Початок використання методу ультразвукової геолокації відноситься до 40-х років, коли при морських роботах з ехолотом було виявлено, що в деяких випадках, крім рельєфу дна моря, на ехограма реєструється товщина донних опадів і їх будова.
З кожним роком сфера застосування ультразвуку в гірничій справі розширюється. Ультразвукова апаратура нині зайняла вже чільне місце в арсеналі засобів як практичної, так і теоретичної геології.
<Собирать по крупинкам> - це вираз прийшло в російську мову від золотошукачів. Їх виснажлива праця на промиванні золотоносного піску винагороджував всього лише маленькою дрібкою благородного металу. Та й знаряддя виробництва у них були примітивними: лопата, кирка, лоток. Зараз все інакше - працюють сучасні механізми, але і вони не можуть вирішити всі питання. Наприклад, як дізнатися, скільки ще залишилося золотоносного піску при розробці дренажних котлованів? Раніше такі вимірювання робили за допомогою спеціальної рейки. Орієнтовними підрахунками істотно позначалася на продуктивності обладнання і вартості розробки. Тепер такі вимірювання роблять методом звуковий і ультразвукової геолокації.
У Гірському інституті імені Г. В. Плеханова розроблений ультразвуковий прилад для <просматривания> дна дренажних котлованів, залитих водою. Прилад визначає не тільки глибину котлованів, але і шари пухкого піску до підстилаючого грунту.
Ультразвук взяли на озброєння в гірничорудній і вугільній промисловості. Ультразвукові коливання значно послаблюються при поширенні в пластах кам'яного вугілля і незрівнянно менше - при поширенні в породах, супутніх кам'яного вугілля, таких, як глинистий сланець, піщаник, вапняк. Ультразвуковий пристрій допомагає відрізняти вугілля від інших гірських порід, між якими знаходиться вугільний пласт. Цей пристрій дозволяє автоматизувати процес видобутку вугілля в шахтах, судити не тільки про склад порід, вугілля, а й визначати межі пласта, наявність тріщин і сторонніх включень.
Для розвідки вугільних пластів застосовують ультразвуковий датчик <уголь - порода>. Ультразвукові коливання частотою 50 кілогерц, порушені в випромінювачі, через концентратор передаються в досліджувану породу у вигляді сферичних поздовжніх і кругових поверхневих хвиль. Досягаючи приймача, вони збуджують в ньому коливання, і в обмотці наводиться електрорушійна сила. Інтенсивність коливань, які досягли приймача при незмінній відстані між ним і випромінювачем, залежить від пружних характеристик і фізичного стану середовища. За величиною електричного сигналу в приймачі, тобто по відхиленню стрілки на індикаторі, можна судити про пружні властивості середовища, а отже, виявляти вугільні пласти. Вимірювання в лабораторних умовах, а також безпосередньо в умовах залягання гірських порід проводяться за допомогою сейсмоскоп УЗС-2, ІПА-59 УЗС-2-60, ЛС-1, JIC-2 та ін. Більш досконалі і мають кращі характеристики сейсмоскоп типу JIC
Нафтовики теж використовували акустичні метод при пошуках нафти і газу. Робиться це так. У передбачуваному районі залягання корисних копалин про переводять вибух. Поширюючись в земній корі, звукові і ультразвукові хвилі проходять різні її шари У деяких шарах хвилі поглинаються, від інших ділянок вони відображаються і повертаються до приймачів, встановленим на поверхні землі. На плівці самописця записується інформація про склад і будову досліджуваної ділянки земної поверхні. Ця інформація дає можливість судити про наявність чи відсутність тут покладів нафти і газу. Метод звукоразведкі весь час удосконалювався. Перш, наприклад, на розшифровку плівки самописця йшло багато часу. Тепер це робить автоматична апаратура. Вона швидко розшифровує кодограми і видає необхідну інформацію.
Для визначення тиску газу безпосередньо в стовбурі працює свердловини використовують ультразвуковий глибинний прилад УГП-1. Цікавить фахівців тиск автоматично записується на електротермічну папір при спуску приладу в свердловину і під час підйому. Робоча частота приладу 5,6 мегагерци; режим роботи імпульсний, робочий тиск 309,96 кгс / см2.
У Куйбишевському інституті Гіпровостокнефть розробили ультраакустіческій метод дослідження нафти, взятої на великих глибинах, і розробили ультразвуковий прилад, за допомогою якого визначається тиск насичення забійній нафти. Точність цього найважливішого параметра значно зросла і потрібно всього 10 хвилин замість 5-6 годин, як це було раніше.
У нафти міститься парафін. Він відкладається на стінках підйомних труб, в результаті чого продуктивність свердловини знижується. Щоб попередити відкладення парафіну, застосовують кілька методів. Найбільш простий і перспективний з них - ультразвукової. ультразвукові коливання викликають коливання молекул нафти, що призводить до її розігріву. А це в свою чергу запобігає відкладання парафіну на стінках труб. Процес обробки ультразвуком може бути безперервним або періодичним.
Неодмінною технологічним елементом буріння свердловин на газ або нафту є глинистий розчин. Його нагнітають в свердловину під великим тиском і таким чином <вымывают> з неї роздроблену породу. Розчин повинен мати постійну консистенцію. Особливо небезпечний загуслий розчин: тоді він сприяє утворенню вузьких пробок, а це вже ЧП - надзвичайна подія. Як правило, таку пробку буває важко ліквідувати, та й часу на це йде багато. Глинистий розчин запобігає також обвали при проходці свердловин в нестійких породах. Словом, від його якості залежить багато чого. Чим краще глинистий розчин, тим коротше терміни отримання нафти з уже готових свердловин. Зазвичай необхідні якості йому надають за допомогою хімічних реагентів. Але це дорого і не завжди вдається поліпшити всі показники. На кафедрі буріння нафтових і газових свердловин Куйбишевського політехнічного інституту для приготування глинистого розчину застосували ультразвук. Було виготовлено установку, в якій глинистий розчин добре перемішується і стає стійким до загустіння.
