота больше частоты ** и меньше частоты

M(Fj?Mit,Si.\\b. основе полученной информации, можно дать рекомендации для -оздакия приемно-[«гистрирующей аппаратуры ЭМА-метода, способной действовать в условиях действия источников промышленных шумов ЭМИ и АЭ. Эта аппаратура дол sua пронодять регистрация сигналов и диапазоне уастот выше 500 кгц.

В следующем' разделе главы приведены результаты исследований динамических и кинематических параметров полезных сигналов ЭМИ и АЭ, зарегистрированных на разных этапах экспериментов, в связи с процессами подготовки динамических событий. Отмечается ,что полготов-

ГОрНигО Л;..; V ЬоЛГЧсЖПси 411.:.'.< ОЯ'!.;« Ь!!,) I.

ЛИ. При о ¡'им увеличение числа электромагнитных сигналов арсисхс.3(Н1-раньше увеличения число сигналов АУ. Было установлено, что пврйд горним уларом происходит ьнонильнод уволичениа (й 1,Ь раза и ииад фоновых значений) высокочастотных сигналов ЭМИ (омнлнтуди и длитйн. «ости) и уменьшение ( в '¿-Л раза относительно .¡она) значений частоты максимума спектральной плотности Яемин, Б.л.

/1>Я к

Хайдаров, 1990). С приближением момента возникновения горного угара происходят захономерние увеличения чиала сигналов 114 ЭМИ и укай! а'ение числа ЗЧ-сигналов ЭМИ, а связи с чем О'ыл вьеден параметр

/А/ , испытывающий аномальное увеличение за несколько десятков минут до горного удара. Перед горными ударами имеет место возрастание (в 1,а раза и ныне относительно фоновых значений) коэффициентов вариации параметров акустических сигналов.

Проведенные на Кировском руднике сотрудниками Горного института КФ АН СССР измерения скорости распространения сейсмических волн и деформационные измерения позволили выделить в массиве нарушенные зоны, которые быяи приу^чены к областям с повышенной плотностью тектонических нарушений и к местам взаимного сближения горных вирн -боток. Вместе с тем, в массиве имелись области,где сплошность пород была сохранена, что характеризовалось повышенными скоростями сейсмических волн. Данные режимных сейсмических наблюдений показали, что большинство происходящих динамических событий происходят в нарушенных зонах. ¡3 то ге время динамические события могут происходить и в областях, представленных ненарушенными породами, что чаблюдяотсп

На основе известного геологического строения массива и знлит зго сейсмоактивности было установлено,что при подготовке горного ^дара в ненаруюенном блоке горного массива возникают ''игнплы