Система контроля напряженного состояния горных пород

Авторы патента:

E21C39 - Устройства для определения на месте разработки твердости или других свойств полезных ископаемых, например с целью выбора соответствующих инструментов для добычи

Изобретение относится к горной про мышленности и предназначено дня получения информации о напряженности состояния горных выработок подземных рудников . Цель - повышение достоверности контроля за счет уменьшения регистрации ложных импульсных сигналов Система содержит радиодатчики 1. радиоприемник 2, один из входов которого соединен с генератором 3 качающейся частоты, блок 4 выделения разностной частоты, которого подключены к генераторам качающейся частоты 3 и эталонной частоты 5, генератор 6 стробирующего импульса соединенный с блоком 4 выделения разностной частоты, выход которого подключен к блоку 7 регистрации , генератор 8 пилообразного напряжения триггер 9, счетчик 10 импульсов сигнала радиоприемника и счетчик импульсов 11 генератора пилообразного напряжения , схему 12 И Счетчик 10 подсчитывает импульсы сигналов радиоприемника 2, вызываемые сигналом тдиодатчиков 1 и ложных импульсных сигналов счетчик 11 подсчитывает импульсы обратною хода генератора 8 формируя цикт рабогь1 счетчика 10 После полного заполнения счетчика 1C подается сигнал запуска генератора 6 стробирующего импульса, который останавливает генератор 8 и включает блок 4 выделения разностной частоты, пропорциональной величине смещения горных пород. 3 ил , 1 табл (/) С

СОЮЗ COHf- T(,KVIX социАлистичгских

РЕСГ1УБЛИК (л!)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f(((()

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () (л3 (лЭ ) (д 0 j=»

> (21) 4453043/03 (22) 24. 05. 88 (46) 07.03.91. Бюл. N. 9 (71) Московский горный институт (72) А.С. Вознесенский. Л.Л. Павлов, В.А. Михнюк и В.А. Тарханов (53) 622.35(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1046509, кл. E 21 С 39/00, 1982. (54) СИСТЕМА КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горнои промышленности и предназначено для получения информации о напряженности состояния горных выработок подземнь(х рудников. Цель вЂ” повышение достовернос1и контроля эа счет уменьшения регис(рации ложных импульсных сигналов, Система содержит радиодатчики 1. ради(приемник 2, один иэ входов которого соединен с генератором 3 качающейся частоты, блок 4 выделения разностной частоты, нходь когорого

„„SU „„1633123 А1 подключены к генераторам качающейся частоты 3 и эталонной частоты 5, генератор 6 стробирующего импульса, соединенный с блоком 4 выделения разностной частоты, выход которого подключен к блоку 7 регистрации, генератор 8 пилообразного напряжения, триггер 9, счетчик 10 импульсов сигнала радиоприемника и счетчик импульсов 11 генератора пилообразного напряжения, схему 12 И. Счетчик 10 подсчитывает импульсы сигналов радиоприемника 2, вызываемые сигналом г(здиодатчиков 1 и ложных импульсных сигналов, счетчик 11 подсчитывает импульсы обратного хода генератора 8, формируя цикл рабогь. счетчика

10 После полного заполнения счетчика 10 подается сигнал запуска генератора 6 стpoбирующего импульса, которыи останавливает генератор 8 и включает блок 4 выделения разностной частоты, пропорциональной величине смещения горных пород. 3 ил., 1 табл.

1633123

Изобретение относится к горной промышленности, предназначено для получения информации о напряженном состоянии горных выработок подземных рудников и используется при управлении ходом ведения горных работ, Цель изобретения вЂ” повышение достоверности контроля за счет уменьшения регистрации ложных импульсных сигналов.