На цьому не обмежуються галузі використання ультразвуку у вугільній, нафтовій та гірничорудної промисловості. Гірники, наприклад, застосували ультразвук для боротьби з концентрацією метану у покрівлі гірничих виробок. В якості випромінювача була використана сирена, яка створює потужні ультразвукові коливання. Потік ультразвукових хвиль, спрямованих назустріч рухається метанового потоку, викликає поздовжні коливання частинок газу. В результаті частки метану під впливом ультразвукового поля розсіюються, що і призводить до знищення вибухонебезпечного шару або скупчення.
Деякі руди бідні цінними компонентами і не можуть без збагачення бути сировиною для хімічних і металургійних заводів. В подрібненої руді зазвичай міститься один-два відсотка металу, а в збагаченої - в десять, а то й в двадцять разів більше. Співробітники Інституту збагачення і металургії Академії наук Казахської РСР розробили ультразвуковий спосіб збагачення руд кольорових металів. Суть його в тому, що під впливом ультразвукових коливань дрібні крапельки хімічних реагентів - збирачів - обволікають частинки корисних мінералів, роблячи їх несмачіваемих, разом з бульбашками повітря вони по- 'тому спливають на поверхню. Верхній шар пульпи знімають і, пропустивши через фільтри, направляють на металургійний завод для виплавки металу.
Ультразвуковий метод збагачення руд можна використовувати не тільки при виплавці кольорових металів. Перспективи застосування ультразвуку в процесах збагачення досить привабливі. Відомо, що механізація видобутку вугілля при загальному позитивному ефекті призводить до деяких негативних наслідків, зокрема багато вугілля кришиться, перетворюється в пил. Ось і виникла необхідність в її збагаченні, щоб не допустити марнотратного ставлення до найціннішого природного палива.
Існують два способи збагачення - флотационний і ультразвуковий. Перевага другого в тому, що він економічно більш вигідний. В його основі лежить вже згадуване в книзі явище коагуляції, сам спосіб так і називається - збагачення способом виборчої коагуляції. Ультразвукові коливання викликають коагуляцію, тобто злипання або укрупнення вугільних зерен, в той час як зерна порожній породи не злипаються, а отже, і не збільшуються в розмірах. На спеціальних ґратчастих пристосування відокремлюють вугілля від породи.
Гірники застосували ультразвук для контролю карбонатних порід сировини в цементній та інших галузях промисловості. Застосовувані в даний час хімічні та інші методи контролю вимагають значних витрат і коштів при обмеженій кількості проб. Ультразвуковий імпульсний метод в цьому плані має безсумнівні переваги - він більш точний і виробляється набагато швидше. За характером поширення ультразвукових хвиль можна судити про властивості порід, їх внутрішню структуру і відбуваються в ній зміни. Переваги ультразвукового методу перед іншими полягають в тому, що зразки не руйнуються, випробування проводяться швидко з негайним отриманням результатів. Крім того, випробування можна повторювати багаторазово, що додає особливу достовірність отриманих результатів.
Нове застосування ультразвуку знайшли геофізики. Вони запропонували використовувати звукові і ультразвукові хвилі для виявлення підземних пустот. Люди, обживаючи планету, все глибше проникають в надра. З року в рік зростають їхні підземні володіння - рудники, шахти, траси метрополітену. Тут можливі всякі неожіданності- обвал в шахті, просідання грунту в підземному коридорі і т. Д. Подібні неприємності бувають найчастіше через наявність пустот в земних товщах, форма яких нагадує зазвичай капелюшок гігантського гриба. Сферичний звід з часом тріскається і руйнується, а в підсумку - обвал. Як же виявити порожнечі? Звичний і давно використовуваний спосіб - буріння, а це трата часу і коштів, подорожчання будівництва. Ось чому ідея ультразвукової і звукової геолокації виявилася дуже доречною. На поверхні землі досліджуваної ділянки встановлюють кілька чутливих п'єзоелектричних приймачів з пультом управління і індикаторним пристроєм. Осторонь від установки підривають на деякій глибині невеликий заряд. Звукові хвилі пронизують товщу земної кори, відбиваючись від різних порід. Приймальний пристрій фіксує відбиті хвилі на магнітній стрічці і фотопапері. У порожнечу звукові хвилі потраплять, як в пастку, і назад не повернуться, стало бути, приймальний пристрій ніякої записі не зробить (або якщо і зробить, то так, що теж повинна буде насторожити дослідників). Виявлену порожнечу в товщі землі можна або ліквідувати, закачавши в неї воду разом з порожньою породою шахтних і гірничих виробок, або перетворити в сховище газу.
Розміри підземних камер і печер вчені вираховують лише теоретично. Фахівці одного з ленінградських інститутів вперше створили ультразвуковий локатор <Луч>, який швидко і точно визначає розміри пустот на соляних розробках. Прилад опускають в підземну вироблення, де він випромінює ультразвукові хвилі. Поширюючись, хвилі відбиваються від стінок підземної ємності і потім приймаються спеціальним реєструючим пристроєм. Прилад автоматично веде зйомку, записує і передає дані про горизонтальному перетині порожнини.
Кінологія в Саратові
Розкрутка і просування
Миючі засоби в широкому
асортименті для ручної професійної мийки серії Фаворит та клінінгу
Автохімія для профі