Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка скважинного эмиссионного метода выявления потенциально опасных по разрушению зон в условиях гипсового рудника

ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Разработка скважинного эмиссионного метода выявления потенциально опасных по разрушению зон в условиях гипсового рудника"

На правах рукописи

ТАМАРИЫ Денис Владимирович □□3050003

УДК 622 550 3

РАЗРАБОТКА СКВАЖИННОГО ЭМИССИОННОГО МЕТОДА ВЫЯВЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ПО РАЗРУШЕНИЮ ЗОН В УСЛОВИЯХ ГИПСОВОГО РУДНИКА

Специальности- 25.00.16 «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая

геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

003058003

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель

профессор, доктор технических наук ВОЗНЕСЕНСКИЙ Александр Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук ЖУКОВ Виталий Семенович

кандидат технических наук, доцент ШВЕДОВ Игорь Михайлович

Ведущая организация - ОАО «Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр

ВНИМИ»

Защита диссертации состоится « ■/£» мая 2007 г в ~уЗ час на заседании диссертационного совета Д-212 128 04 в Московском государственном горном университете по адресу 119991, Москва, Ленинский проспект, д 6 Факс (095) 237-64-88

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан « -ХЗ » апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор ' / БУБИС Ю В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Гипс является важнейшим сырьем для промышленности, и поэтому постоянно ставится вопрос об увеличении объемов его добычи Это приводит к повышению интенсивности воздействия на массив пород в процессе добычи и увеличению объемов подземных пустот Подземные горные выработки, расположенные в населенных районах, где также сосредоточены промышленные предприяшя, с течением времени могут стать причинои серьезных технических и экологических катастроф Разрушение целиков может привести к сдвижению вышележащих пород и их обрушению с выходом на поверхность

Совершенно очевидно, что прогнозирование и предотвращение таких катастроф невозможно без создания методов и технических средств оперативною обнаружения, анализа причин и прогноза последс1вий чрезвычайных ситуаций, угрожающих безопасности Одной из важнейших задач контроля и прогноза устойчивости конструктивных элементов сисгем разработай является выявление в массиве пород потенциально опасных по разрушению зон Такие зоны образуются как в кровле, так и в целиках, и их образование связано с появлением и развитием трещин под действием существующих напряжений Их выявление служит сигналом для более тщательною наблюдения за участком Интенсивное образование трещин является ранним прогнозным признаком и позволяет обнаружить разрушение целиков еще тогда, когда дру! ими методами {например, путем измерения конвергенции кровли и почвы) оно не может быть обнаружено

В связи с этим возрастает роль геофизического контроля природно-техпических объектов и геологической среды при рачработке месторождении гипса подземным способом Метод оценки состояния горных пород по параметрам электромагнитного излучения (ЭМИ) является наиболее оперативным и поэтому может быть рекомендован для решения указанных задач Появление в последнее время различных источников электромагнитных сигналов, имеющих техно! енную природу и являющихся в данном случае помехами, заставляет уделять большее внимание скважинным методам, что позволит уменьшить влияние помех на резучьтаты измерений Для повышения надежности кроме ЭМИ здесь необходимо регистрировать акустическую эмиссию (АЭ), возникающую при образовании трешин Наиболее употребшель-ными информативными параметрами при этом являются активности АЭ (ААЭ) и ЭМИ (АЭМИ), а также максимальные амплитуды этих сигналов При этом для условий гипсовых рудников следует установить закономерности и критерии, которые позволили бы производить оценку состояния целиков по скважинным измерениям ЭМИ и АЭ

В связи с этил! разработка метода выявления потенциально опасных по разрушению зон в условиях гипсового рудника на основе эмиссионных электромагнитных и акустических измерений является актуальной научной задачей

Цель работы - установление взаимосвязей параметров электромагнитного излучения и акустической эмиссии с процессами деформирования и разрушения гипса и разработка на их основе метода оперативного мониторинга зон интенсивного образования трещин в краевой части целиков подземных гипсовых рудников

Указанная цель предпола! ает решение следующих основных задач

1 Обоснование состава и технических характеристик оборудования, необходимого для проведения лабораторных и натурных исследований ЭМИ и АЭ

2 Обоснование методик проведения лабораторных и скважинных измерений ЭМИ в целиках подземного гипсового рудника

3 Проведение совместных исследований ЭМИ и АЭ при деформировании и нагружении образцов гипса в одноосном и сложном напряженном состояниях, выявление зависимостей и закономерностей, характеризующих деформирование и разрушение гипсосодержащих пород

4 Проведение натурных измерений и установление закономерностей изменения ЭМИ и АЭ в шпурах в зависимости от характера и степени нарушенное ги в краевой части целиков подземного гипсового рудника

Идея работы состоит в использовании для оценки состояния целиков выработок подземного гипсового рудника результатов совместных измерений параметров электромагнитного излучения и акустической эмиссии в шпурах, пробуренных в приконтурной зоне целиков, и анализе пространственного распределения этих параметров

Методы исследований включают экспериментальные лабораторные и натурные исследования электромагнитного излучения и акустической эмиссии в гипсосодержащих породах при их деформировании и разрушении, а также спектральный и статистический анализ результатов экспериментов

Основные научные положения и их новизна:

1 При деформировании образцов ] ипсосодержащих пород величины активностей электромагнитного излучения и акустической эмиссии коррелируют между собой, при этом в допредельной области коэффициент корреляции имеет положительные, а в запредельной - отрицательные значения

2 Моменту достижения состояния максимального уплотнения деформируемых образцов гипсосодержащих пород соответствуют участки на зависимостях активностеи элек громагнитного излучения и акустической эмиссии, на которых первая производная меняет знак с отрицательного значения на положительное

3 Спектры сигналов электромагнитного излучения и акустической эмиссии отличаются для различных разновидностей гипсосодержащих пород и отражают их строение, в мелкозернистых разновидностях максимум сигналов наблюдается в полосе 120-140 кГц, что соответствует размерам образующихся трещин 1-2 мм, а в крупнозернистых - на частотах 60-70 кГц, что соответствует размерам трещин 8-15 мм

4 Установлено, что коэффициент корреляции амплитудных значений акустической эмиссии и электромагнитного излучения в краевой зоне цели-

ков до глубин 1,2 - 1,8 м имеет отрицательный знак, что свидетельствует о нахождении пород этой части целиков в состоянии, близком к предельному, а на больших глубинах коэффициент корреляции положителен, что соответствует допредельному состоянию породного массива Эта закономерность позволяет выявлять границы потенциально опасных по разрушению зон и отслеживать их пространственно-временную динамику

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются

- использованием при измерениях аппаратурного обеспечения с высокими метрологическими свойствами, а также применением специальных ме-юдик, уменьшающих погрешности измерения параметров электромагнитного излучения в рудниках,

- специальной конструкцией электромагнитных антенн, устраняющих влияние внешних помех на результаты измерений при лабораторных испытаниях образцов гипсосодержащих пород,

- высокой корреляцией результатов измерений в натурных условиях двумя методами, основанными на регистрации упругих и электромагнитных волн, имеющих различную физическую природу,

- использованием при обработке данных стандартных программных продуктов, а также алгоритмов и программ, прошедших специальное тестирование

Научное значение работы заключается в установлении ряда закономерностей, базирующихся на взаимосвязи информативных параметров ЭМИ и АЭ с процессами трещинообразования и разрушения гипса, а также с их изменениями по глубине шпура

Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций, полученных на основе проведенных исследований, позволяющих повысить достоверность контроля устойчивости массива горных пород и тем самым способствовать предотвращению нежелательных проявлений горного давления в зоне подземной добычи гипса

Реализация результатов исследования. По результатам работы составлены методические рекомендации по геофизическому мониторингу целиков на подземных гипсовых рудниках, которые переданы для практического использования ЗАО «СибАКРЭС» на предприятиях горнодобывающей промышленности при оценке состояния пород вокруг подземных выработок

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на XI и XVIII сессиях Российского акустическою общества, симпозиумах «Неделя горняка» 2005, 2006, 2007 гг

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 82 наименований, содержит 47 рисунков и 19 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен обзор современного состояния проблемы геофизического мошпоринга состояния целиков выработок подземных рудников

Вопросам контроля состояния массива пород вокруг подземных горных выработок посвятили свои работы рад исследователей Вознесенский А С , Набатов В В , Опарин В Н , Рубан А Д, Тавостин М Н , Усаченко Б М, Фарафонов В М , Шкуратник В Л , Яковлев Д В , Ямщиков В С и друг ие

Изучением электромагнитного излучения и акустической эмиссии при деформировании и разрушении горных пород занимались многие ученые, в том числе Вострецов А Г, Дьяконов Б П , Жуков В С, Исаев Ю С , Кашка-ров А А , Кривецкий А 13 , Кулаков Г И , Курленя М В , Кушнир В И , Набатов В В , Пономарев А В , Скакун А П Сергеев О В , Соболев Г А , Суглобов С Н , Троянов А К, Шкуратник В Л , Шведов И М , Яковицкая Г Е и другие В первой главе проведен анализ геологических особенностей залегания месторождений гипса Показано, что геологическое строение Новомосковского месторождения является типичным для большинства месторождений гипса Поэтому полученные результаты могут быть рекомендованы и для других гипсовых месторождений