На фиг, 1 представлена стоуктурная схема системы; на фиг. 2 и 3 вЂ” временные диаграммы, поясняющие работу системы, Система контроля напряженного состояния горных пород содержит радиодатчики

1, радиоприемник 2, один иэ входов которого соединен с генератором 3 качающейся частоты, блок 4 выделения разностной частоты, входы которого подключены к генераторам 3 и 5 качающейся и эталонной частоты, енератор 6 стробирующего импульса, соединенный с блоком 4 выделения разностной частоты, выход которого подключен к блоку 7 регистрации, генератор 8 пилообразного напряжения, триггер 9, счетчик 10 импульсов сигнала радиоприемника

2 и счетчик 11 импульсов генератора 8 пилообразного напряжения, схему И 12, Один из входов триггера 9 соединен с выходом радиоприемника 2, а другой вЂ” с выходом генератора 8 пилообразного напряжения, выход триггера 9 соединен с входом счетчика 10 импульсов и через схему И 12 вЂ” с входом счетчика 1 импульсов, выход последнего соединен с своим входом разрешения. с другим входом схемы И 12 и с входом счетчика

10 импульсов, выход которого подключен к генератору 6 стробирующего импульса, соединенного с входом управления генератора 8 пилообразного напряжения, выход которого подключен к генератору 3 качающейся частоты.

Система контроля напряженного состояния горных пород работает следующим образом, Радиодатчики 1 включаются периодически. Так, например, длительность паузы может составлять 5 мин, а длительность сигнала 13 (фиг. 2) включения 6 с. Такой режим выбран с целью обеспечения длительной работы радиодатчиков 1 беэ смены источника питания, частота сигнала, излучаемого радиодатчиками 1, пропорциональна величине смещений между двумя точками в шпуре, в которых размещен радиодатчик. В то же время каждый из радиодатчиков 1 работает в своей полосе радиочастот, радиоприемник 2 периодически переключается на полосу каждого радиодатчика и ожидает приема его сигнала 13, после чего переключается на следующую полосу час5

50 тот. При изменении механических напряжений в горных породах в них происходят смещения, что приводит к изменению частоты радиосигнала, излучаемого во время работы радиодатчиков 1. На вход радиоприемника

2 подается напряжение генератора 3 качающейся частоты, изменяющейся во времени по линейному закону в соответствии с изменениями напряжениям 14 генератора 8 пилообразного напряжения. При возрастании пилообразного напряжения 14 к начальному значению на другом выходе генератора 8 появляется сигнал 15 обратного хода, При приеме сигнала 13 одного из радиодатчиков 1 на выходе радиоприемника 2 появляется сигнал 16 в виде импульса. Этим сигналом 16 перебрасывается триггер 9, который возвращается в исходное состояние сигналом 15 обратного хода. Напряжения

17 и 18 на инверсном и прямо л выходах триггера 9 начинают изменяться. Первым перепадом напряжения 18 осуществляется сброс счетчика 11 импульсов 15 генератора

8 пилообразного напряжения, так как в этот момент на входе схемы И 12, соединенном с выходом счетчика 11, логическая "1", При этом счетчики 10 и 11 сбрасываются при подаче на вход R логической "1". Как только напряжение 19 на выходе счетчика 11 изменяется, на его входе R сигнал устанавливается в логический "0", и он вместе со счетчиком 10 импульсов сигнала радиоприемника 2 получает возможность считать импульсы, подаваемые на его вход. Пока на их входах R логическая "1", они не имеют воэможности вести подсчет импульсов. При приеме сигнала 13 радиодатчика 1 импульсы сигнала 16 присутствуют во всех периодах работы генератора 8 пилообразного напряжения. Поэтому на выходе счетчика 10 импульсов гигнала радиоприемника 2 изменяется напряжение 20 до появления логической "1" на выходе счетчика 11 импульсов 15 генератора 8 пилообразного напряжения.

Это изменение напряжения 20 вызывает запуск генератора 6 стробирующего импульса, и на его выходе появляется сигнал 21, 6 которыи вызывает остановку напряжения

14 генератора 8 пилообразного напряжения и пропуск на блок 7 регистрации сигнала 22 с частотой, равной разности частот генератора 3 качающейся частоты и генератора 5 эталонной частоты, Частота этого сигнала содержит информацию о смещениях горных пород и, соответственно, их напряженном состоянии. После окончания сигнала 2 1 генератора 6 стробирующего импульса, происходит дальнейшее изменение напряжения 14 генератора 8 пилообразного на1633123

55 пряжения, и в момент очередного импульса

15 обратного хода счетчик 11 заполняется, и на его выходе появляется логическая "1", запретив подсчет импульсов 15 обратного хода до сброса по входу R, сбросив счетчик

10 и запретив подсчет импульсов сигнала радиоприемника 2, На этом заканчивается цикл проверки, и после прихода следующего импулса он повторяется вновь.

