Обоснование и разработка резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза пород кровли горных выработок

Пустовойтова, Наталия Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование и разработка резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза пород кровли горных выработок
ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Обоснование и разработка резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза пород кровли горных выработок"

На правах рукописи УДК 622.834:55037

Пустовойтова Наталия Александровна

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕЗОНАНСНО-АКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ ПЛОТНОСТНОГО РАЗРЕЗА ПОРОД КРОВЛИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

003456625

Специальности: 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазопромыс-ловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр» 25.00.35 - «Геоинформатика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук О 5 ЛЕН 2008

Москва 2008

003456625

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Шкуратник Владимир Лазаревич

Научный консультант

доктор физико-математических наук Загорский Лев Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Захаров Валерий Николаевич

доктор технических наук, профессор Потресов Дмитрий Кириллович

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет», г. Кемерово

Защита диссертации состоится « /'/»декабря 2008 г. в /3 я.ООушх. на заседании диссертационного совета Д-212.128.04 при Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Автореферат разослан « Л » ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Бубис Ю.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Прогноз и обеспечение устойчивости кровли горных выработок являются одной из приоритетных задач геомеханики и во многом определяют эффективность и безопасность добычи полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных сооружений.

Необходимым условием успешного решения этой задачи является наличие надежной информации о плотностном разрезе пород основной и непосредственной кровли и положении границ раздела составляющих их отдельных лито логических слоев.

Получение указанной информации с использованием кернового бурения или геофизических исследований скважин чрезвычайно трудоемко, затратно и сопряжено с привнесением дополнительной нарушенности приконтурного массива. Более экономична структурная диагностика пород кровли на основе резонансного акустического метода (РАМ) геоконтроля, предполагающего спектральный анализ отклика объекта исследований на механическое импульсное воздействие. Этот метод зарекомендовал себя как эффективный инструмент выявления границ слоев с разной акустической жесткостью, но в рамках своей традиционной реализации не позволяет хотя бы приблизительно оценить плотность горных пород и степень её изменчивости в пределах каждого слоя. Отмеченное предопределяет актуальность проведения теоретических и экспериментальных исследований, направленных на повышение информативности резонансно-акустического контроля кровли горных выработок за счет получения данных о её плотностном разрезе.

Исследования, представленные в работе, проводились при поддержке фонда «Ведущие научные школы России» (грант № НШ-1467.2003.5), а также в рамках темы «Теоретическое и экспериментальное обоснование изучения структуры и свойств горных пород на основе принципов акустической эхоскопии» в соответствии с планом НИР МГГУ, проводимых в 2002-2004 гг. по заданию Федерального агентства по образованию (№ государственной регистрации 01200304882).

Цель работы заключается в теоретическом и экспериментальном изучении закономерностей отклика слоистой геологической среды па импульсное механическое воздействие для разработки резонансно-акустического метода геоконтроля, обеспечивающего наряду с выявлением

границ структурных неоднородностей возможность построения плотностного разреза исследуемой области в кровле горных выработок.

Идея работы состоит в использовании спектрального представления акустического отклика слоистого массива горных пород на механическое импульсное воздействие для получения информации о плотностном разрезе указанного массива.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Установленные закономерности отклика слоистой геологической среды на механическое импульсное воздействие определяются параметрами её скоростного и плотностного разреза, что отражает разработанная теоретическая модель резонансно-акустического метода структурной диагностики массива в окрестностях горных выработок.

2. Расчетный плотностной разрез массива в окрестностях горных выработок может быть построен на основании Фурье-преобразования его отклика на механическое импульсное воздействие, а также априорной информации о скоростном разрезе, либо об усредненных скоростях распространения упругих волн по глубине.

3. Разработанные математический метод и алгоритм решения одномерной обратной геофизической задачи с применением прямого и обратного преобразования Фурье, обеспечивающие устойчивость вычислений за счет введения параметра регуляризации и задания интервала поиска решения, а также соответствующее программное обеспечение позволяют реализовать этот метод в рамках геоинформационной системы получения данных о строении и плотностном разрезе геологической среды в окрестностях горных выработок.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- качественным совпадением зависимостей информативных параметров акустического отклика объекта контроля на импульсное механическое воздействие, прогнозируемых на основе разработанной теоретической модели и полученных в результате экспериментальных .исследований;

- хорошей воспроизводимостью установленных взаимосвязей информативных параметров резонансно-акустического метода контроля с искомыми структурными неоднородностями и их плотностью при многократных (более десяти) измерениях в ходе лабораторных и натурных

экспериментов в одинаковых условиях;

- удовлетворительной сходимостью (с погрешностью, не превышающей 15%) результатов определения границ структурных нсоднородностей и плотностного разреза геологических объектов, полученных предлагаемым методом в натурных условиях и по результатам кернового анализа;

Научная новизна работы заключается:

- в разработке эффективной теоретической модели, устанавливающей взаимосвязь между амплитудно-частотным спектром акустического отклика слоистого геологического объекта на механическое импульсное воздействие, с одной стороны, и нлотностным разрезом этого объекта, с другой.

- в разработке математического метода решения одномерной обратной геофизической задачи с применением прямого и обратного преобразования Фурье, обеспечивающего устойчивость вычислений за счет введения параметра регуляризации и задания интервала поиска решения.

Научное значение работы заключается в обосновании резонансно-акустического метода геоконтроля, обеспечивающего дистанционную оценку плотностного разреза массива в окрестностях горных выработок.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики изучения плотностного разреза массива в окрестностях горных выработок на основе резонансно-акустических измерений, а также программного комплекса «Система информационного обеспечения акустических исследований строения и плотностного разреза массива горных пород в окрестностях горных выработок «ШРЦТ-1ЫУЕК8Е56»», (свидетельство о государственной регистрации № 2008612488 от 20.05.2008 г.).

Реализация результатов работы. Разработанная на основе исследований автора «Методика изучения плотностного разреза пород кровли горных выработок с использованием резонансно-акустических измерений» передана в ГОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет», НИЦ «Тоннели и метрополитены» (Филиал ОАО ЦНИИС), в ЗАО Управляющая компания «Межрегиональный союз строителей», в ИПКОН РАН и в ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс» для практического использования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ХУ1 научной сессии Российского акустического общества (Москва, 2005 г.) и научных симпозиумах "Неделя горняка" (МГГУ, Москва,

2007, 2008 гг.). Отдельные элементы работы были представлены на открытом конкурсе на лучшую научную работу студентов вузов РФ (Москва, 2001), где были отмечены медалью "За лучшую научную студенческую работу".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержит 31 рисунок, 5 таблиц и список литературы из 80 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю проф., д.т.н. Шкуратнику В. JL, научному консультанту д.ф.-м.н. Загорскому JI.C. и коллективу кафедры «Физико-технический контроль процессов горного производства» Mi l У за полезные консультации и помощь при постановке и проведении исследований, а также д.т.н. МолевуМ.Д. и Зуйкову И.В. за помощь при проведении натурных экспериментов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время подземные сооружения и прежде всего горные выработки, широко используются как в горнодобывающей промышленности, так и для нужд городского хозяйства. Необходимым условием эффективного и безопасного строительства и эксплуатации этих сооружений является обеспечение их устойчивости, что в свою очередь предполагает наличие оперативной и достоверной информации о структуре и свойствах горных пород в окрестностях выработанного пространства.