В данной главе рассмотрены геофизические методы контроля состояния целиков подземных выработок, основанные на электромагнитном излучении и акустической эмиссии Проведен анализ активных и пассивных электромагнитных ме годов

Показано, что исследованиям естественного электромагнитного излучения, возникающе! о при деформировании и разрушении горных пород, посвящено большое количество работ, проведенных в предшествующие десятилетия

В то же время, несмотря на значительное количество полученных результатов для различных типов пород, по имеющимся сведениям, планомерные исследования не проводились для пород месторождений гипса И тем более не исследованы закономерности возникновения электромагнитного излучения в гипсосодержащих породах, находящихся в условиях сложного напряженного состояния

При деформировании и разрушении гипса не проведены в достаточной степени исследования электромагнитного излучения в сочетании с другими явлениями, такими как акустическая эмиссия Не установлены отличия сигналов электромагншного излучения и акустической эмиссии, возникающих в различных литологических разновидностях гипса, число которых может быгь достаточно велико Указанные причины определили область исследования диссертационной работы

Совместная регистрация акустической эмиссии и электромагнитного излучения как способ контроля образования трещин в гипсосодержащнх

породах

Целесообразность применения метода ЭМИ на месторождениях гипса обусловлена особенностью его строения В состав гипса, относящегося к кристаллогидратам, входят полярные молекулы воды, ведущие себя подобно электрическому диполю При образовании трещин такие диполи, перемещаясь в просгранстве, возбуждают электромагнитное поле

Устойчивость целиков в первую очередь зависит от их нарушенности Развитие трещин происходит в несколько этапов, начиная с появления микротрещин под воздействием механических напряжений и температуры и заканчивая видимыми разрушениями массива пород Поэтому важнейшей задачей здесь является контроль этих процессов на ранних стадиях образования микротрещин, что позволило бы своевременно принять соответсгвую-щие меры

Наиболее распространенными методами контроля процессов трещино-образования являются АЭ и ЭМИ Трудность их использования заключается в получении шкалы соответствия показаний приборов и состояния контролируемых объектов Другой сложностью является приведение к обобщенным показателям результатов измерений, полученных разными типами и экземплярами приборов

Для установления закономерностей и зависимостей, позволяющих по результатам измерений АЭ и ЭМИ сделать заключение о состоянии массива пород, в данной работе проведены исследования, схема которых представлена на рис 1

В лабораторных условиях испытания проводятся на образцах гипсосодержащнх пород с помощью гидравлического пресса ЕШОО и стабилометра БВ-21 Измерения деформаций образца производились системой «Прочность», а ААЭ и АЭМИ - «А-Ьше 32Б» По полученным данным строится модель взаимосвязи напряжений, АЭ и ЭМИ на разных стадиях деформирования и разрушения гипсосодержащнх пород В результате исследований должны быть получены закономерности и зависимости ААЭ и АЭМИ от продольной деформации и времени, описывающие соответствие различным стадиям деформирования Они будут потом использованы для интерпретации натурных измерений

Натурные измерения проводятся в целиках Новомосковского гипсового рудника с использованием измерительного комплекса «Ангел» с рамочной антенной ЭМИ, шпуровым датчиком ЭМИ и АЭ После проведения испытаний строится модель изменений сигнала но глубине шпура в гипсовом целике

Путем анализа закономерностей, полученных на образцах пород и по результатам измерений в шпурах целиков, производится оценка состояния краевой части целиков с точки зрения процессов трещинообразования и стадий деформирования пород этой области

Лабораторные исследования акустической эмиссии и электромагнитно го излучения образцов гипса при одноосном сжатии

Рис 1 Схема проведения исследований

Лабораторные эксперименты проводились на образцах гипса Новомосковского месторождения Диаметр образцов 40-42 мм, высота 80 мм Эксперименты проводились на гидравлическом прессе, который использовался для ступенчатого изменения нагрузки в ходе эксперимента Максимальная нагрузка на образцы, при которой происходило разрушение, составила 40 кН

В процессе экспериментов прибором «А-Ьте 320» регистрировались сигналы АЭ, а также ЭМИ с помощью специально разработанных преобразо-

вателей с ферритовым горшкообразным и Н-образным сердечниками, а также измеритечьной системой «Прочность», позвотяющей регисфировать нагрузку и деформации образца На рис 2 представлена общая структурная схема для лабораторных испытании

и

Рис 2 Система для лабораторных испытаний, 1 - образец, 2 - преобразователи

Следует также ошетшь что образцы были выбурены перпендикулярно напластованию слосв породы

На рис 3 изображена зависимость изменения нагрузки (осевых напряжении) при одноосном сжатии образца без боковою давления Этот график является основным при описании хода эксперимента и позволяет устатавли-сгь МПа

Рис 3 Зависимость осевых напряжений от времени

7

вать стадии деформирования

Для получения полной кривой деформирования необходимо производить испытания в условиях всестороннего сжатия, однако одноосные испытания тоже позволяют получить ряд зависимостей и характеристик При этом режиме нагружения напряженное состояние близко к тому, которое испытывают породы в краевой части массива на контуре обнажения, что позволяет использовать такие закономерности для интерпретации натурных измерений, полученных непосредственно в выработках

На рис 4 изображены графики зависимости ААЭ по двум каналам, преобразователи которых расположены у верхнего (2 канал) и нижнего (3 канал) торцов образца По этим графикам можно отметить, что в целом характеры изменений ААЭ по второму и третьему каналу близки друг другу

Рис 4 Зависимость активности акустической эмиссии и электромагнитного излучения от времени

В процессе увеличения нагрузки на первых стадиях наблюдается возрастание ААЭ Такой характер изменения этой величины наблюдается вплоть до 600 с Начиная с этого момента происходит переход к противоположному изменению ААЭ, регистрируемой верхним и нижним преобразователями, для верхнего преобразователя наблюдается уменьшение, а для нижнего - ее увеличение

Это может бьпь объяснено тем, что монолитная структура подвергается делению на отдельные области, воспринимающие нагрузку раздельно друг от друга При этом в определенные моменты воспринимает нагрузку и разрушается одна область, а в другие - другая Если на первых стадиях наблюдается высокая степень связи процессов, регистрируемых в разных частях образца, то при приближении к разрушению наблюдается ослабление этой связи и противоположный характер изменения процессов в разных областях

Степень и характер связи процессов ААЭ по второму и третьему каналу могут быть оценены с помощью коэффициента корреляции (рис 5), ха-

растеризующего степень линейной связи между этими величинами Этот коэффициент вычисляется методом скользящего окна и позволяет проследить

изменение г во времени

Рис 5 График зависимости коэффициента корреляции между 2 и 3 каналами акустической эмиссии от времени наблюдения

Сравнивая графики зависимостей напряжений с^ на рис 3 и коэффициента корреляции на рис 5 от времени, можно сделать вывод, что от 0 с до момента времени 570 с, когда образец находится в допредельной области деформирования, коэффициент корреляции положителен В зоне запредельного деформирования после момента времени 570 с наблюдаются отрицательные значения коэффициента корреляции, что характеризует противоположное изменение ААЭ по двум каналам регистрации

При положительных и достаточно больших по величине значениях коэффициента корреляции можно сделать вывод о наступлении стадии разрушения, связанного с увеличивающейся нагрузкой одновременно по всему пространству образца При этом процессы разрушения происходят схоже в разных областях, одинаково воспринимающих нагрузку Эта часть может быть ассоциирована с допредельной областью деформирования

При отрицательных значениях коэффициента корреляции можно сделать вывод о кластеризации процессов разрушения в определенных областях Концентрация напряжений в одних областях и снижение их в других приводит к тому, что снижение интенсивности процесса разрушения в одной об-тасти будет сопровождаться е1 о увеличением в другой

Переход коэффициента корреляции в отрицательную область говорит о том, что накопление трещин перешло из стадии объемного их образования к стадии кластеризации (группировки в ограниченных областях), что свидетельствует о близком разрушении образца Эта часть соответствует предельной и запредечьной областям деформирования образца

На рис 4 представлен также результат измерения АЭМИ Эксперимент показал, что гипс склонен к электромагнитному излучению при нагружении и деформировании На графике рис 4 видны участки роста ЭМИ и участки его уменьшения Это объясняется процессами разрушения в зонах локальных концентраций напряжений Максимум уровня эмиссии соответствует моменту деформации перед разрушением образца

В то же время перед разрушением образца при росте ААЭ наблюдается уменьшение активности ЭМИ Это может быть объяснено тем, что на стадии допредельного деформирования, а также в области максимального уплотне-

ния возникают сигналы, как АЭ, так и ЭМИ На стадии запредельного деформирования, когда структура нарушена и разделена на блоки, происходит смещение блоков друг относительно друга, и преобладающее значение имеют трещины сдвига При этом АЭ возрастает, а ЭМИ уменьшается Поэтому

О 100 200 300 400 500 600 700

U с

Рис 6 График зависимости от времени коэффициента корреляции между активностью эмиссионных процессов, зарегистрированных первым каналом АЭ и ЭМИ