При появлении сигнала 23 импульсной высокочастотной помехи схема работает следующим образом.

Во время работы генератора 8 пилообразного напряжения 24 так же, как и в предыдущем случае, формируются импульсы 25 обратного хода. Так.как сигнал 23 помехи возникает достаточно редко. сигналы 16 на выходе радиоприемника 2 появляются не во всех циклах работы генератора 8 пилообразного напряжения, поэтому изменение сигнала 27 и 28 на инверсном и прямом выходах триггера 9 соответственно происходит также не во всех циклах работы генератора 8 пилообразного напряжения. В то же время счетчик 11 импульсов генератора

8 пилообразного напряжения осуществляет подсчет импульсов 25 обратного хода, и сигнал 31 на его выходе изменяется после подсчета установленного заранее лличества импульсов 25. Так как счетчик 10 импульсов сигнала радиоприемника 2 за это время не заполняется до конца, сигнал 30 на его выходе не изменяется и не запускает генератор 6 стробирующего импульса. При э ом не происходит передачи сигнала с блока 4 выделения разностной частоты на бло, 7 регистрации.

Так как радиопомехи в горных вырабовЂ” ках носят. в основном, импульсный характер или же представляют собой пачки импульсов длительностью до 0,5 с, то предлагаемая система контроля напряженного состояния горных пород позволяет избавиться от значительного количества ложных показаний, что в целом повышает достоверность контроля напряженного состояния горных пород.

Показателем эффективности работы устройства контроля состояния массива горных пород является вероятность регистрации ложных показаний, Чем она меньше, тем лучше работает устройство. Без блока защиты от помех вероятность регистрации ложных показаний Рл вычисляется по формуле

Р =1вЂ”

П где А вЂ” плотность потока помех;

Т вЂ” период обзора;

N вЂ” число циклов обзора эа время кон роля; и вЂ” число циклов обзора за время нахождения радиодатчика во включенном состоянии.

В реальных условиях Я = 0,01 имп/с, T(N-и) = 6 мин, получается значение Pn = 1.

С блоком защиты от помех вероятность регистрации ложных показаний Рм вычисляется по формуле

p6=(1 вЂ” От)П1+ где m вЂ” число защитных циклов счета, Значения Рм в зависимости от m приеедены в таблице.

Расчет произведен для худшего по сравнению с предыдущим случая А = 1 имп/с, Т = 0.3 с.

Таким образом, вероятность искажения помехами показаний без помехозащиты равна единице, в то же время, как видно из таблицы, вероятность регистрации ложных показаний с применением помехоэащиты существенно меньше единицы, т.е. устройство работает значительно лучше. При меньшем il. (как, например, в первом случае) значения Ргг, еще меньше. Наличие в блоке защиты от помех переключателя количества защитных циклов счета m позволит эффективно бороться с регистрацией ложных показаний при возрастании Л, происходящим, например, в случае появления вб.:нэи приемника оборудования. соэдающе о значительные помехи.

Таким образам, система Kонтроля напряженного состояния горных пород обеспечивает повышение помехоустойчивости беспроводнои линии передачи информации, дает озможность прогнозировать возможные обрушения кровли горных выработок и предотвратить аварийные ситуации в подземных рудниках, Формула изобретения

Система контроля напряженного состояния горных пород, содержащая генератор эталоннои частоты, генератор качающейся частоты, блок регистрации, радиодатчики, радиоприемник, один иэ входов которого соединен с генератором качающейся частоты, блок выделения разностной частоты, входы которого подключены к генераторам качающейся частоты и эталонной частоты, генератор стробирующего импульса, соединенный с блоком выделения разностной частоты, выход которого подключен к блоку регистрации, отл и ча ю ща я ся тем, что, с целью повышения достовернос"и контроля за счет уменьшения регистрации ложных импульсных сигналов, она снабжена

1633123

8,2 10

1,22 10

3,17 10

4.7 10

0,158

Рпб

Фиг. 5

Составитель В.Салащенко

Редактор О.Головач Техред М.Моргентал Корректор И,Муска

Заказ 603 Тираж 298 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 генератором пилообразного напряжения, триггером, счетчиками импульсов сигнала радиоприемника и импульсов генератора пилообразного напряжения, с входом разрешения схемой И, при этом один из входов триггера соединен с выходом радиоприемника, другой выход соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход триггера соединен с входом счетчика импульсов сигнала радиоприемника и через

7б

1У

N схему И вЂ” с другим входом счетчика импульсов генератОра пилообразного напряжения, выход счетчика соединен со своим входом разрешения, с другим входом схемы И и с

5 входом счетчика импульсов сигнала радиоприемника, выход которого подключен к генератору стробирующего импульса, соединенного с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого под16 ключен к генератору качающейся частоты.