Получение указанной информации осуществляется с использованием различных маркшейдерско-геодезических, геологических и геофизических методов. Приведенный в рамках первой главы диссертации анализ показал, что с точки зрения практической реализации для изучения массива в окрестностях выработок наиболее простым, оперативным и экономичным является резонансный акустический метод контроля. Он основан на анализе спектрального отклика изучаемой геологической среды на импульсное механическое воздействие. При этом учитывается, что указанный отклик является функцией геометрии и акустической жесткости слагающих кровлю отдельных слоев горных пород.

Значительный вклад в развитие этого метода внесли: Ахметшин А.М., Бауков Ю.Н., Гликман А.Г., Данилов В.М., Захаров В.Н., Ланге Ю.В., Молев М.Д., Сидоров Е.Е., Ямщиков B.C. и др.

Опыт многолетнего использования резонансно-акустического метода свидетельствует о том, что он не удовлетворяет ряду требований практики, а его потенциальные возможности до настоящего времени полностью не реализованы. В частности, этот метод не позволяет дать хотя бы приблизительную количественную оценку плотностных свойств слоистого массива в окрестностях выработок, однако исходя из физических предпосылок метода такая оценка в принципе возможна.

Отмеченное предопределило указанную выше цель диссертационной работы, для реализации которой были сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать теоретическую модель, устанавливающую взаимосвязь между временными и спектральными параметрами отклика исследуемого массива на импульсное воздействие, с одной стороны, и геометрическими параметрами, а также плотностью отдельных структурных элементов этого массива — с другой.

2. Провести численное моделирование на основе разработанной теоретической модели для установления искомых закономерностей и взаимосвязей.

3. Провести лабораторные исследования на физических моделях и натурные эксперименты непосредственно в условиях массива горных пород, направленные на верификацию установленных теоретически закономерностей и взаимосвязей.

4. Разработать математический метод и алгоритм решения одномерной обратной геофизической задачи с применением прямого и обратного преобразования Фурье, обеспечивающие устойчивость вычислений за счет введения параметра регуляризации и задания интервала поиска решения.

5. Разработать методическое и программное обеспечение резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза массива горных пород кровли выработок.

Низкая степень информативности резонансно-акустического метода стуктуроскопии массива связана в первую очередь с отсутствием эффективной теоретической модели, учитывающей не только геометрию структурных неоднородностей исследуемой геосреды, но и основные физические свойства составляющих её слоев, прежде всего плотностные. В связи с этим вторая глава диссертации была посвящена разработке такой модели.

Процесс распространения упругих волн в геосреде описывается

известным уравнением акустики:

с _2(3с;^=лгу-у(1пр)у[/, (2.1)

дг

где с - скорость распространения упругих волн, р - плотность среды, ¡-время, и - смещение, Л - оператор Лапласа, V - оператор Набла, К- множество вещественных чисел, В? — 3-мерное пространство, 11+ - положительное множество чисел, х=(х\, хъ х3), а хи х2, хъ -координаты в 3-мерном пространстве, причем х3 - координата по нормали к исследуемой слоистости (х3 е [0,г]). При этом ¿71(<0 = 0, а при х3 =0 имеем:

и'х31 = ЫХ],Х2)3(0. (2.2)

1*3=0

Здесь /(хь хъ г)- регистрируемая функция времени на поверхности наблюдений, 8(1) - дельта-функция (источник возбуждения упругих волн в первом приближении считается импульсным); И{хьхг) - непрерывная координатная функция источника. Если источник является не импульсным, а вибрационным, то решаемая ниже задача требует применения прямого и обратного преобразования Фурье свертки. По аналогии с тем, как это принято в задачах миграции, можно считать, что в первом приближении исследуемая среда является однородной в пределах слоев, а скорость сейсмических волн постоянна. Т.к. сигнал распространяется по нормали к поверхности, решение уравнения (2.1) сводится к одномерному уравнению:

д2и д2и д ,ди

(2-3)

Ы1 8т Эг дт

где г = Г 3 - текущее время распространения сигнала вдоль оси г. 0с(х3)

Дифференциальное уравнение (2.3) представляет собой уравнение второго порядка, которое, как известно, приводится к интегральному уравнению Гельфанда-Левитана:

2/(+0)р (г,/) - ]<р (г, з)Т{I - *)сЬ н 1, (2.4)

где - производная четного продолжения функции сигнала /+(0 , определенная в точках области существования Ф 0 ).

В настоящей работе предложена новая численная схема решения одномерной обратной задачи, более простая и универсальная по сравнению с

традиционным путем обращения разностной схемы, заключающимся в применении известного свойства преобразования Фурье: преобразование Фурье свертки равно произведению преобразования Фурье сворачиваемых функций (д> и у ). Решать задачу удобно преобразованием Фурье уравнения (2-4):

П^Ъ + ъ^щРЫ^м fш = F[т7¡щl (25) где (р ~ ядро интегрального уравнения.

Введем обозначение /¡(+0)= ^ , используя которое, получим:

о+м+ощ/т

С учетом того, что:

~, 4-00 ~, . ,

— 00

~ • „ +00 _ . . _ —00

получаем:

Под ^ и Т7в (2.7) понимается дискретное прямое и обратное преобразование Фурье, соответственно а-параметр регуляризации.

При известной скорости распространения упругих волн решения интегрального уравнения (2.4) имеют вид:

р(+0)с(+0) = [2^(0,0)]^ (2.8)

р(т)с(г) = р(0,0)[2р2 (т, т - О)]"1, т е [О, Т]. (2.9)

Устойчивость вычислений обеспечивается либо введением в знаменатель формулы (2.7) параметра регуляризации а, либо заданием интервала поиска решения, на основании которого и осуществляется выбор точек частотного спектра сигнала для анализа соотношения амплитуд. Условия единственности решения согласно интегральной теоремы Коши:

либо 1>--——Р[/(/)](£у), где 1т - мнимая часть

2/(+0)

преобразования У(().

Аналитическое выражение (2.9) может рассматриваться в качестве теоретической модели для резонансно-акустического метода, учитывающей взаимосвязь отклика геологической среды на механическое импульсное воздействие с её скоростным и плотностным разрезом.