можно сделать вывод о том, что АЭ возникает как от трещин отрыва, так и от трещин сдвига, а ЭМИ - только от трещин отрыва Это дает возможность определять стадии деформирования (допредельная, предельная, запредельная) nyieM одновременной регистрации АЭ и ЭМИ Вычисления коэффициента корреляции ААЭ и активности ЭМИ даю г картину, изображенную на рис 6 Здесь также проявляет себя закономерность, согласно которой на стадии до-преде тьного деформирования наблюдаются положительные значения коэффициента корреляции параметров АЭ и ЭМИ, а на стадиях предельного и запредельного деформирования - отрицательные

Это дает основание для формулирования первого научного положения

Особенности эмиссионных процессов в гипсе при сложном напряженном

состоянии

<ть МПа

Рис 7 Зависимость объемной деформации еу и осевых напряжений сг, от продольной деформации образца №5

Серия экспериментов в сложном напряженном состоянии проведена при заданных значениях боковой нагрузки сг3 и осевой нагрузке > <т3

Образцы гипса Новомосковского месторождения получены из разных пачек Образцы №5 и №1 принадлежат пачке №6 мощностью 1,6 м, №20 -пачке №4 мощностью 1,7 м Их диаметр и высота соответственно сосгавля-

ют №5 -31,1 мм, 80,5 мм, №1 - 31,2 мм, 65,6 мм, №20 - 31,1 мм, 69,2 мм

Ниже на графиках представлены результаты испытаний образцов гипса при сложном напряженном состоянии На рис 7 представлена зависимость объемной деформации £v и осевых напряжений сг,, от продольной деформации £{ На рис 8 представлены графики, показывающие зависимости объемной деформации £v, ААЭ Nlue и АЭМИ Л'т, от продольной деформации, полученные на образце гнпса №5

Из этих графиков следует, что максимум объемной деформации наблюдается при £х - 0,005 По графику активности АЭ на рис 8, б можно видеть, что при этом значении продольной деформации наблюдается замедление роста ААЭ На графике рис 8, в этому значению деформации соответствует локальный минимум активности ЭМИ

В зависимости от объемной деформации процесс нагружения образца гипса можно разбить на 4 стадии, представленные в табл 1 осевое уплотнение, максимальное уплотнение, переход к разрыхлению и разрыхление Каждая из этих стадий для конкретного образца характеризуется определенным

Таблица 1

Стадии деформирования и соответствующие значения

^глл!- <

ими /с

V

имп /с

Рис 8 Зависимость объемной деформации, ААЭ и . деформации

ААЭ Л'ы„ и АЭМИ Nzfm от продольной

Стадия деформирования Начало стадии £i Конец стадии £\

Уплотнение (осевое) 0 0,004

Максимальное уплотнение 0,004 0,005

Уплотнение, переход к разрыхлению 0,005 0,0065

Разрыхление 0,0065 0,0135

диапазоном продолыюй деформации Это дает возможность по величинам продольной деформации оценить стадию деформирования на других аналогичных образцах

На рис 9 представлены результаты обработки данных, полученных при испытании образца №20 Эти два эксперимента проводились без измерения нагрузки и поперечной деформации, что дало уменьшение уровня радиопомех в камере сжатия При этом к преобразователям деформации и нагрузки не подключались внешние провода, соединяющие их с измерительными устройствами и являющиеся «антеннами», воспринимающими помехи

40

N

1У ЫАЕ > имп /с

20

о

О 0 002 0 004 0 006 0 008 0 01 0012 0 014 „

Ь1

имп /с

20 о

Рис 9 Зависимость ААЭ N хале и АЭМИ N 1/:м от осевой деформации ; образец №20

Кривая ААЭ имеет «выгиб» вниз при продолыюй деформации, соответствующей максимальному уплотнению гипса в образце Усредненная кривая активности ЭМИ также демонстрирует «выгиб» вниз, причем после стадии максимального уплотнения наблюдается повышенная скорость возрастания этой величины Как ААЭ, так и усредненное значение активности ЭМИ после некоторого максимума, следующего за состоянием максимального уплотнения, демонстрирует плавное снижение при увеличении продольной деформации Это является отличительной чертой, присущей гипсу, по сравнению с другими породами, для которых в этой области уровень ААЭ сохраняется или даже возрастает Следует отметить также колебательный характер ЭМИ, чю говорит о большей нестабильности, нестационарносш и сложности этого процесса по сравнению с АЭ

Эти результаты подтверждают второе научное положение

Анализ Частотных спектров сигналов АЭ и ЭМИ

работе исследованы спектральные характеристики сигналов, возникающих при деформировании разных пачек гипса. Па рис. 10 представлены усредненные по 40 реализациям спектры сигналов ЛЭ и ЭМИ, нормированные по максимальному значению.

Рис. 10, Усредненные по 40 реализациям нормированные но максимуму

Рис. 11. Горцы образцов гипса Новомосковского месторождения; а) образец из VI пачки; 5) образец из IV пачки.

Обращает на себя внимание отличие спектров, полученных для образцов IV и VI пачек. Если для образцов V] пачки максимум спектральных ха-

рактеристик находится на частоте около 130 кГц, то для образцов IV пачки появляется второй максимум на частотах 60 - 70 кГц Для образца №20 этот максимум становится даже преобладающим Объяснение этому факту может быть сделано при внимательном рассмотрении структуры гипса сравниваемых пачек

На рис 11 представлены макрофотографии торцов образцов гипса, проходящих испытания Структура гипса VI пачки представляется более однородной и мелкозернистой по сравнению с образцом из IV пачки Зерна VI пачки имеют размеры около 1-2 мм В то же время образцы из IV пачки демонстрируют наличие областей размером от 8-10 мм до 15-20 мм, по границам которых происходит разрушение

Как показано в работах Физико-технического института им А Ф Иоффе (В С Куксенко, Д И Фролов и др), размеры трещин и частоты спектрального максимума связаны между собой Если использовать эти зависимости, то можно рассчитать, что частоте 60 кГц соответствует размер трещины около 8,3 мм, а частоте 130 кГц - 3,8 мм Эти значения близки к размерам зерен, содержащихся в пачках IV и VI соответственно Причем в образцах пачки IV трещины имеют больший размер, чем в пачке VI, поэтому здесь сильнее выражена область амплитуд спектральных составляющих в диапазоне частот 40-80 кГц, а для образца из VI пачки амплитуды в этой области меньше

Это даег основание для формулирования третьего научного положения

В работе рассмотрена закономерность изменения спектров сигналов на различных стадиях деформирования Анализируя взаимное расположение амплитудных значении спектральных составляющих на графиках, можно отметить их разное поведение в определенных полосах частот и на разных стадиях деформирования Так, например, в полосе 40-45 кГц при увеличении номера стадии происходит уменьшение амплитуд спектральных составляющих В полосе 100-120 кГц происходит сначала увеличение, а затем их уменьшение В остальных полосах частот амплитуды вначале уменьшаются, затем увеличиваются, а потом вновь уменьшаются Эти закономерности дают основание для распознавания стадий деформирования путем анализа спектров акустоэмиссионных и электромагнитных сигналов

Особенности ЭМИ в целиках подземного гипсового рудника

Для проверки закономерностей эмиссионных процессов, полученных на образцах гипса, в очистных выработках Новомосковского гипсового рудника в целиках панелей №6, №7, №13 были проведены натурные измерения параметров АЭ и ЭМИ

Для измерений в каждом целике были пробурены по три шпура диаметром 50 мм и глубиной 4,0 м на высоте 1,5 м, два с краю и один в середине Места измерения по выработке вдоль целиков должны были обеспечивать доступ для проведения измерений на расстоянии 1-2 м от стенок целика по

всей его дчине С целью уменьшения уровня промышленных электрических помех в местах проведения измерений выбирались камеры без проводов освещения и электрических силовых кабелей

При регистрации ЭМИ в шпурах их источниками могут быть как образующиеся трещины, так и помехи различного происхождения от внешних источников

Если источником электромагнитного сигнала являются помехи, то в шпуре за сче1 экранирующего действия массива можно ожидать уменьшение их уровня с глубиной При этом сигналы ЭМИ, харак 1 еризующие образование трещин, дадут локальный подъем на фоне общего уменьшения сигнала с глубиной

Для проверки данного положения были проведены в натурных условиях измерения естественного ЭМИ и АЭ в шпурах, пробуренных в стенках на глубину до 3 м

Для приема и измерения параметров ЭМИ использовался измерительный комплекс «Ангел», который помимо блока регистрации включает рамочную антенну для проведения измерений вдоль сгенок выработки, а также у, мкв скважинные электро-

~ магнитный и акусто-

эмиссиоиный зонды, с помощью которого производится измерение параметров ЭМИ и АЭ в шпуре на разных расстояниях от поверхности обнажения На рис 12 в х м качестве примера представлена зависимость амплитуды импульсного ЭМИ от глубины

Для того чтобы выявить наличие максимума на спадающей кривой уровня ЭМИ, необходима разработка соответствующего алгоритма вычислений Для отработки и для определения его погрешностей было приведено моделирование различных типов распределений, параметры которых задавались в процессе численного эксперимента

