В онлайне: 3 (гостей - 3, участников - 0)  Вход | Регистрация

 
УДК 622.013

Комплекс объемной разведки горизонтов "СИРЕНА"


Неделин Д.Ю., Леонов Н.Н., магистранты, Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Зондирование объектов в грунте имеет свои особенности, цели и задачи. В статье рассматривается как помощью комплекса "СИРЕНА", повысить безопасность работ под землей, количество вынимаемой руды, качество кристаллосырья.

Зондирование объектов в грунте имеет свои особенности, цели и задачи. Поэтому георадиолокация давно выделилась в отдельную быстро развивающуюся область радиотехники и радиофизики. Георадиолокация включает в себя такие области знания и технологии, как исследование распространения радиоволн в грунтах, разработка сверхширокополосных импульсных антенн, конструирование электронных блоков георадаров, обработка сигналов и изображений. Прогресс в области компьютерных технологий привёл в последнее время к бурному развитию георадиолокации. Новые быстродействующие компьютеры используются для обработки результатов зондирования всё более совершенными методами, а также и для наглядной визуализации полученных изображений. С помощью георадаров решается множество практически важных задач. Некоторые из основных приложений следующие: зондирование верхних геологических слоёв грунта, поиск и картографирование подземных коммуникаций, труб, кабелей, нахождение карстовых полостей, зон разуплотнения на строительных площадках, опережающий контроль состояния грунта впереди забоя строящихся тоннелей, контроль автодорожного и железнодорожного полотна, дефектоскопия строительных конструкций, гуманитарное разминирование, применение в археологии, криминалистике, гляциологии. Во многих практических задачах геологоразведочных работ непосредственное исследование грунтового массива путём скважинной разведки оказывается невозможным или очень дорогостоящим.

Ряд направлений геологоразведочных работ и строительства, где использование георадаров является крайне необходимым, следующий: разведка и добыча кристаллосырья, опережающий контроль геомассива при проходке горных выработок, микротоннелирование, контроль автодорожного покрытия. Разведка и добыча кристаллосырья осложнены тем, что кристаллоносные полости и жилы встречаются в крепких вмещающих породах.

Использование георадара для опережающего контроля геомассива при проходке горных выработок, тоннелей и коллекторов позволит резко уменьшить затраты геологоразведочных работ и повысить безопасность проходки. В тех случаях, когда в кровле подземных выработок для поддержания вышележащих водонасыщенных пород оставляется защитная потолочина, георадар эффективно используется для контроля ее мощности. Необходимость постоянного зондирования впереди проходческого щита также связана с опасностью разрушения подземных коммуникаций, не нанесённых на геологические разрезы. При разрушении газопроводных или водопроводных труб, высоковольтных кабелей могут произойти серьёзные аварии с человеческими жертвами.

В ходе анализа метода георадарной обработки был разработан универсальный комплекс сочетающий в себе прибор ультразвукового зондирования и комплекс тепловизионного обследования впереди лежащего горизонта.

Как видно из представленных выше данных, основной причиной несчастных случаев в забое, является внезапный выброс или разрушение газового кармана проходческим комбайном. Подобное разрушение приводит к компрессионному взрыву в ограниченном пространстве, который в свою очередь разрушает на своем пути все оборудование и принося не совместимые с жизнью травмы рабочим.

Для предотвращения подобных случаев при проходке горных выработок, была предложена конструкция тепловизионно-ультразвуковой установки под рабочим названием "Сирена". В отличие от установок георадарного сканирования эта установка имеет ряд преимуществ. Которые будут рассмотрены ниже. Установка ультразвукового комплекса и тепловизора вместе дает возможность определения пустот заполненных газом, геологических нарушений [1].

Для доказательства этого сравним георадарный метод и ультразвуковой поиск. Укажем основные достоинства и недостатки обоих методов.

1) Сравним методы с точки зрения ослабления сигналов за счёт затухания в средах. Поглощение радиоволн сильно зависит от типа и влажности грунта. В случае высокопроводящей сильно увлажнённой почвы зондирование георадарами может проводиться на крайне малые расстояния - не более 1-2 м.