Выражение для расчета погрешности измерений можно записать как:

e-4ne+2)<SQ <W~\T) + Q-SxР™112\ (2.10)

где q(x) - значение амплитуды на сейсмограмме, соответствующее t=0, Q~ 1?тах(У |i погрешность измерений ¿ь > ех/?("шТ/), т — суммарная погрешность всей измерительной аппаратуры, ys=f(c) — монотонно убывающая функция, определяемая количеством шагов в расчете.

На основании вышеизложенного математического аппарата была разработана программа для ЭВМ «Система информационного обеспечения акустических исследований строения и плотностного разреза массива горных пород в окрестностях горных выработок «INPUT-INVERSE56»», позволяющая по исходной сейсмограмме отклика кровли на ударное воздействие рассчитать её частотный спектр, а затем определить распределение плотности по глубине. Максимальная глубина построения разреза составляет половину длины волны на наименьшей резонансной частоте.

Для прогнозирования результатов акустических исследований в условиях, приближенных к реальным было проведено компьютерное моделирование с применением модуля LogM (Synthetic Seismogram) комплекса Landmark Geographies - программного модуля, предназначенного для генерирования синтетических сейсмических трасс и разрезов. Характеристика теоретического источника упругого импульса описывалась импульсом Рикера. Длительность импульса задавалась в зависимости от вводимых размеров теоретических моделей, собственная резонансная частота — согласно условию минимальной толщины слоя £ УЛ длины волны.

Всего были исследованы четыре синтетические модели, отличающиеся количеством и толщиной каждого из слоев, а также их плотностью. На рис. 1 представлен пример полученного в результате численного моделирования отклика одной из синтетических моделей на указанное выше импульсное воздействие (а), а также его частотный спектр (б) и график распределения плотности (в). На этом графике тонкой сплошной линией показана кривая плотности, введенная при моделировании, жирной пунктирной линией -кривая плотности, рассчитанная программой «INPUT-INVERSE56». Основным ограничением использованного для синтетического

-о.з ----—

0 0.01 0.02 0.03 0.04 Т, с

р-103кг/м3

] 1

1 1, _ ]

0 4 8 12 16 20 24 И, м

Рис. 1. Синтетическая сейсмограмма (а), частотный спектр (б) и график распределения плотности (в) для модели № 4

моделирования комплекса стала низкая разрешенность генерируемого сигнала - низкая частота дискретизации, что привело к появлению дополнительных погрешностей при расчете положения акустических границ. Величину значения этих погрешностей можно значительно снизить правильным подбором формы аппроксимирующей кривой. Во всех исследованиях для синтетических моделей различия между заданными и рассчитанными значениями плотностей не превышали 5%.

В третьей главе приведены результаты лабораторных исследований, проведенных на различных моделях (двухслойных и многослойных, а также мелко- и крупномасштабных), имитирующих геосреду кровли горных выработок. Модель такого объекта контроля наиболее целесообразно представлять в виде слоисто-дискретной структуры, т.е. совокупности более или менее выдержанных по мощности плоскопараллельных геологических слоев, в каждом из которых скорость упругих волн и плотность материала постоянны.

Всего было исследовано восемь мелкомасштабных моделей, отличающихся числом (от 2 до 7), порядком чередования, толщиной (от 0,25 до 0,4 м) и поперечными размерами слоев. Для имитации слоев кровли были использованы следующие материалы: оргстекло (р=1,18-103 кг/м\ с =1,5-103 м/с), мрамор (/9=2,8-103 кг/м3, с =3,7-103 м/с) и песчаник (р =2,6-103 кг/м3 , с =2,9-103 м/с), расположенные на бетонном основании толщиной 0,4 м (/3=2,4-103 кг/м3, с =4,1-103 м/с).

Выбор минимальных размеров моделей был ограничен частотным диапазоном измерительной аппаратуры (до 250 кГц) и условием уверенного выделения границы раздела сред - минимальная мощность слоя должна составлять порядка половины длины упругой волны в его материале.

В качестве источника ударного импульса использовался сбрасываемый со штатива боек с шарообразным наконечником. Запись сигнала осуществлялась с помощью пьезокерамического датчика на линейный вход ПК, снабженный платой АЦП с частотой дискретизации 44100 Гц. Частотный спектр сигнала рассчитывался в программе Mathcad 2001 Professional.

Значения плотности и их распределение вдоль разреза модели рассчитывались с помощью программы «INPUT-INVERSE56». Глубины границ слоев рассчитывались с учетом поинтервальных значений скоростей, что обеспечивало высокую точность и низкий уровень вариации данных при определении границ слоев модели. На рис. 2 приведены примеры полученных

0.0003

Модель № 5

0.0002 0.0001 о

I I

«у \iirm

0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 о

Модель № 8

ш Мм Мк

15000 20000 25000 30000 35000 40000 Р, Гц

20000

40000

60000 Р. Гц

р-103кг/м3 3.0

2.6

2.2

1.8

1.4

1.0

Модель № 5

мрамор ■

песчаник

и ■■ - бетон

))

р-103кг/м3 3.0

2.6 2.2 1.8 1.4 1.0

мрамор

0.04 0.08 0.12 0.16^ 0.4 И, М

Модель № 8

оргстекло (4 плас гины)_

Оетон

.....

0.04 0.08 0.12 0.16

0.40 И, м

Рис. 2. Фрагменты частотных спектров (а) и кривые плотностей (б) для моделей № 5 и№ 8

в результате экспериментов усредненных по пятнадцати реализациям кривых частотных спектров (а) и плотностей (б) (тонкой сплошной линией показана кривая фактической плотности, введенная при моделировании, жирной пунктирной линией - кривая плотности, рассчитанная программой «ШРЦТ-ШУЕ118Е56»).

Значения относительных погрешностей определения границ слоев по каждому из экспериментов, проведенных для однотипных моделей приведены в табл. 1. Величина погрешности зависит от количества и толщины слоев, а также степени однородности их материалов.