37 4 0

Рис 12 Пример кривой изменения амплитуды сигналов ЭМИ в шпуре и сглаживающая кривая

Моделирование распределений ЭМИ при разных состояниях целиков

В работе проанализированы различные виды зависимостей параметров ЭМИ и АЭ от глубины шпура Форма зависимости вертикальных напряжений и измеряемых параметров контроля от глубины в случае ненарушенной краевой зоны целика может быть описана экспонентой вида

у(х) = а0 + а1 е "2 (1)

Образование трещин в краевой зоне может изменить форму зависимости регистрируемых параметров от глубины На рис 13 изображены наиболее часто встречающиеся обобщенные формы кривых измеряемых геофизических параметров, обозначенные цифрами 1-4 Все эти кривые могут быть описаны функцией следующего вида

у(х) = а0 +а,-е "г +а3-е 2а5 , (2)

УЩ

Установившиеся значения

Рис 13 Типовые формы кривых изменения геофизических параметров в шпуре у(х) с глубиной х

где (рис 14) я0 - установившееся значение параметра, а\ - параметр экспоненты характеризующий превышение значений измеряемого параметра в краевой зоне по отношению к установившейся величине, а2 -параметр экспоненты, характеризующий расстояние, при котором параметр уменьшается в е раз, я3 - высота максимума, я4, а5 -среднее значение и среднеквадратическое отклонение гауссовой кривой

Кривые, описанные выше, выражаются зависимостью, достаточно

сложной с точки зрения подбора ее коэффициентов Кроме того, такую зависимость имеет смысл подбирать только в том случае, если на протяжении профиля измерений наблюдаются значимые изменения измеряемой величины Если такие изменения обусловлены всего лишь случайным характером измеряемой величины,

Рис 14 Графическое изображение слагаемых можно сделать вывод, функции(2)

чю процессы трещинообразования в данном случае маловероятны

В том случае, если можно доказать неслучайный характер изменений, следуе1 произвести подбор коэффициентов зависимости с помощью широко распросграненных программных пакетов, таких как, например, Зййвиса или МаЛсас! Однако для того, чтобы осуществить эту операцию численными методами, необходимо указывать начальные величины этих параметров, которые после определенного числа итераций позволили бы получить нужные значения Если начальные величины будут выбраны неудачно, то не удастся получить даже отдаленного совпадения полученной кривои с опытными данными Но даже при задании начальных значений параметров близко к их истинным значениям из-за их большого числа программе не удается произвести расчет, и она выдает сообщение об ошибке

Задача особенно осложняется ввиду случайного характера измеряемых величин Поэтому может быть рекомендован алгоритм, при котором подбираются ориентировочные значения параметров каждой из указанных зависи-

рутся в качестве исходных для окончательного определения искомых коэффициентов зависимости (2) Вычисления выполняются в следующей последовательности

1 Определяются параметры аппроксимирующей экспоненциальной зависимости (1) Поскольку средняя часть может иметь выпуклость вверх, для расчета экспонешы используются начальная и конечная части выборки. Они задаются параметрами Ь{ и Ьи показывающими, какие доли значений из начальной и конечной части берутся для расчета В качестве типовых значений можно принять Ь\=Ъъ=\1Ъ

2 Начальные значения для расчета коэффициента а0 зависимости (1) находятся как среднее по выборке Начальные значения коэффициента а\ находятся как разность полусумм двух первых и двух последних элементов выборки В качестве начального значения коэффициента а2 берется половина диапазона изменения глубины вдоль оси шпура

3 Производится подбор коэффициентов экспоненты ао а2 выражения (1) После вычисления численными методами этих коэффициентов они используются для определения коэффициентов функции Гаусса в п 5

4 Значения экспоненты, полученной в п 3, вычитаются как тренд из экспериментальных значений

5 Осуществляется подбор коэффициентов функции Гаусса (3)

6 Производится подбор уточненных коэффициентов экспоненты Здесь в качестве функции, коэффициенты которой будут рассчитываться, берется полная функция (2), в которую в качестве значений коэффициентов функции

х

мостеи

), которые затем бе-

(3)

Гаусса подставляются величины, рассчитанные в п 5, а в качестве начальных значений коэффициентов экспоненты берутся величины, рассчитанные в п 3

7 Осуществляется подбор уточненных коэффициентов функции Гаусса Здесь в качестве значений коэффициентов экспоненты берутся величины, рассчитанные в п 6, а в качестве начальных значений функции 1 аусса - величины, рассчшанные в п 5

8 После вычисления коэффициентов расчет заканчивается

Проверка алгоритма обработки экспериментальных данных произведена на модельных данных, полученных при различных значениях амплитуды кривой Гаусса и коэффициент «зашумленности» В качестве модели использована функция (2) с добавлением случайной составляющей, моделирующей аддитивную помеху Имитирующая функция имеет вид

J(a) = а0 +at- е "2 + а3 • е

2 аS

+ N а0 rnd

(4)

где N= 0, 0,02 0,2 - коэффициент «зашумленности», rnd -случайные числа в диапазоне [-1,+Л

1) Моделирование при й!<0

2) Моделирование приа^О

S, %

0 0 02 0 94 0 06 0 CS 0 1 012014016013 02

Рис 15 Зависимости погрешностей определения расстояния до максимума ЭМИ х„ (квадрат) и коэффициента концентрации К (ромб) от уровня зашумленности Ы, 1) а) значение параметра щ равно 0,2, б) значение параметра а3 равно 1, в) значение параметра аъ равно 2 2) а) значение параметра о, равно -0,2, б) значение параметра щ равно -1, в) значение параметра аз равно -2

После генерации последовательности (4), имитирующей реальные из-

мерения в шпуре, по вышеописанному алгоритму определялись соответствующие коэффициенты функции (2)

Их значения сравнивались с исходными, и вычислялись относительные погрешности определения расстояния до максимума ЭМИ хм, характеризующего положение зоны трещинообразовання, и коэффициент концентрации К, характеризующего интенсивность этих процессов

Как следует из рис 15, погрешность измерения имеет как положительные, так и отрицательные значения Размах ио!решностей увеличивается при увеличении зашумленности данных, характеризуемых коэффициентом N При больших его величинах погрешность может доходить до 15% и более

В то же время, как следует из экспериментальных данных, реальные значения N не превышают 0,05 При этих величинах погрешности составляют не более 5%, что вполне достаточно для получения надежных выводов

Путем расчетов по данному алгоритму с использованием натурных данных была проведена проверка на наличие максимумов на экспериментальных кривых Проанализировав полученную информацию, можно сделать вывод, чю правый и центральный шпур целика панели №13 и правый шпур целика панели №6 требуют проведения проверки, а целик панели №7 на данный момент проверки не требует В целом ситуацию можно охарактеризовать как благоприятную, трещинообразование если и присутствует, то оно незначительно

Оценка напряженного состояния краевой зоны целиков путем расчета коэффициента корреляции параметров АЭ и ЭМИ

Оценка напряженного состояния краевой зоны целиков произведена также путем расчета коэффициента корреляции между максимальными значениями амплитуд АЭ и ЭМИ, зарегистрированными в шпурах Для интерпретации этих данных использована установленная в настоящей работе закономерность, что на стадии допредельного деформирования этот коэффициент положителен, а на стадии запредельно! о - отрицателен

Расчет коэффицнен га корреляции в зависимости от глубины осуществлен методом скользящего окна шириной в 10 элементов

На рис 16 представлены результаты расчетов по программе, составленной по описанному выше алгоритму Амплитудные значения АЭ находятся в диапазоне от 2 до 8 мкВ, поэтому на графиках данные АЭ были подняты на 21 единицу с целью одновременного отображения на них сигналов АЭ и ЭМИ

Проведя анализ рис 16, а, б, нужно отметить, что коэффициент корреляции амплитудных значений акустической эмиссии и электроматнитною излучения в краевой зоне целиков до глубин 1,2 - 1,8 м имеет отрицательный знак, что свидетельствует о нахождении пород этой части целиков в состоянии, близком к предельному, а на глубинах, ботьших, чем эти значения, он положителен, что соответствует допредельному состоянию породного массива Но в целом состояние целиков панелей №6 и №7 можно считать устойчивым

Исходя из рис 16, в, можно сделать вывод, что коэффициент корреляции до глубины 1,6 м менее 0,4, что не дает основания сделать достаточно

достоверные выводы На глубинах 1,6 - 2,4 м он отрицателен, что позволяет выдвинуть гипотезу о нахождении пород этого участка в запредельном состоянии, а далее он становится положительным, что свидетельствует о допредельном напряженном состоянии этой области

Эти результаты дают возможность оценить состояние краевой зоны

Рис 16 Оценка состояния краевой зоны гипсовых целиков путем совместного анализа АЭ и ЭМИ а - панель №13, горные выработки пройдены в 2004г, б - панель №7, горные выработки пройдены в 1970г, в - панель №6, горные выработки пройдены в 1961г, жирная линия - коэффициент корреляции г, тонкая линия - амплитуда АЭ иАЭ, точечная линия - амплитуда ЭМИ иэми

