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
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.
Полный текст