Относительные погрешности

Таблица 1

определения глубин границ слоев моделей

№ модели

Материал слоя

ЬрешД,

СМ

Ьэксп!,

СМ

"Зксп2, СМ

^ЭКСпЗ, СМ

Лтп.1,%

Дотя2, %

ЛэтнЗ, %

оргстекло

10,00

9,85

9,78

9,79

1,50

бетон

50,00

2,17

2,12

песчаник

5,00

5,14

5,11

2,84

бетон

45,00

2,26

2,11

мрамор

3,00

2,96

2,95

1,48

бетон

43,00

1,59

1,62

оргстекло

2,50

2,39

2,38

2,37

4,52

оргстекло

5,00

5Д2

5,16

5,29

4,40

оргстекло

7,50

7,58

7,76

7,56

1,01

оргстекло

10,00

9,84

9,34

9,92

1,60

бетон

50,00

4,91

3,22

3,47

6,62

5,00

5,71

0,81

0,79

песчаник

5,00

5,32

5,14

5,11

6,40

мрамор

8,00

8,25

1,17

>,10

3,14

бетон

48,00

2,84

2,14

2,29

1,28

песчаник

5,00

5,16

5,11

3,20

оргстекло

15,00

15,56

15,18

14,79

3,74

мрамор

18,00

19,11

18,89

18,67

6,17

бетон

58,00

2,26

1,18

4,92

2,11

1,40

3,71

мрамор

3,00

2,86

2,91

2,95

4,67

оргстекло

13,00

12,62

12,53

12,43

2,90

песчаник

18,00

19,31

19,05

18,70

7,26

бетон

58,00

3,00

3,63

5,81

1,54

4,35

3,88

мрамор

3,00

2,95

1,57

оргстекло

5,50

5,37

5,39

5,35

2,36

оргстекло

8,00

8,16

7,72

7,82

2,00

оргстекло

10,50

10,30

10,27

10,16

1,90

оргстекло

бетон

13,00 18,00 58,00

13,80 17,55

12,81 17,37

12,62 17,32

6,15 2,51

1,63

2,00

3,50

2,24

1,46

1,71

2,73

2,25

3,26

2,90 3,78

Усредненные значения относительных погрешностей расчета распределения плотности материалов слоев в моделях представлены в табл. 2. Наибольшая величина относительной погрешности расчета характерна

для слоев песчаника и бетона как наименее однородных материалов. Заниженные значения плотностей оргстекла в пластинах обусловлены малой мощностью слоев и большим количеством отражающих границ.

Таблица 2

Относительные погрешности расчета плотности слоев моделей

№ модели Материал слоя

оргстекло песчаник мрамор бетон

Лстн» % Л<™% Аапг, %

1 1,20 2,92

2 1,15 1,30

3 3,21 1,25

4 4,54 4,58

5 1,70 2,91

6 2,24 1,54 1,36 2,50

7 2,54 6,20 2,08

8 3,39 1,90 1,67

Испытания также были выполнены на двух крупномасштабных двухслойных моделях. Верхний слой для каждой из них представлял собой бетонную плиту (фрагмент туннельной обделки) толщиной h = 0,2 м и плотностью и 2,4-103 кг/м3. В модели 1 второй слой был выполнен также из бетона толщиной h » 0,7 м. Слои были скреплены между собой тонким слоем цемента. В модели 2 под бетонной плитой находилась полость также мощностью 0,7 м, заполненная спрессованным песком плотностью « (1,3 -1,4)-103 кг/м3. В качестве источника ударного импульса использовался специально сконструированный на базе склерометра ударник, с шарообразным наконечником бойка, обеспечивающий постоянную силу механического воздействия. Акустический сигнал фиксировался с применением пьезоэлектрического сейсмоприемника с fmsx ~ 180 кГц. Приемник через регулируемый усилитель подсоединялся к аналоговому входу компьютера со стандартной звуковой картой.

На рис. 3 представлены результаты, полученные в ходе исследований. Это фрагменты усредненных по двадцати пяти реализациям частотных спектров (а), рассчитанные программой Mathcad 2001 Professional в интервале частот 10000-11000 Гц (измеренная скорость упругих волн для бетона с, = 4200 м/с, расчетная Fp« = 4200м/с / 2-0,2м = 10500 Гц), а также графики распределения плотности (б).

На графике частотных спектров видно отсутствие явно выраженных резонансных максимумов в выбранном на основании расчета диапазоне частот 10000-11000 Гц для модели!, что указывает на достаточно однород-

А,мв

6.0

Модель № 1 (бетон/бетон)

4.0 2.0

юооо

10500

11000 Р,ГЦ

Модель № 1 (бетон/бетон)

рю3кг/м3 2.6

2.2

1.8

1.4

1.0

0.1

0.2

0.3

0.4 0.5 Н, м

А,мв

6.0

Модель № 2 (бетон/песок)

4.0

2.0

А Д»А

Л I

Л ЛА 7 [Д, дД А

юооо

10500

11000 Р,Гц

Модель № 2 (бетон/песок)

р-ю3кг/м3 2.6

2.2

1.8

1.4

1.0

1 ^ 1 \ 1

\ 1 \ 1

\ \| - -1

1 1

0.1

0.2

0.3 0.4 0.5 Н, М

Рис. 3. Фрагменты частотных спектров (а) и кривые плотностей (б) для крупномасштабных моделей

ный материал и высокое качество цементации на границе. Для модели 2 наблюдается резкое возрастание амплитуды колебаний, свидетельствующее о наличии границы раздела сред, а изрезанность огибающей кривой показывает неравномерное распределение сцепления на границе слоев, т.е. нестабильное качество контакта.

На рассчитанных графиках распределения плотности (б) граница раздела сред на глубине 0,20 м для модели 1 практически не выделяется, а расчетные значения плотностей варьируются в диапазоне 2,35 -2,41-103 кг/м3. Для модели 2 отчетливо просматривается граница раздела на глубине 0,2 -0,3 м, относительная погрешность определения положения которой не превышает 5%. Усредненная относительная погрешность расчета плотностного разреза не превышала для бетона 6%, для песка 12%.

Четвертая глава диссертации посвящена проверке работоспособности метода в натурных условиях и разработке методического обеспечения его реализации.

Исследования проведены для двух типов объектов, первый из которых представлял собой кровли подготовительных выработок двух угольных шахт предприятия ОАО «Ростовуголь» Шахтинско-Несветаевского района. Эти исследования были направлены на выявление плотностного разреза кровли выработок.

На первом этапе с использованием традиционных резонансно-акустических измерений определялись границы отдельных слоев кровли. Затем сигнал отклика на импульсное механическое воздействие был вторично обработан с применением пакета Mathcad 2001 Professional. Расчет распределения плотности был выполнен программой «INPUT-INVERSE56». Для контроля фактическая плотность пород измерялась на керне из специально пробуренных в кровле скважин по стандартным методикам.

На рис. 4 представлен пример результатов вторичной обработки акустических записей, полученных при исследованиях на экспериментальном участке — амплитудно-частотный спектр (а) и график плотности (б), а также геологическая колонка, построенная по данным бурения.

Результаты исследований в большой степени соответствуют данным бурения как с точки зрения определения отражающих границ структурных неоднородностей, так и плотностного разреза исследуемого объекта.

Отражающие границы на глубинах менее 1 м не могли быть выявлены из-за ограниченного частотного диапазона аппаратуры, использованной при получении экспериментальных данных.

А, ту

300

200

100

О 1000 2000 3000 Р, Гц

р-103кг/м3

Рис. 4. Амплитудно-частотный спектр (а) и график распределения плотности (б), полученные по результатам резонансно-акустических измерений, выполненных на экспериментальном участке № 2 шахты Юбилейная (уклон 5, ПК 60)

, 1

А п <

\ А

Значения относительных погрешностей определения глубины литологических границ и расчета плотностного разреза не превысили 15%.

Вторым объектом исследований был участок строящейся линии метрополитена в г. Санкт-Петербурге. При этом резонансно-акустические исследования проводились с поверхности массива по профилю.