массива горных пород на ранних стадиях их разрушения, когда другими методами сделать это еще не удается Те места, в которых наблюдаются отрицательные значения коэффициента корреляции параметров АЭ и ЭМИ, могут быть дополнительно исследованы другими методами, например с помощью ультразвукового прозвучивания

Тем самым подтверждав 1ся четвертое научное положение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей законченную научно-квалификационную работу, дано новое решение актуальной научной задачи разработки скважинного эмиссионного метода выявления потенциально опасных по разрушению зон в условиях гипсовых рудников, что имеет существенное значение для повышения эффективности и безопасности проводимых на них горных работ

Основные выводы и рекомендации, полученные автором при выполнении исследований, заключаются в следующем

1 Показано, что для проведения комплексных исследований электромагнитного и акустического излучения гипсосодержащих горных пород измерительная часть должна содержать для лабораторных испытаний - измерительные системы «А-Ьте Ъ2Т>» и «Прочность», а для натурных - прибор «Ангел» с рамочной и скважинной электромагнитными антеннами, а также со скважшшым зондом для регистрации акустической эмиссии или аналогичные им приборы

2 Разработаны конструкции преобразователей электромагнитного излучения для лабораторных исследований в камере всестороннего сжатия, позволяющих в максимальной степени подавить влияние внешних помех электромагнитного характера

3 Установлено, что в области допредельного деформирования гипсо-содержащих пород величины активностей электромагнитного излучения и акустической эмиссии коррелируют между собой при положительном значении коэффициента корреляции, а в запредельной области этот коэффициент имеет отрицательные значения

4 В результате лабораторных экспериментов установлено, что по сравнению с другими породами (каменная соль, уголь и др ), доя которых в состоянии максимального уплотнения характерно наличие минимума активности акустической эмиссии, гипс при деформировании в условиях бокового сжатия демонстрирует лишь «выгиб» вниз усредненной кривой ААЭ в этом состоянии При дальнейшем увеличении продольной деформации гипс демонстрирует монотонное уменьшение усредненного значения до величин, близких к нулю

5 В процессе проведения лабораторных испытаний образцов гипсосо-держащих пород установлено, что, хотя изменения в усредненных спектрах сигналов различных стадий невелики (в пределах 5-10 %), они проявляют

определенные закономерности Характер изменения амплитуд спектральных составляющих при переходе от одной стадии деформирования к другой дает основание для их распознавания по информативным параметрам, в качестве которых взяты усредненные значения амплитуд нормированных по максимуму спектров в заданных полосах частот

6 Установлено, что для образцов 1ипса Новомосковского месторождения амплитуды спектральных составляющих пачки IV вблизи частоты 300 кГц, соответствующей размеру трещин менее 2 мм, при последовательном прохождении стадий деформирования проявляют первоначальное возрастание, а затем уменьшение, это может быть объяснено тем, что при уплотнении источниками основной части сигналов являются мелкие трещины, потому что трещины большего размера закрыты, при переходе в стадию разрыхления открываются старые и образуются новые трещины большею размера, и роль мелких трещин, дающих подъем в высокочастотной области, снижается, поэтому на стадии разрыхления амплитуды сигналов из IV пачки уменьшаются, VI пачка обладает более равномерной и мелкозернистой структурой и проявляет другой характер деформирования, заключающийся в преимущественном образовании трещин малого размера, поэтому в отличие от IV пачки VI пачка на стадии разрыхления демонстрирует увеличение амплитуд спектральных составляющих в высокочастотной области (300 кГц и выше)

7 С точки зрения распознавания стадий деформирования по сигналам АЭ и ЭМИ при небольших объемах гипсосодержащих пород (испытание образцов в лабораторных условиях) наиболее информативной является область частот свыше 100 - 110 кГц, в породных массивах этот диапазон сдвинут в область более низких частот, что подтверждает правильность выбора аппаратуры «Ангел», работающей в диапазоне от 10 до 50 кГц

8 Установлено, что в условиях подземного гипсового рудника при шпуровых измерениях амплитуда сигнала ЭМИ уменьшается с глубиной, указанная закономерность с достаточной для практики точностью может быть в целом описана экспоненциальной зависимостью, присутствие на фоне которой аномальных максимумов может свидетельствовать об интенсивном процессе образования трещин в краевой зоне, и для уточнения состояния пород в этом участке потребуется привлечение также других методов

9 Показано, что изменение сигнала ЭМИ в краевой зоне целиков при шпуровых измерениях может быть описано с помощью уравнения регрессии общего вида, включающего сумму экспоненциальной и гауссовой функций с соответствующими масштабными коэффициентами

10 Дчя оценки состояния краевой зоны целиков гипсового рудника предложено использовать коэффициент корреляции между параметрами АЭ и соответствующими параметрами ЭМИ, при этом положительные значения коэффициента корреляции свидетельствуют о допредельном состоянии пород, а отрицательные - о предельном и запредельном их состоянии, полученные выводы согласуются с результатами экспериментальных исследований на образцах гипсосодержащих пород

По результатам работы составлены методические рекомендации по вы-

имению эмиссионными методами потенциально опасных зон разрушения пород в условиях гипсового рудника Рекомендации переданы для практического использования ЗАО «СибАКРЭС»

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 Тамарин Д В Оперативный контроль целиков подземных гипсовых рудников методом регистрации электромагнитной эмиссии // Горный информационно-аналитический бюллетень №7, 2006.- М. Изд-во МГГУ, - С 28

2 Вознесенский А С , Тамарин Д В , Набатов Н Н , Коновалов Е Н Электромагнитное излучение и акустическая эмиссия в гипсе при его деформировании // Горный информационно-аналитический бюллетень №5, 2005 -М Изд-во МГГУ - С. 83-86

3 Вознесенский А С , Тамарин Д В , Набатов Н Н , Тавостин М Н Взаимосвязь акустической эмиссии и электромагнитного излучения при деформировании гипсосодержагцих пород // Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества - М ГЕОС, 2005 - С 339-342

4 Вознесенский А С , Тамарин Д В , Набатов Н Н, Тавостин М Н , Акустическая эмиссия при деформировании гипса в сложнонапряженном состоянии // Сборник трудов XVIII сессии Российского акустического общества -М ГЕОС, 2006 - С 264-267

5 Вознесенский А С , Тамарин Д В Совместный электромагнитный и акустический мониторинг гипсосодержащих пород при их нагружении // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород Сборник трудов 7-й Международной школы-семинара, Борок, 17-21 октября 2005 г -М ИФЗ РАН, 2005 - С 17-18

Подписано в печагь 05 04 07 Формат 60x90/16

Объем 1 0 печ л Тираж 100 экз Заказ № 401

Типография Московского государственного горного университета Москва, Ленинский пр , д 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Тамарин, Денис Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ геологических особенностей залегания месторождения гипса с точки зрения устойчивости пород при его добыче и эксплуатации.

1.2. Существующие средства мониторинга строения и напряженно-деформированного состояния горных пород вокруг выработок.

1.2.1. Особенности существующих геофизических методов с точки зрения их применения для оперативного мониторинга состояния целиков гипсовых месторождений.

1.2.2. Электрические методы контроля горных пород.

1.2.3. Активные электромагнитные методы.

1.2.4. Пассивные электромагнитные методы (метод регистрации электромагнитного излучения).

1.3. Постановка задач исследования.

2. АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К КОНТРОЛЮ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН В ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОДАХ И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Анализ возможностей эмиссионных методов при решении задачи определения состояния массива пород вокруг горных выработок.

2.2. Акустико-эмиссионный измерительный комплекс «А-Line 32D».

2.3. Преобразователи для лабораторных измерений параметров ЭМИ.

2.4. Аппаратура для натурных измерений «Ангел».

2.4.1. Краткая характеристика комплекса «Ангел» и его возможностей при регистрации ЭМИ.

2.4.2. Определение метрологических характеристик комплекса.

2.4.3. Схема и методика проведения измерений при гармоническом входном сигнале.

2.5. Камера всестороннего сжатия БУ-61.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3. СОВМЕСТНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД.

3.1. Описание эксперимента при одноосном сжатии.

3.2. Результаты эксперимента.

3.3. Особенности эмиссионных процессов в гипсе при сложном напряженном состоянии.

3.5. Анализ частотных спектров сигналов АЭ и ЭМИ.

3.6. Количественная оценка зависимостей амплитуд спектра от номера стадии.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4. ОСОБЕННОСТИ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЦЕЛИКАХ ПОДЗЕМНОГО ГИПСОВОГО РУДНИКА.

4.1. Описание метода контроля состояния целиков и методики натурных акустических и электромагнитных эмиссионных измерений.

4.2. Описание измерения и его результатов.

4.2.1. Интерпретация полученных результатов.

4.2.2. Подбор зависимостей величины электромагнитного сигнала от глубины шпура.

4.3. Моделирование распределений ЭМИ при разных состояниях целиков.

4.3.1. Типичные формы распределения геофизических параметров по глубине шпура в краевой зоне целика.

4.4. Алгоритм определения параметров кривых.

