Статья

Наименование	Усовершенствование датчика, зонда и методики электроемкостной интроскопии горных пород
Авторы	Бабиюк Г. В., д. т. н., проф. Смекалин Е. С., к. т. н., доц. Пунтус В. Ф., ст. преп.
Раздел	Науки о земле
Год	2021	Выпуск	65	Страницы	5 - 15
УДК	622.831.3,622.817.45			EDN	UWJCNJ
Аннотация	Статья посвящена лабораторным исследованиям электроемкостного метода определения неоднородности массива горных пород. Экспериментально установлены основные факторы, влияющие на показания прибора, и выявлены конструктивные недостатки зонда, снижающие точность измерений. Разработана новая конструкция электроемкостного датчика и зонда интроскопа, а также предложена и апробирована оригинальная методика измерений трещинной пустотности горных пород вокруг выработок.
Реферат	Цель. Экспериментальное исследование влияния различных факторов на результаты определения параметров трещиноватости горных пород электроемкостным методом и совершенствование приборно-методического обеспечения для повышения достоверности измерений. Методика. Исследования проводились в лабораторных условиях на стенде, представляющем собой цилиндрический фрагмент массива, по оси которого размещался шпур с измерительным зондом прибора. Посередине шпура располагалась изучаемая неоднородность в виде контакта двух сред или одиночной трещины (либо их системы). В качестве сред выбраны: воздух, для которого диэлектрическая проницаемость равна εr = 1; сухой кварцевый песок (εr = 4,69…5,06); щебень, имитирующий сильно нарушенный массив с коэффициентом разрыхления kp = 1,65, из дробленого аргиллита; модельный материал, воспроизводящий однородный ненарушенный массив со значением диэлектрической проницаемости среды εr = 8…12, характерной для однородной поликристаллической горной породы. Частота сигнала А в моделях после полного высыхания материала измерялась электроемкостным преобразователем, в состав которого входит зонд и измерительный блок в виде цифрового частотомера с диапазоном измерения частоты от 0,1 до 9999,9 кГц. Шаг передвижки зонда составлял 1 см, при этом фиксировались показания прибора и положение зонда относительно задаваемой неоднородности. Результаты. В результате исследований выявлены существенные недостатки базового метода электроемкостного каротажа шпуров, которые приводят к снижению достоверности результатов измерений. Предложена новая конструкция электроемкостного датчика в виде двух спирально намотанных медных полос, что позволяет повысить точность измерений за счет более равномерного распределения электрического поля по длине датчика. Разработана новая конструкция зонда интроскопа с внутримером, что также повышает точность измерений за счет учета величины диаметра шпура и устранения влияния эксцентриситета путем прижатия датчика к породной стенке. Научная новизна. Для усовершенствованной конструкции датчика интроскопа получена эмпирическая зависимость, позволяющая учесть влияние на его показания изменения диаметра по длине шпура, что позволяет повысить достоверность информации при определении нарушенности породного массива. Практическая значимость. Новая конструкция электроемкостного датчика в виде двух спирально намотанных медных полос позволила добиться более равномерной чувствительности по его длине, что исключает необходимость точного позиционирования центра измерительного датчика относительно трещины, так как достаточно, чтобы трещина находилась в пределах его рабочей зоны, что значительно повышает точность замеров и упрощает интерпретацию результатов замеров в натурных условиях.
Ключевые слова	массив горных пород, выработка, шпур, электроемкостный каротаж, трещинная пустотность, интроскоп, измерительный зонд, датчик, диаметр шпура.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Ямщиков, В. С. Контроль процессов горного производства [Текст] / В. С. Ямщиков. — М.: Недра, 1989. — 446 с. 2. А. с. 1794253 СССР, МКИ G01V 3/18. Способ определения неоднородностей массива горных пород [Текст] / Г. Г. Литвинский, В. А. Касьянов; Коммунарский горно-металлургический институт. — № 4790255/25; заявл. 08.02.90; опубл. 07.02.93, Бюл. № 5. 3. Литвинский, Г. Г. Измерение структурных неоднородностей массива при сооружении выработок [Текст] / Г. Г. Литвинский, В. А. Касьянов // Технология, механизация и организация строительства горных выработок. — Кемерово: КПИ, 1988. — С. 100–107. 4. Касьянов, В. А. Исследование и разработка электроемкостного метода измерения трещиноватости пород вокруг горной выработки [Текст]: дис. … канд. техн. наук: спец. 05.15.02; 05.15.11 / В. А. Касьянов. — ДГМИ: Алчевск, 1997. — 166 с. 5. Бабиюк, Г. В. Исследование, совершенствование и использование электроемкостного метода для оценивания проявлений горного давления вокруг выработок [Текст] / Г. В. Бабиюк, В. Ф. Пунтус, М. А. Диденко // Проблеми гірського тиску: збірник наукових праць. — Донецк: ДонНТУ, 2012. — Вип. № 1 (20)–2 (21). — С. 10–57. 6. Пат. № 57376 Україна, МПК (2011.01) G01V 3/18. Електроємнісний інтроскоп для масиву гірських порід [Текст] / М. О. Діденко, Г. В. Бабіюк, В. Ф. Пунтус. — № U2010 09387; заявл. 26.07.10; опубл. 25.02.11, Бюл. № 4.
Полный текст