Компанией ООО «РАДЭК», реализующей методику резонансно-акустического профилирования (РАП), были предоставлены записи акустических сигналов, а также информация о геологическом строении объекта и результаты лабораторных испытаний образцов керна.

Обработка полученных сейсмограмм была выполнена по представленному ниже алгоритму.

С использованием программного пакета MathCad 2001 Professional были рассчитаны спектры для сейсмограмм. Градиент амплитудно-частотного спектра вдоль профиля был построен в программе Golden Software Surfer 8.0. По результатам спектрального анализа при постоянном усредненном значении скорости (принятом ср=2500 м/с) в соответствии с методикой РАП были прослежены наиболее резкие границы отражающих слоев, соответствующие зонам наиболее сильных изменений амплитуд. Далее полученные спектры были обработаны с помощью программы «INPUT-INVERSE56», разработанной в рамках настоящей работы. Рассчитанный градиент распределения плотности также был построен в программе Golden Software Surfer 8.0.

На рис. 5 представлен геологический разрез по профилю, полученный по данным бурения. На рис. 6 показан спектр распределения плотностей, построенный по результатам, полученным в ходе эксперимента.

Полученные геофизические данные позволили уточнить геологический разрез между скважинами и сделать вывод об устойчивости массива на профиле проектной линии метрополитена. Так, наиболее устойчивыми являются участки на ПК 20 - ПК 50 и ПК 130 - ПК 180. На участках ПК 0 -ПК 20 и ПК 50 - ПК 120 требуется проведение дополнительных работ по укреплению массива.

Следует отметить, что высокая чувствительность и широкий частотный диапазон применяемой в эксперименте приемыо-регистрирующей аппаратуры, хотя и ограничили глубинность метода до 15 м, однако позволили достаточно уверенно выделять геологические тела даже при небольших изменениях значений плотностей.

Представленные выше результаты явились основой для разработки

Линия профиля, м

Условные обозначения:

¡^^ - насыпной слой (песок)

- песок разной крупности

- супесь У/У/\ - суглинок

- глина с дресвой и щебнем [_у - известняк

^ - скважина

Плотности горных пород на экспериментальном участке

Наименование породы___Плотность, кг/м3

песок мелкий (насыпной слой) 2,1 - 2,4 -103

песок средней крупности 2,3 - 2,5 -103

супесь 1,5-1,7 -103

суглинок 1,7 -2,1-103

Рис. 5. Геологический разрез исследуемого участка массива в зоне строительства метрополитена

3 3

Плотность 10, кг/м

Рис. 6. Плотностной разрез исследуемого участка массива в зоне строительства метрополитена

"Методики изучения плотностного разреза пород кровли горных выработок с использованием резонансно-акустических измерений", предполагающей два типа реализации: шахтный - изучение состояния кровли непосредственно из выработки и наземный - контроль участка массива между земной поверхностью и кровлей выработки.

Суть этой методики заключается в следующем:

В зависимости от конкретных задач и требуемой детальности исследований плотностного разреза выбирается схема наблюдений (локальная, профильная или ЗБ). В соответствии с принятой схемой на объекте контроля устанавливаются датчики - сейсмоакустические преобразователи.

В комплекте приемно-регистрирующей аппаратуры для записи сигналов рекомендуется использование пьезокерамических (пьезоэлектрических) датчиков типа АК-2081, 05-2(ШХ, СП-02 и т.п., снабженных регулируемым усилителем. Их широкий частотный диапазон и высокая чувствительность позволяют выделять зоны небольшой мощности, различающиеся по физическим свойствам.

Для выполнения работ по реализации метода необходимо наличие источника упругого импульса с мощностью, достаточной для возбуждения упругих колебаний в исследуемой среде. Возбуждение колебаний импульсными источниками производится на плотном основании в точках, лежащих на тех же профилях, что и датчики.

На основание априорной информации о скорости распространения упругих волн в объекте контроля и максимальной частоте регистрируемого сигнала оценивается расстояние до первой отражающей границы Ьшш. Значение Ьт;л определяет оптимальное расстояние между источником и приемником при условии обеспечения надежного приема отраженного сигнала на фоне помех.

Функциональное назначение применяемой аппаратуры заключается в приеме и записи акустического сигнала, возбужденного импульсным механическим воздействием на объект контроля. Эта аппаратура обеспечивает сохранение всех спектральных особенностей сигнала.

Акустический сигнал с датчика через соединительный кабель поступает на аналоговый или линейный вход промышленного компьютера, снабженного встроенным или внешним аналого-цифровым преобразователем и сохраняется в виде текстового файла. Необходимая частота дискретизации приемно-регистрирующей аппаратуры должна удовлетворять

условию: ^искр > 2Ртах. Здесь - верхняя граничная частота спектра полезного сигнала. Значение верхней частоты можно рассчитать исходя из требований к минимально различимой толщине слоя (Нт\п): Fm;¡x = сср/2ктт, где сср - средняя скорость распространения упругих волн в массиве.

По каждой точке рекомендуется производить серию измерений (5-15) и полученные в результате записи суммировать для подавления помех. На основании спектрального анализа записанных акустических сигналов определяются частоты резонансных максимумов, соответствующие основным отражающим границам, исходя из условия соответствия мощностей слоев половине длины упругой волны, для чего необходимо наличие априорной информации о скоростях волн в объекте контроля. Количество резонансных максимумов и соотношение их амплитуд позволяет качественно оценить степень неоднородности слоев объекта контроля.

Усредненную скорость в массиве, которая будет являться фактической для первого слоя, можно определить по исходной записи сигнала во времени на основании разницы между временами возбуждения и приема. С увеличением глубины и количества слоев скорость меняется, что является источником дополнительной погрешности измерений. Далее спектрограммы обрабатываются программой «ШРиТ-ПЧУЕ118Е56», в которую предварительно вводятся значения средней скорости распространения упругой волны в массиве, плотности первого слоя и максимальной частоты источника. Программа рассчитывает плотностной разрез на основании математического алгоритма, подробно описанного во второй главе диссертации. Результат записывается в текстовый файл (содержащий глубины и соответствующие им значения плотностей), который можно использовать для дальнейшей визуализации в рамках геоинформационной системы структурной диагностики массива. При наличии более детальной информации о скоростном разрезе по данным геофизических исследований скважин положение границ слоев, рассчитанное программой, можно скорректировать.

Очевидно, что метод может быть использован для непрерывного мониторинга изменения плотностного разреза под воздействием различных динамических процессов в массиве как естественного, так и техногенного происхождения. Получаемая при этом информация позволяет прогнозировать возникновение аварийных ситуаций, связанных с потерей устойчивости выработок. Таким образом, разработанный метод, его аппаратурная и программная реализация могут рассматриваться как важная составляющая

геоинформационной системы структурной диагностики массива в зонах строительства и эксплуатации горных выработок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на основе теоретических и экспериментальных исследований решена задача установления взаимосвязей между параметрами плотностного разреза слоистой геологической среды и спектральными характеристиками её отклика на механическое импульсное воздействие, а также разработки на этой основе метода структурной диагностики кровли горных выработок, что имеет существенное значение для повышения качества информационного обеспечения прогноза и поддержания их устойчивости.