4.5. Моделирование влияния случайной составляющей на показания и проверка алгоритма обработки экспериментальных данных.

4.6. Проверка наличия максимума на экспериментальных кривых и выводы по состоянию целиков.

4.7. Оценка состояния краевой зоны целиков путем совместного анализа АЭ и ЭМИ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка скважинного эмиссионного метода выявления потенциально опасных по разрушению зон в условиях гипсового рудника"

Актуальность работы. Гипс является важнейшим сырьём для промышленности, и поэтому постоянно ставится вопрос об увеличении объёмов его добычи. Это приводит к повышению интенсивности воздействия на массив пород в процессе добычи и увеличению объемов подземных пустот. Подземные горные выработки, расположенные в населенных районах, где также сосредоточены промышленные предприятия, с течением времени могут стать причиной серьезных технических и экологических катастроф. Разрушение целиков может привести к сдвижению вышележащих пород и их обрушению с выходом на поверхность.

Совершенно очевидно, что прогнозирование и предотвращение таких катастроф невозможно без создания методов и технических средств оперативного обнаружения, анализа причин и прогноза последствий чрезвычайных ситуаций, угрожающих безопасности. Одной из важнейших задач контроля и прогноза устойчивости конструктивных элементов систем разработки является выявление в массиве пород потенциально опасных по разрушению зон. Такие зоны образуются как в кровле, так и в целиках, и их образование связано с появлением и развитием трещин под действием существующих напряжений. Их выявление служит сигналом для более тщательного наблюдения за участком. Интенсивное образование трещин является ранним прогнозным признаком и позволяет обнаружить разрушение целиков еще тогда, когда другими методами (например, путем измерения конвергенции кровли и почвы) оно не может быть обнаружено.

В связи с этим возрастает роль геофизического контроля природно-технических объектов и геологической среды при разработке месторождений гипса подземным способом. Метод оценки состояния горных пород по параметрам электромагнитного излучения (ЭМИ) является наиболее оперативным и поэтому может быть рекомендован для решения указанных задач. Появление в последнее время различных источников электромагнитных сигналов, имеющих техногенную природу и являющихся в данном случае помехами, заставляет уделять большее внимание скважинным методам, что позволит уменьшить влияние помех на результаты измерений. Для повышения надежности кроме ЭМИ здесь необходимо регистрировать акустическую эмиссию (АЭ), возникающую при образовании трещин. Наиболее употребительными информативными параметрами при этом являются активности АЭ (ААЭ) и ЭМИ (АЭМИ), а также максимальные амплитуды этих сигналов. При этом для условий гипсовых рудников следует установить закономерности и критерии, которые позволили бы производить оценку состояния целиков по скважинным измерениям ЭМИ и АЭ.

В связи с этим разработка метода выявления потенциально опасных по разрушению зон в условиях гипсового рудника на основе эмиссионных электромагнитных и акустических измерений является актуальной научной задачей.

Цель работы - установление взаимосвязей параметров электромагнитного излучения и акустической эмиссии с процессами деформирования и разрушения гипса и разработка на их основе метода оперативного мониторинга зон интенсивного образования трещин в краевой части целиков подземных гипсовых рудников.

Указанная цель предполагает решение следующих основных задач:

1. Обоснование состава и технических характеристик оборудования, необходимого для проведения лабораторных и натурных исследований ЭМИ и АЭ.

2. Обоснование методик проведения лабораторных и скважинных измерений ЭМИ в целиках подземного гипсового рудника.

3. Проведение совместных исследований ЭМИ и АЭ при деформировании и нагружении образцов гипса в одноосном и сложном напряженном состояниях; выявление зависимостей и закономерностей, характеризующих деформирование и разрушение гипсосодержащих пород.

4. Проведение натурных измерений и установление закономерностей изменения ЭМИ и АЭ в шпурах в зависимости от характера и степени нару-шенности в краевой части целиков подземного гипсового рудника.

Идея работы состоит в использовании для оценки состояния целиков выработок подземного гипсового рудника результатов совместных измерений параметров электромагнитного излучения и акустической эмиссии в шпурах, пробуренных в приконтурной зоне целиков, и анализе пространственного распределения этих параметров.

Методы исследований включают экспериментальные лабораторные и натурные исследования электромагнитного излучения и акустической эмиссии в гипсосодержащих породах при их деформировании и разрушении, а также спектральный и статистический анализ результатов экспериментов.

Основные научные положения и их новизна:

1. При деформировании образцов гипсосодержащих пород величины активностей электромагнитного излучения и акустической эмиссии коррелируют между собой, при этом в допредельной области коэффициент корреляции имеет положительные, а в запредельной - отрицательные значения.

2. Моменту достижения состояния максимального уплотнения деформируемых образцов гипсосодержащих пород соответствуют участки на зависимостях активностей электромагнитного излучения и акустической эмиссии, на которых первая производная меняет знак с отрицательного значения на положительное.

3. Спектры сигналов электромагнитного излучения и акустической эмиссии отличаются для различных разновидностей гипсосодержащих пород и отражают их строение; в мелкозернистых разновидностях максимум сигналов наблюдается в полосе 120-140 кГц, что соответствует размерам образующихся трещин 1-2 мм, а в крупнозернистых - на частотах 60-70 кГц, что соответствует размерам трещин 8-15 мм.

4. Установлено, что коэффициент корреляции амплитудных значений акустической эмиссии и электромагнитного излучения в краевой зоне целиков до глубин 1,2 - 1,8 м имеет отрицательный знак, что свидетельствует о нахождении пород этой части целиков в состоянии, близком к предельному, а на больших глубинах коэффициент корреляции положителен, что соответствует допредельному состоянию породного массива. Эта закономерность позволяет выявлять границы потенциально опасных по разрушению зон и отслеживать их пространственно-временную динамику.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- использованием при измерениях аппаратурного обеспечения с высокими метрологическими свойствами, а также применением специальных методик, уменьшающих погрешности измерения параметров электромагнитного излучения в рудниках;

- специальной конструкцией электромагнитных антенн, устраняющих влияние внешних помех на результаты измерений при лабораторных испытаниях образцов гипсосодержащих пород;

- высокой корреляцией результатов измерений в натурных условиях двумя методами, основанными на регистрации упругих и электромагнитных волн, имеющих различную физическую природу;

- использованием при обработке данных стандартных программных продуктов, а также алгоритмов и программ, прошедших специальное тестирование.

Научное значение работы заключается в установлении ряда закономерностей, базирующихся на взаимосвязи информативных параметров ЭМИ и АЭ с процессами трещинообразования и разрушения гипса, а также с их изменениями по глубине шпура.

Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций, полученных на основе проведенных исследований, позволяющих повысить достоверность контроля устойчивости массива горных пород и тем самым способствовать предотвращению нежелательных проявлений горного давления в зоне подземной добычи гипса.

Реализация результатов исследования. По результатам работы составлены методические рекомендации по геофизическому мониторингу целиков на подземных гипсовых рудниках, которые переданы для практического использования ЗАО «СибАКРЭС» на предприятиях горнодобывающей промышленности при оценке состояния пород вокруг подземных выработок.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на XI и XVIII сессиях Российского акустического общества, симпозиумах «Неделя горняка» 2005, 2006, 2007 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 82 наименований, содержит 47 рисунков и 19 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Тамарин, Денис Владимирович

Основные выводы и рекомендации, полученные при выполнении исследований и внедрении разработок, заключаются в следующем:

1. Показано, что для проведения комплексных исследований электромагнитного и акустического излучения гипсосодержащих горных пород измерительная часть должна содержать: для лабораторных испытаний - измерительные системы «А-Line 32D» и «Прочность», а для натурных - прибор «Ангел» с рамочной и скважинной электромагнитными антеннами, а также со скважинным зондом для регистрации акустической эмиссии или аналогичные им приборы.

2. Разработаны конструкции преобразователей электромагнитного излучения для лабораторных исследований в камере всестороннего сжатия, позволяющих в максимальной степени подавить влияние внешних помех электромагнитного характера.

3. Установлено, что в области допредельного деформирования гипсосодержащих пород величины активностей электромагнитного излучения и акустической эмиссии коррелируют между собой при положительном значении коэффициента корреляции, а в запредельной области этот коэффициент имеет отрицательные значения.

4. В результате лабораторных экспериментов установлено, что по сравнению с другими породами (каменная соль, уголь и др.), для которых в состоянии максимального уплотнения характерно наличие минимума активности акустической эмиссии, гипс при деформировании в условиях бокового сжатия демонстрирует лишь «выгиб» вниз усредненной кривой ААЭ в этом состоянии. При дальнейшем увеличении продольной деформации гипс демонстрирует монотонное уменьшение усредненного значения до величин, близких к нулю.

5. В процессе проведения лабораторных испытаний образцов гипсосо-держащих пород установлено, что, хотя изменения в усредненных спектрах сигналов различных стадий невелики (в пределах 5-10 %), они проявляют определенные закономерности. Характер изменения амплитуд спектральных составляющих при переходе от одной стадии деформирования к другой дает основание для их распознавания по информативным параметрам, в качестве которых взяты усредненные значения амплитуд нормированных по максимуму спектров в заданных полосах частот.

