Обоснование и разработка ультразвукового корреляционного метода диагностики структуры и напряженного состояния массива в окрестностях горных выработок

Цель: выявление закономерностей влияния структурных неоднородностей и напряжений на корреляционные характеристики распространяющегося в геосреде ультразвукового сигнала в виде стационарного случайного шума, обоснование и разработка метода диагностики состояния массива в окрестностях горных выработок. Показано, что недостатки традиционных ультразвуковых скважинных методов диагностики состояния массива в окрестностях выработок обусловлены использованием импульсных акустических сигналов в качестве зондирующих и скорости их распространения в горных породах в качестве информативного параметра контроля. Изучены теоретические предпосылки ультразвуковой диагностики состояния приконтурного массива на основе использования шумовых зондирующих сигналов и их корреляционной обработки после прохождения исследуемой области геосреды. На основе компьютерного и физического моделирования установлены закономерности влияния строения, структурных неоднородностей геосреды и ее напряженно-деформированного состояния на корреляционные характеристики шумового непрерывного стационарного сигнала. Обоснованы наиболее эффективные схемы, а также информативные параметры скважинных ультразвуковых корреляционных измерений в приконтурном массиве. Проведена оценка чувствительности этих параметров по отношению к дефектам структуры и изменению напряженного состояния горных пород. Предложено качественное объяснение установленной экспериментально возможности прозвучивания ультразвуковыми шумовыми сигналами более значительных баз геоматериала, чем импульсными. Обоснованы принципы аппаратурного обеспечения ультразвукового корреляционного метода геоконтроля, с учетом которых реализован аппаратно-программный комплекс этого обеспечения. Обоснованы способы ультразвукового корреляционного каротажа и межскважинного прозвучивания приконтурного массива, обеспечивающие высокую точность и надежность выявления в нем структурных неоднородностей, а также минимизацию помехового влияния на результаты диагностики НДС-различий в базах контроля и контактных условиях преобразователей с геосредой в двух акустических измерительных каналах. Проведены натурные испытания скважинного ультразвукового корреляционного метода геоконтроля в шахтных условиях, подтвердившие его высокую эффективность при оценке структурной неоднородности и пространственного распределения напряжений в приконтурном массиве. Разработана методика структурной диагностики массива в окрестностях горных выработок на основе ультразвуковых каротажных измерений с использованием шумовых сигналов и их корреляционной обработки, которая передана для практического использования ряду научных институтов, занимающихся проблемами геоконтроля.