Основные полученные лично автором научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

• Разработана теоретическая модель резонансно-акустического метода геоконтроля, учитывающая взаимосвязь спектрального отклика геологической среды на импульсное механическое воздействие и параметров её плотностного и скоростного разреза.

• Обоснован математический метод и алгоритм решения обратной геофизической задачи, обеспечивающие устойчивость вычислений при оценке плотностного разреза резонансно-акустическим методом. Разработано программное обеспечение, позволяющее реализовать указанный метод и получить оценочные данные о плотностном разрезе в рамках геоинформационной системы структурной диагностики массива в процессе строительства и эксплуатации подземных сооружений.

• С использованием предложенной теоретической модели проведено численное моделирование, позволившее изучить особенности спектрального отклика слоистой геологической среды на импульсное механическое воздействие и установить наличие взаимосвязи этого отклика с искомым плотностным разрезом.

• . Проведено физическое моделирование резонансно-акустического метода на разномасштабных слоистых моделях, отличающихся числом и физико-механическими свойствами материала слоев, которое подтвердило результаты теоретических исследований.

• Осуществлена экспериментальная проверка работоспособности

резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза пород кровли подготовительных выработок при реализации контроля непосредственно в шахтных условиях, а также плотностного разреза слоистого массива на участке строящейся линии метрополитена при реализации контроля с земной поверхности.

• На основе полученных результатов обоснована методика изучения плотностного разреза пород кровли горных выработок с использованием резонансно-акустических измерений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Загорский JI.C., Шкуратннк B.JL, Пустовойтова Н.А. Повышение информативности резонансного акустического метода определения свойств массива горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). - 2005 - № 4. - С. 35-39.

2. Пустовойтова Н. А. О возможности применения модифицированного резонансно-акустического метода для решения инженерно-геологических задач в строительстве подземных сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). - 2007. - № 7-С. 199-203.

3. Шкуратник В Л., Пустовойтова Н.А. Использование модифицированного резонансно-акустического метода в инженерно-геологических изысканиях при строительстве метрополитена // Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). - 2008. - № .6. -С.107-111.

4. Загорский JI. С., Пустовойтова Н. А. Повышение эффективности резонансного акустического метода оценки структурных неоднородностей массива горных пород // Сб. трудов XVI сессии Российского акустического общества. Т. I. - М.: ГЕОС, 2005. -С.315-317.

5. Шкуратник В.Л., Загорский JL С., Пустовойтова Н. А. Программа для ЭВМ «Система информационного обеспечения акустических исследований строения и плотностного разреза массива горных пород в окрестностях горных выработок <<INPUT-INVERSE56»», per. номер 2008612488 (20.05.2008 г.) // Официальный бюллетень ФИПС № 3(64X1 ч.). - М.: ФГУ ФИПС, 2008,- С.78.

Подписано в печать 11.11.08 Формат 60x90/16 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №

Типография Московского государственного горного университета Москва, Ленинский проспект, д. 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Пустовойтова, Наталия Александровна

Введение.

Глава 1. Анализ современных геофизических методов оценки структуры, свойств и состояния массива в окрестностях горных выработок.

1.1 Проблема обеспечения устойчивости выработок как необходимое условие эффективного и безопасного строительства и эксплуатации подземных сооружений.

1.2 Классификация горных выработок.

1.3 Устойчивость горных выработок и факторы, влияющие на нее.

1.4. Общая характеристика и задачи методов изучения массива в окрестностях горных выработок.

1.5. Геофизические методы исследования околовыработочного пространства.

1.6. Акустические методы исследования массива.

1.7 Резонансно-акустический метод контроля и потенциальные возможности его дальнейшего совершенствования.

1.8. Выводы и постановка задач исследования.

Глава 2. Разработка теоретической модели модифицированного резонансно-акустического метода оценки структуры и свойств массива в окрестностях горных выработок.

2.1. Разработка теоретической модели модифицированного резонансно-акустического метода контроля.

2.2 Теоретическая оценка потенциальной погрешности расчета плотностного разреза в рамках разработанной модели.

2.3 Алгоритм и программное обеспечение численного моделирования резонансно-акустического метода.

2.4. Выводы по главе.

Глава 3. Физическое моделирование модифицированного резонансно-акустического метода контроля.

3.1 Описание мелкомасштабных моделей и условий проведения эксперимента.

3.2. Результаты экспериментов на мелкомасштабных моделях.

3.3 Описание крупномасштабных моделей и условий проведения эксперимента.

3.4. Результаты экспериментов на крупномасштабной модели.

3.5. Выводы по главе.

Глава .4. Экспериментальные исследования массива горных пород в окрестностях выработок модифицированным резонансно-акустическим методом.

4.1 Разработка методического обеспечения экспериментальных исследований в натурных условиях.

4.2 Результаты исследований пород кровли горных выработок угольных шахт «Южная» и «Юбилейная».

4.3 Результаты исследований, проведенных в процессе инженерно-геологических изысканий при строительстве метрополитена в г. Санкт-Петербурге.

4.4. Выводы по главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование и разработка резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза пород кровли горных выработок"

Прогноз и обеспечение устойчивости кровли горных выработок являются одной из приоритетных задач геомеханики и во многом определяют эффективность и безопасность добычи полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных сооружений.

Цель работы заключается в теоретическом и экспериментальном изучении закономерностей отклика слоистой геологической среды на импульсное механическое воздействие для разработки резонансно-акустического метода геоконтроля, обеспечивающего наряду с выявлением границ структурных неоднородностей возможность построения плотностного разреза исследуемой области в кровле горных выработок.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: качественным совпадением зависимостей информативных параметров акустического отклика объекта контроля на импульсное механическое воздействие, прогнозируемых на основе разработанной теоретической модели и полученных в результате экспериментальных исследований; хорошей воспроизводимостью установленных взаимосвязей информативных параметров резонансно-акустического метода контроля с искомыми структурными неоднородностями и их плотностью при многократных (более десяти) измерениях в ходе лабораторных и натурных экспериментов в одинаковых условиях; удовлетворительной сходимостью (с погрешностью, не превышающей 15%) результатов определения границ структурных неоднородностей и плотностного разреза геологических объектов, полученных предлагаемым методом в натурных условиях и по результатам кернового анализа;

Научная новизна работы заключается: в разработке эффективной теоретической модели, устанавливающей взаимосвязь между амплитудно-частотным спектром акустического отклика слоистого геологического объекта на механическое импульсное воздействие, с одной стороны, и плотностным разрезом этого объекта, с другой. в разработке математического метода решения одномерной обратной геофизической задачи с применением прямого и обратного преобразования Фурье, обеспечивающего устойчивость вычислений за счет введения параметра регуляризации и задания интервала поиска решения.