6. Установлено, что для образцов гипса Новомосковского месторождения амплитуды спектральных составляющих пачки IV вблизи частоты 300 кГц, соответствующей размеру трещин менее 2 мм, при последовательном прохождении стадий деформирования проявляют первоначальное возрастание, а затем уменьшение; это может быть объяснено тем, что при уплотнении источниками основной части сигналов являются мелкие трещины, потому что трещины большего размера закрыты; при переходе в стадию разрыхления открываются старые и образуются новые трещины большего размера, и роль мелких трещин, дающих подъем в высокочастотной области, снижается, поэтому на стадии разрыхления амплитуды сигналов из IV пачки уменьшаются; VI пачка обладает более равномерной и мелкозернистой структурой и проявляет другой характер деформирования, заключающийся в преимущественном образовании трещин малого размера, поэтому в отличие от IV пачки VI пачка на стадии разрыхления демонстрирует увеличение амплитуд спектральных составляющих в высокочастотной области (300 кГц и выше).

7. С точки зрения распознавания стадий деформирования по сигналам АЭ и ЭМИ при небольших объемах гипсосодержащих пород (испытание образцов в лабораторных условиях) наиболее информативной является область частот свыше 100-110 кГц; в породных массивах этот диапазон сдвинут в область более низких частот, что подтверждает правильность выбора аппаратуры «Ангел», работающей в диапазоне от 10 до 50 кГц.

8. Установлено, что в условиях подземного гипсового рудника при шпуровых измерениях амплитуда сигнала ЭМИ уменьшается с глубиной; указанная закономерность с достаточной для практики точностью может быть в целом описана экспоненциальной зависимостью, присутствие на фоне которой аномальных максимумов может свидетельствовать об интенсивном процессе образования трещин в краевой зоне, и для уточнения состояния пород в этом участке потребуется привлечение также других методов.

9. Показано, что изменение сигнала ЭМИ в краевой зоне целиков при шпуровых измерениях может быть описано с помощью уравнения регрессии общего вида, включающего сумму экспоненциальной и гауссовой функций с соответствующими масштабными коэффициентами.

10. Для оценки состояния краевой зоны целиков гипсового рудника предложено использовать коэффициент корреляции между параметрами АЭ и соответствующими параметрами ЭМИ, при этом положительные значения коэффициента корреляции свидетельствуют о допредельном состоянии пород, а отрицательные - о предельном и запредельном их состоянии; полученные выводы" согласуются с результатами экспериментальных исследований на образцах гипсосодержащих пород.

По результатам работы составлены методические рекомендации по мониторингу целиков на подземных гипсовых рудниках на основе скважин-ных измерений электромагнитного излучения. Рекомендации переданы для практического использования ЗАО «СибАКРЭС».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей законченную научно-квалификационную работу, дано новое решение актуальной научной задачи разработки скважинного эмиссионного метода выявления потенциально опасных по разрушению зон в условиях гипсового рудника.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Тамарин, Денис Владимирович, Москва

1. Усаченко Б.М. Геомеханика подземной добычи гипса. -Киев: Наукова думка, 1985.-216 с.

2. Вознесенский А.С., Захарченко Г.В. Обоснование контроля устойчивости целиков и кровли на рудниках с помощью информационного критерия. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. №2, 2001.-с. 28-36.

3. Вознесенский А.С. Горное давление, энтропия, информация. В сб:Науки о земле: Физика и механика геоматериалов: Сб. тр./ Сост. А. В. Лавров.-М.: «Вузовская книга», 2002.-е. 5-47 с.

4. Черняк И.Л., Ярунин С.А. Управление состоянием массива горных пород. М.; Недра, 1995.

5. Коржинская Н.Д. Руководство по определению нарушенности пород вокруг выработок геометрическим методом. Академия наук СССР, Апатиты, 1971.

6. Скважинная и шахтная рудная геофизика: Справочник геофизика. В двух книгах / Под редакцией Бродового В.В. Книга первая.— М.: Недра, 1989.—320 с.

7. Федынский В.В. Разведочная геофизика. М.: Недра, 1967.-823 с.

8. Бугров А.В. Высокочастотные емкостные преобразователи и приборы контроля качества. М.: Машиностроение, 1982.-94 с.

9. Вознесенский А.С., Тавостин М.Н., Демчишин Ю.В. Эффект изменения времени затухания акустической эмиссии в состоянии максимального уплотнения каменной соли. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. №1, 2002.-е. 28-34.

10. Тавостин М.Н., Вознесенский А.С., Демчишин Ю.В. Особенности акустической эмиссии на разных стадиях деформирования каменной соли. ГИАБ,№3,2001.-е. 50-53.

11. Демчишин Ю.В., Вознесенский А.С., Кузнецова Т.П., Солодов A.M. Современное состояние и тенденции развития метода акустической эмиссии для контроля деформирования и разрушения горных пород. ГИАБ, №8, 2000.-е. 114-119.

12. Вознесенский А.С., Захарченко Г.В., Ажибаев Е.Б., Сатов М.Ж. Повышение достоверности контроля устойчивости кровли за счет сочетания сейсмических и • деформационных наблюдений. Горный информационно-аналитический бюллетень, №6, 2000.-е. 142-145.

13. Жуков B.C., Кузьмин Ю.О., Салов Б.Г. Деформации и трещинообразова-ние в образцах горных пород при длительном воздействии постоянных сжимающих напряжений. Модельные и натурные исследования очагов землетрясений. -М.: Наука. 1991а. -С.156-162.

14. Жуков B.C., Кузьмин Ю.О., Салов Б.Г. Динамика деформационных и акустических параметров образцов горных пород Туркменистана при длительной нагрузке // Известия АН ТССР, серия ФТХГН. 19916. №5. С.76-81.

15. Жуков B.C. Вариации электротеллурического поля в сопоставлении с сейсмичностью // Прогноз землетрясений №7. Душанбе-Москва: Дониш. 1986. - С.37-43.

16. Жуков B.C., Пономарев А.В., Стаховская З.И. Вариации электрического сопротивления образцов известняка при изменении напряженно-деформированного состояния // Известия АН ТССР, серия ФГХГН. 1990. №3.-С.71-76.

17. Кашкаров А.А., Пашкин А.А., Мельник B.B., Геоэлектрический контроль геомеханических явлений. // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород, СибГАУ, Красноярск, 2002.

18. Суглобов С.Н., Сергеев О.В. Электрометрические методы контроля структурно-механического состояния под воздействием периодических изменений опорного давления. // Горная геофизика. Международная конференция., С.-Петербург, Россия, ВНИМИ, 1998.

19. Турчанинов И.А., Панин В.И. Геофизические методы определения и контроля напряжений в массиве. М.: Наука, 1976.

20. Дыр дин В. В. Иванов В. В. Геоэлектрический контроль состояния массивов. Контроль состояния массивов. М.: Недра, 1983.-216 с.

21. Фарафонов В. М. Разработка способов контроля напряженного состояния массива на калийных месторождениях на основе исследования электрофизических свойств соляных горных пород. Дис. М.: МГИ, 1982.

22. Olhoeft G.R. Electrical properties of rocks. In Physics and Chemistry of Min-eraes Rocks, London, 1976, p.261 -278.

23. Scott J.H., Carroll R. D., Cunningham D.R. Dielectric constant and electrical conductivity measurements of moist rosk: A new laboratory method. Jornal of Geophysical research. 1967. пер. № КИ-74637. 1985.

24. В л адов M.JI., Старовойтов А.В. Георадиолокационные исследования верхней части разреза. Издательство МГУ, 1999.-90 с.

25. Задериголова М.М. Радиоволновой метод в инженерной геологии и геоэкологии. М.:Изд. МГУ, 1998.-319 с.

26. Арш Э.И. Высокочастотный автогенераторный контроль в горном деле. М.:Недра, 1971.-157 с.

27. Шепель С.И. и др. Частотная зависимость электрических свойств пород. -Геоф. сборник, вып. 89. Изд. «Наукова думка», Киев, 1979.-117 с.

28. Ржевский В.В. Новик Г.Я. Физики горных пород. М., 1973.-293 с.

29. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. Изд.е 2-е. М., «Недра», 1976.

30. Druchinin S.V., Izyvunov S.V., "Measured and calculated dielectric permittivity of moist clayey soils", Proceedings of the 6-th Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Bochum, Germany, Sept. 3-7, 2000, pp.P-GR09,2000.

31. Вознесенский A.C., Набатов В.В. Оценка трещинообразования в массиве с гипсосодержащими породами методом регистрации электромагнитного излучения // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2003', №3, с. 3-12.

32. Вознесенский А.С., Набатов Вяч. В., Набатов Вл. В. Методика оценки напряженно-деформированного состояния массива пород методом регистрации электромагнитного излучения // Известия вузов. Горный журнал. 2004, №5, с. 16-23.

33. Курленя М.В., Вострецов А.Г., Кулаков Г.И., Яковицкая Г.Е. Регистрация и обработка сигналов электромагнитного излучения горных пород // Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000.-232 с.