Акустические методы зондирования, наоборот, характеризуются в случае влажной почвы слабым поглощением звукового сигнала. Таким образом, эти два основных метода зондирования дополняют друг друга. Применение же вместе с ультразвуковым комплексом тепловизора дает повышенный результат превышающий результаты георадара.

2) Следующий фактор - необходимость обеспечения плотного контакта излучателей и приёмников с грунтом. В случае акустических методов этот фактор является весьма существенным. Скорости распространения акустических волн и плотности воздуха и грунта очень сильно различаются. Для электромагнитных волн различие волнового сопротивления при распространении волн в воздухе и грунтах не так велико, и коэффициент прохождения больше. При использовании георадара также обычно требуется обеспечивать плотный контакт между антеннами и грунтом. При применении комплекса "Сирена" снижение неточностей из за неплотно прижатой антенны снижается на 30-32%.

3) При плотном контакте акустического излучателя с грунтом уровень излучения в воздух относительно невелик. При зондировании георадаром относительный уровень излучения в воздух обычно больше, чем при акустическом зондировании. Поэтому в георадарном методе зондирования для уменьшения радиоизлучения в обратном направлении используют специальные экранированные антенны при работе в тоннелях.

Теперь рассмотрим тепловизорную аппаратуру. Тепловизор - устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее (или в памяти) тепловизора как цветовое поле, где определённой температуре соответствует определённый цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в объектив поверхности.

В наиболее бюджетных моделях тепловизоров, информация записывается в память устройства и может быть считана через интерфейс подключения к компьютеру. Такие тепловизоры обычно применяют в паре с ноутбуком или персональным компьютером и программным обеспечением, позволяющим принимать данные с тепловизора в режиме реального времени.

При соединении тепловизора и ультразвуковой трубки появляться возможность впереди лежащего грунта на глубины от 1 до 6 метров. Что позволяет производить исследование перед каждой сменой. При норме проходки в смену 3-4 метра по углю и 2-3 метра по породе. Данный метод позволяет с точностью 79-92,5% обнаружить камеры с газом и нарушения геологические, водоносные породы и принять соответствующие методы.

Так же возможна модернизация комплекса путем присоединения тепловизорной камеры. При соединении тепловизора и ультразвуковой трубки появляться возможность впереди лежащего грунта на глубины от 1 до 6 метров. Что позволяет производить исследование перед каждой сменой. При норме проходки в смену 3-4 метра по углю и 2-3 метра по породе. Данный метод позволяет с точностью 79-92,5% обнаружить камеры с газом и нарушения геологические, водоносные породы и принять соответствующие методы.

Библиографический список

  1. С.В. Изюмов Теория и методы геолокации/ С.В. Дручинин, А.С. Вознесенский - М.: Издательство "Горная книга", Издательство Московского государственного горного университета, 2008. - 196 с: ил.
  2. Сайт, посвященный георадарам. URL: http://www.georadary.ru/ (дата обращения: 22.12.2012)
  3. Геофизпроект - новые возможности в строительстве, геофизических исследованиях, геологии, археологии. URL: http://www.georadar.com.ua/ (дата обращения: 22.12.2012)



24.12.12 09:58 | Дмитрий (гость)
Корпус установки выполняется в двух вариантах. Первый устанавливается на разрабатываемый проходческий двухзвенный комбайн, что позволяет увеличивать производительность и безопасность. Второй вариант, переносное устройство весом 5 кг, предназначенное для переноски одним человеком. При использовании второго варианта, во время смены бригад рабочих производится мониторинг груди забоя, на выявления пустот, напряжений, и газовых карманов. То есть производительность в данном случае опять же не страдает.
Корпус обоих вариантов исполняется с внутренними зазорами, и заполнением кварцевым песком. Объектив тепловизора выполнен из ударопрочного негорючего пластика. Элементы питания прибора установлены в специальных закрываемых нишах. На корпусе имеются ребра жесткости препятствующие воздействию внешней среды.

23.12.12 17:30 | Владимир Петрович (участник)
Данная установка выполняется во взрывозащищенном исполнении? Насколько ее применение влияет на прерывность проходки, т.е на производительность?

Все комментарии (2)

 

Разделы конференции

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.