Практическая ценность работы заключается в разработке методики изучения плотностного разреза массива в окрестностях горных выработок на основе резонансно-акустических измерений, а также программного комплекса «Система информационного обеспечения акустических исследований строения и плотностного разреза массива горных пород в окрестностях горных выработок «INPUT-INVERSE56»», (свидетельство о государственной регистрации № 2008612488 от 20.05.2008 г.).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на XYI научной сессии Российского акустического общества (Москва, 2005 г.) и научных симпозиумах "Неделя горняка" (МГГУ, Москва, 2007, 2008 гг.). Отдельные элементы работы были представлены на открытом конкурсе на лучшую научную работу студентов вузов РФ (Москва, 2001), где были отмечены медалью "За лучшую научную студенческую работу".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, изложенных на 125 страницах, содержит 31 рисунок, 5 таблиц и список литературы из 80 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Пустовойтова, Наталия Александровна

4.4. Выводы по главе.

1. Экспериментальные исследования, проведенные на натурных объектах, показали перспективность предложенной модификации резонансно-акустического метода оценки структуры и свойств массива в окрестностях горных выработок при проведении измерений непосредственно из выработок с односторонним доступом к объекту контроля.

2. Выполненные исследования показали, что использование предлагаемого алгоритма обработки и интерпретации результатов измерений по традиционным схемам позволяет существенно повысить информативность контроля за счет получения информации не только о наличии границ внутри массива, но и оценить степень неоднородности внутри слоев на основании плотностного разреза.

3. Проведенные исследования показали перспективность выполнения измерений резонансно-акустическим методом с дневной поверхности для решения широкого круга инженерно-геологических задач, связанных с проведением выработок и строительством подземных сооружений в сложных городских условиях. В частности, результаты, полученные при строительстве метрополитена, показали возможность построения плотностного разреза с погрешностью, не превышающей 15% по сравнению с результатами кернового бурения. N

Заключение

Основные полученные лично автором научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

• Проведено физическое моделирование резонансно-акустического метода на разномасштабных слоистых моделях, отличающихся числом и физико-механическими свойствами материала слоев, которое подтвердило результаты теоретических исследований.

• Осуществлена экспериментальная проверка работоспособности резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза пород кровли подготовительных выработок при реализации контроля непосредственно в шахтных условиях, а также плотностного разреза слоистого массива на участке строящейся линии метрополитена при реализации контроля с земной поверхности.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Пустовойтова, Наталия Александровна, Москва

1. Покровский Н.М. Комплексы подземных горных выработок и сооружений. М.Недра, 1987.-248 с.

2. Именитов В. Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. Уч. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984.

3. Курленя М. В., Штеле В. И., Шалауров В. Р. Развитие технологии подземных горных работ. Новосибирск: Наука, 1985.

4. Методология проектирования горных предприятий: Сравочник / под ред. И.К.Станченко и др. М.: Недра. 1986.

5. Рогинский В.М. Проведение горно-разведочных выработок. Учебник для ВУЗов. М.Недра, 1987.-295 с.

6. Пучков JI. А., Аюров В. Д. Синергетика горнотехнологических процессов. 2-е изд., стер. - М.: Издательство МГГУ.

7. Салганик Р. Д., Афанасенко Г. В., Иофис И. М. Горное давление: Уч. для вузов. — М.: Недра, 1992.

8. Орлов Н. В., Зрелый Н. Д., Романчук A. JI. и др. Ликвидация сложных подземных аварий. К.: Техника, 1981.

9. В. Н. Рева, О. И. Мельников, В. В. Райский. Поддержание горных выработок. М.: Недра., 1995.

10. Егоров П. В., Бобер Е. А., Кузнецов Ю. Н., Решетов С. Е., Красюк Н. Н. Основы горного дела. Уч. для вузов. М.: Издательство МГГУ, 2003.

11. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология1 месторождений полезных ископаемых: Уч. Для ВУЗов.-Л.: Недра. 1986. 272 с.

12. Ильин А. М., Антипов В. Н., Наймарк А. М. Безопасность труда в горной промышленности. М.: Недра, 1991".

13. Рогинский В.М. Проектирование и расчет железобетонной штанговой крепи. М.: Недра,1971. 234 с.

14. Курленя М.В., Миренков В.Е. Методы расчета подземныхсооружений. Новосибирск: Наука, 1986.-232 с.

15. Курленя М.В., Опарин В.Н. Скважинные геофизические методы диагностики и контроля напряженно-деформированного состояния массивов горных пород. Новосибирск: Наука, 1999.-334 с.

16. Влох Н.П. Управление горным давлением на подземных рудниках. М.: Недра, 1994.-208с.

17. Мушин И. А., Корольков Ю.С., Чернов А. А. Выявление и картирование дизъюктивных дислокаций методами разведочной геофизики. -М.: Научный мир, 2001. 120 с.

18. Борщ-Компониец В.И. Геодезия, основы аэрофотосъемки и маршейдерского дела. М.Недра, 1984.-448 с.

19. Ямщиков B.C. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. Учебник для ВУЗов. М.Недра, 1982.-296 с.

20. Ямщиков B.C. Контроль процессов горного производства Учебник для ВУЗов. М.Недра,1989.-446 с.

21. Бурение геологоразведочных скважин. Спр. пособие. / С.С. Сулакшин. -М.: Недра, 1991.

22. Молев М.Д. Геофизическое прогнозирование горно-геологических условий подземной разработки угольных пластов. Новочеркасск.: ЮРГТУ, 2000.

23. Физические свойства горных пород (петрофизика): Справочник / под ред. В.Н. Дахнова. М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы. 1962.

24. Барон JI. И., Логунцов Б. М., Позин Е. 3. Определение свойств горных пород. М.: Госгортехиздат, 1962.

25. Попов В. В. Комплексная интерпретация результатов геофизических исследований в углеразведочных скважинах. — М.: Недра, 1976.

26. Новицкий Г. П. Комплексирование геофизических методов разведки. Л.: Недра, 1974.

27. Комплексирование методов разведочной геофизики. Справочникгеофизика / Под ред. В. В. Бродового., А. А. Никитина. М.: Недра, 1984.

28. Байконуров О. А., Мельников В. А. Основы горной геофизики. Алма-Ата. Наука, 1970.

29. Гармаш О. JL, Ткачук Э. И. Влияние физических свойств на прочность углевмещающих пород Восточного Донбасса // Проблемы геологии, оценки и прогноза полезных ископаемых Юга России: Сб. науч. тр. / НГТУ. Новочеркасск, 1995.

30. Попов В.Н., Брукинский В.А. геодезия и маркшейдерия. Уч. Для ВУЗов. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004 г.- 453с.