Система контроля напряженного состояния горных пород

Изобретение относится к орному делу Цель изобретения - повышение ючности

Способ определения сдвижений массива горных пород // 1633121

Изобретение относится к горн OMV депу Цель - повышение надежности опредепе ния угловых параметров сдвижения До начала отработки верхнего горизонта месторождения на земной поверхности закладывают профильные линии реперов первой очереди Данные профильные линии ориентируют по простиранию и вкрест простирания залежи Определяют смещения реперов при отработке верхнего горизонта и устанавливают форму мульды сдвижения и направления ее осей Направления осей мульды совпадают с направлениями действия главных iоритонтзльных напряжении в массиве По данным направпениям распо- Лглают профильные пинии рг терпг 2-й оче реди По смешениям реперов .

Способ регистрации образования трещин и устройство для его осуществления // 1633120

Изобретение относится к горному делу

Устройство для измерения физических характеристик массива горных пород // 1633119

Изобретение относится к горному делу Цель изобретения - повышение точности измерений Перфорированный замкнутый цилиндрический корпус выполнен ь вчде секций (С) 1-5, герметично соединенных переходниками

Устройство для установки скважинных реперов // 1631172

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования сдвижения горных пород Цель - улучшение качества и надежности установки скважинных кольцевых реперов

Устройство для полевых испытаний горных пород // 1629535

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения физико-механических характеристик горных пород

Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах // 1629534

Изобретение относится к горному делу„ Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения

Устройство для оценки напряженного состояния массива горных пород // 1629533

Способ определения положения зоны максимума напряжений в краевой части тонкого угольного пласта // 1629532

Изобретение относится к горному делу

Способ испытания образцов горных пород на растяжение и устройство для его осуществления // 1627698

Способ натурного определения сдвиговых характеристик грунтов на оползневых склонах // 2101417

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения прочности грунтов на сдвиг на оползневых склонах при проведении крупномасштабных инженерно-геологических (оползневых) съемок на ранних стадиях проектирования для обоснования схем инженерной защиты территории от опасных геологических явлений с прогнозами оползней

Скважинный репер // 2103504

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для измерения деформаций в массиве горных пород

Способ оценки предельного напряженного состояния горных пород и устройство для его осуществления // 2106493

Изобретение относится к годному делу и может быть использовано для решения различных геомеханических задач, в частности, прогнозирования статической и динамической устойчивости горных выработок, пройденных, главным образом, в горных породах осадочного происхождения

Способ определения иерархического ряда размеров компонентов литосферы земли // 2116443

Способ контроля и прогноза прочности твердеющих закладочных массивов // 2127366

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и позволяет решить задачу осуществления долговременного контроля за прочностью твердеющей смеси, оптимизации ведения горных работ с одновременным упрощением конструкции датчика и методики измерений

Способ определения количества полезного ископаемого в массиве горных пород // 2130548

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам определения количества полезного ископаемого в массиве горных пород

Модель трещиноватого горного массива, вскрытого скважиной // 2134346

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в области лабораторных исследований процесса цементации трещиноватых горных пород

Устройство непрерывного контроля напряженного состояния и степени удароопасности краевых зон массива горных пород // 2134783

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для непрерывного контроля с дневной поверхности состояния массива горных пород

Способ определения изменений напряженного состояния массива горных пород во времени и устройство для его осуществления // 2135770

Изобретение относится к строительству, горному делу и экологии, в частности к регулированию процессов изменений механического состояния массивов грунтов и горных пород

Способ выявления сейсмически опасного горного массива // 2137919

Изобретение относится к сейсмологии и может быть использовано для выявления потенциальных очагов мелкофокусных поверхностных землетрясений на площадках предполагаемого строительства или в населенных пунктах