34. Викторов В. В., Кулинич Ю. В., Сиротин А. А. Возмущение электрического и магнитного полей при деформировании и разрушении твердых тел/ИПМ АН СССР. М., 1987. - 56 с.

35. Гохберг М. Б., Мигунов В. А., Похотелов О. А. Сейсмоэлектромагнитные эффекты. М.: Наука, 1989. - 174 с.

36. Воробьев А. А., Завадовская Е. К., Сальников В. Н. Изменение электропроводности и радиоизлучения горных пород и минералов при физико-химических процессах в них// Докл. АН СССР. 1975. -Т. 220, № 1. - С. 82-85.

37. Курленя М.В., Вострецов А.Г., Яковицкая Г.Е. Оценка разрушения горных пород по спектральным характеристикам электромагнитного излучения.// Горная геофизика. Международная конференция., С.-Петербург, Россия, ВНИМИ, 1998.

38. Кулаков Г.И., Кушнир В.И., Кривецкий А.В., Тимоненков Ю.А. Использование явления электромагнитной эмиссии для диагностики состояниягорных пород и материалов. // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород, СибГАУ, Красноярск, 2002.

39. Хачай О.А., Новгородова Е.Н. Электромагнитный мониторинг массива горных пород при разработке месторождения магнезита// Горная геофизика. Международная конференция., С.-Петербург, Россия. — СПб.: ВНИ-МИ, 1998.-С. 71-77.

40. Борисов В.Д. Иерархическая структура электромагнитного излучения при разрушении образцов мрамора.// Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Труды международной конференции. Новосибирск: Изд. Института горного дела СО РАН, 2004 - С. 154-158.

41. Редько Г.В., Лебедкин Л.В., Шувал-сергеев А.Н. Электромагнитные методы скважинной геофизики на рудных и угольных месторождениях.// Горная геофизика. Международная конференция., С.-Петербург, Россия. — СПб.:ВНИМИ, 1998.-С. 201-206.

42. Куксенко B.C., Томилин Н.Г. Электростатические явления при деформировании горных пород.// Физические основы прогнозирования разрушения горных пород, СибГАУ, Красноярск, 2002. С. 9-14.

43. Дьяконов Б.П., Троянов А.К. Сейсмоакустическая и электромагнитная эмиссия при изучении напряженного состояния пород. // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород, СибГАУ, Красноярск, 2002.

44. Хачай О.А., Новгородова Е.Н., Влох К.П., Липин Я.Н., Трехмерные электромагнитные исследования строения и состояния массива горных пород. // Горная геофизика. Международная конференция., С.-Петербург, Россия, ВНИМИ, 1998.

45. Parzen Е. Stochastic processes. Holden day, inc., 1962. - 218 p.

46. Мирошниченко М.И., Куксенко B.C. Излучение электромагнитных импульсов при .зарождении трещин в твердых диэлектриках// ФТТ. 1980.Т. 22, №5.-С. 1531-1533.

47. Финкель В.М., Головин Ю.И., Фарбер Б.Ф. и др. Напряженное состояние и динамика дислокаций вблизи вершины трещины, меняющей скорость роста. ФТТ 1976.-Т. 18, вып. 10. - С. 3162-3164.

48. Warwic J. W., Stoker С., Meyer Т. R. Radio emission associated with rock fracture: possible application to the great Chilean earthquake of may 22, I960// J. Geophys. Res. 1982. - V. 87, N B4. - P. 2851-2859.

49. Гершензон Н.И., Гохберг М.Б., Моргунов B.A., Николаевский В.Н. Об источниках электромагнитного излучения, предваряющего сейсмические события// Изв. АН СССР. Физика Земли.- 1987.-№2.-С. 10-16.

50. Гершензон Н.И., Зилпимиани Д.О., Манджгаладзе П.В. и др. Электромагнитное излучение вершины трещины при разрушении ионных кристаллов//Докл. АН СССР. 1986. - Т. 228, № 1. - С. 75-78.

51. Ямщиков В. С., Шкуратник В. JI. Способ определения напряженного состояния массива горных пород /, В. М. Фарафонов и др. Опубл. в Б.И.-1984.-№ 14. А.с. 1086160 СССР.

52. Курленя М. В., Опарин В. Н., Яковицкая Г. Е. Способ прогноза разрушения массива горных пород/. -Опубл. в Б.И. 1992. -№22. А.с. 1740665 СССР.

53. Курленя М. В., Кулаков Г. И., Опарин В. Н., Яковицкая Г. Е. Способ контроля состояния массива горных пород. А.с. 180026 СССР./ Опубл. в Б.И.-1993.-№9.

54. Кулаков Г. И., Бритков Н. А., Кривецкий А. В. и др. Электромагнитное излучение при разрушении изделий из стекла// Стекло и керамика. 1998.-№9.-С. 7-10.

55. Вознесенский А. С. Системы контроля геомеханических процессов.: Учебное пособие. М.: Издательство МГГУ, 1994, 147 с.

56. Попов В. Н.; Букринский В. А., Бруевич П. Н. и др.; Под ред. Попова В. Н., Букринского В.А.: Геодезия и маркшейдерия. Учебник для вузов. М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004.-453 с.

57. Ямщиков В. С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. Учебник для вузов. М.: Недра, 1982.-296 с.

58. Данилов В.Н. Особенности интроскопии окрестностей горных выработок методом акустической локации". Известия высших учебных заведений горный журнал, № 9,1989.

59. Руководство по контролю мощности потолочины методами подземной интроскопии горных пород. Рук. Ю. Г. Мясников. Подмосковный научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт. Новомосковск, Тульской обл., 1968.

60. Набатов В.В. «Разработка системы геофизического мониторинга состояния целиков и кровли выработок подземного гипсового рудника»: Дисс. на соиск уч. ст. канд. т. н., Москва, 2004,162 с.

61. Шкуратник В.Л., Филимонов Ю.Л. Об использовании акустической эмиссии для определения реолигических параметров и прогноза разрушения каменной соли при ее трехосном нагружении. XVI сессия Российского акустического общества. Москва, ГЕОС,2005,330-335 с.

62. Вознесенский А.С., Эртуганова Э.А., Тавостин М.Н., Вильямов С.В., Распознавание литотипов каменной соли по сигналам каменной соли при ее растворении., Москва, ГЕОС,2005, 336-339 с.

63. Калинов Г.А., Рассказов И.Ю., Искра А.Ю., Куликов Д.А., Харитонов К.О., Акустический измерительно-вычислительный комплекс для геомеханического мониторинга массива пород при ведении горных работ., Москва, ГЕОС,2005,351-354 с.

64. Вознесенский А.С., Тавостин М.Н. Акустическая эмиссия угля в состоянии запредельного деформирования. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. №4. Новосибирск. 2005. с. 3-10.

65. Комплекс для регистрации электромагнитного излучения «Ангел». Руководство по .эксплуатации ЕГ20К.000 РЭ. Часть 1. Санкт-Петербург: ВНИМИ 1998, 18 с.

66. Комплекс для регистрации электромагнитного излучения «Ангел». Руководство по эксплуатации ЕГ20К.000 РЭ1. Часть 2. Санкт-Петербург: ВНИМИ, 2000, 26 с.

67. Вознесенский А. С., Оксенкруг Е. С., Тавостин М. Н. и др. Акустическая эмиссия в каменной соли на стадиях затухающей и установившейся ползучести / Труды V сессии РАО "Проблемы геоакустики. Методы и средства".—М., 1996.

68. Вознесенский А.С., Тамарин Д.В., Набатов Н.Н., Коновалов Е.Н. Электромагнитное излучение и акустическая эмиссия в гипсе при его деформировании. // Горный информационно-аналитический бюллетень. Москва, 2005, №5, с. 83-86.

69. Вознесенский А.С., Тамарин Д.В., Набатов Н.Н., Тавостин М.Н., Акустическая эмиссия при деформировании гипса в сложнонапряженном состоянии. // Сборник трудов. XVIII сессия российского акустического общества. Москва, 2006., с. 264-267.

70. Вознесенский А.С., Эртуганова Э.А., Филимонов Ю.Л. Особенности акустической эмиссии при растворении каменной соли // Газодинамика и напряженное состояние недр земли. Тр. междунар. конфер. Новосибирск, 2004.

71. Вознесенский А.С., Эртуганова Э.А., Филимонов Ю.Л. и др. Влияние примесей на спектры сигналов акустической эмиссии при растворениикаменной соли // Материалы XV сессии Российского акустического общества. Нижний Новгород, 2004.

72. Вознесенский А.С., Тамарин Д.В., Лебедева Л.В., Филимонов Ю.Л. Компьютерное распознавание литологии по скважинным геофизическим измерениям. Международная геофизическая конференция С.-Петербург, 2000, с. 376-378.

73. Сапелкина В. М. Закономерности зонального разрушения горных пород вокруг подземных выработок в условиях больших глубин. Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к. т. н. Владивосток, 2005,24 с.

74. Тамарин Д.В. Оперативный контроль целиков подземных гипсовых рудников методом регистрации электромагнитной эмиссии: Сб. статей Горного информационно-аналитического бюллетеня, М.: изд. МГГУ, 2006, №7,28 с.