31. Бродовой В.В. Комплексирование геофизических методов. М.: Недра, 1991.-329 с.

32. Справочник геофизика. Под ред. Гурвича И. И. М.: Недра, 1966.

33. Гравиразведка. Справочник геофизика / Под ред. Е. А. Мудрецовой. -М.: Недра, 1981.

34. Бережная JI. Т., Телепин М. А. Определение плотности гравиметрических данным. — Прикладная геофизика, вып. 59. М.: Недра, 1966.

35. Маловичко А.К., Костицын В. И. Гравиразведка. Уч. для вузов М.: Недра, 1992.

36. Огильви А.А. Основы инженерной геофизики. Учебник для ВУЗов/ Под ред. Богословского. М.: Недра, 1990.-501 с.

37. Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. Учебник для вузов. М.: Недра, 1991.-359 с.

38. Кауфман А.А. Введение в теорию геофизических методов электромагнитного поля. М.: ООО «Недра-бизнесцентр», 2001.-519 с.

39. Хмелевской В. К. основной курс электроразведки. Ч. III. Электроразведка в комплексе геолого-геофизических исследований. М.: Издательство Московского университета, 1975.

40. Прикладная геофизика / В. М. Телфорд, JI. П. Гелдарт, Р. Е. Шерифф, Д. А. Кейс. М.: Недра, 1980.

41. Матвеев Б. К. Электроразведка. Уч. для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1990.

42. Матвеев Б. К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. Уч. для вузов М.: Недра, 1982.

43. Ржевский В.В, Ямщиков B.C. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве. М., 1973.

44. Шнеерсон М.Б., Потапов О.А. Вибрационная сейсморазведка. М.: Недра, 1990.-240с.

45. Многоволновые сейсмические исследования. (Сб. трудов) Новосибирск, 1989.-213 с.

46. Ямщиков B.C. Горная геофизика. Колебания и волновые процессы в горных породах. Уч. пособие по дисциплине «Прогноз и контроль процессов горного производства» для студентов специальности 09.06.-М.: МГИ.-1991.-66 с.

47. Геофизические методы исследования скважин. Справочник геофизика / Под. ред. В. М. Запорожца. М.: Недра, 1983.

48. Итенберг Р. С. Интерпретация результатов геофизических исследований скважин. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: недра, 1987.

49. Сейсморазведка. Справочник геофизика в 2-х кн./ Под ред. В. Н. Номоконова. Книга первая 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990.

50. Скважинная и шахтная рудничная геофизика: Справочник геофизика / под ред. В. В. Бродового. М.: Недра, 1989

51. Яковлев Д. В. Системные исследования в угольной геофизике // Сб. науч. трудов. ВНИМИ. Л., 1991.

52. Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. — Учебник для вузов. М.:1. Недра, 1984.-432 с.

53. ГОСТ 13017-83. Гравиметры наземные. Общие технические условия.

54. Шерифф Р., Гелдарт JI. Сейсморазведка: в 2-х т. Т.1. Пер. с англ. -М.: Мир, 1987.

55. Ланге Ю.В. Об ударном возбуждении колебаний при контроле акустическим спектральным методом. Дефектоскопия № 8, 1978.

56. Ланге Ю.В. Акустические многочастотные методы и средства неразрушающего контроля многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1991.-270 с.

57. Ахметшин A.M. Дефектоскопия слоистых структур динамическим методом свободных колебаний в плоскости комплексных резонансных частот. Дефектоскопия № 1, 1993.

58. Ямщиков B.C., Бауков Ю.Н., Сидоров Е.Е. Горная геофизика. Виброакустический метод. Уч. Пособие по дисциплине Контроль процессов горного производства для студентов спец. 0210. М.: МГИ,-1991.-126 с.

59. Бауков Ю.Н. Горная геофизика. Учебное пособие. М.: МГГУ, 1994 г.

60. Бауков Ю. Н., Данилов В. Н. Физические основы резонансного акустического метода контроля расслоений кровли горных выработок. II Изв. вузов. Горный журнал. 1998. - №1.

61. I. Zuykov. Resonance Acoustical Profiling system and methods of using same, патент США от 6199016 от 6 марта 2001 года Зуйков И.В. www.geoacoustic.com.

62. А.Г. Гликман. Упругие волны в слоистых средах // Сб. тр. ВНИИГ.-Л., 1986.

63. Бреховских Л.М., Годин О.В. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989.-416 с.

64. Владимиров B.C. Уравнения математической физики. М.: Наука. -1981.

65. М.: Физико-математическая литература, лаборатория базовых знаний.-2000.- 399с.

66. Кабанихин С.И. Проекционно-разностные методы определения коэффициентов гиперболических уравнений. Новосибирск: Наука. Сиб. Отд., 1988.

67. Кабанихин С.И. Оптимизационные методы решения коэффициентных обратных задач. Новосибирск. -2001.- 315 с.

68. Тихонов А.Н., Гончарский А.В., Степанов В.В., Ягола А.Г. Численные методы решения некорректных задач. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1990.

69. L. Hatton, М.Н. Worthington, J. Makin Seismic data processing. Theory and practice. By Blackwell Scientific Publication, 1986.

70. Гельфанд И.М., Левитан Б.М. Об определении дифференциального уравнения по его спектральной функции// Изв. АН СССР. Сер. Мат.-1951-Т.15, №4.

71. Алексеев А.С., Добринский В.И. Некоторые вопросы практического использования обратных динамических задач сейсмики // Математические проблемы геофизики/ АН СССР. Сиб. отд. ВЦ. -Новосибирск, 1975. Вып.6, ч.2.

72. Загорский Л.С. Спектральные методы определения строения горного массива./ под ред. акад. В.Н.Страхова. М.: Изд. Дом «Грааль».-2001.

73. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, теоремы, формулы. 6-е изд.,стер. СПб.: Издательство «Лань», 2003 г. - 832 с. - Учебник дляjвузов. Специальная литература).

74. Алимов О.Д., Манжосов В.К., Еремьянц В.Э. Удар. Распространение волн деформаций в ударных системах. М.: Наука, 1985.

75. Голдсмит В. Удар. Теория и физические свойства соударяемых тел., М., Издательство литературы по строительству, 1965.

76. Шкуратник В. Л. Измерения в физическом эксперименте: Уч. для вузов. М.: Издательство Академии горных наук, 2000. - 256 е.: ил.

77. Загорский Л. С., Пустовойтова Н. А. Повышение эффективности резонансного акустического метода оценки структурных неоднородностей массива горных пород // Сб. трудов XVI сессии РАО. Том. I. М.: ГЕОС, 2005. с. 315-317.

Информация о работе

Пустовойтова, Наталия Александровна
кандидата технических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.16

Диссертация

Обоснование и разработка резонансно-акустического метода оценки плотностного разреза пород кровли горных выработок - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы