Способ сейсмоакустического распознавания удароопасного состояния массива горных пород и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горной промети и м. б. использовано для безопасного ведения горных работ на месторождениях, отнесенных к категории удароопасных. Цель изобретения - повышение надежности определения момента времени перехода контролируемого участка массива горных пород вудароопасное состояние. В процессе контроля состояния массива по параметрам сейсмоакустической эмиссии (САЭ) на стадии возникновения неустойчивого состояния , диагностируемого по одновременному не менее, чем двукратному увеличению коэффициентов вариации длительности и времени ожидания сигналов САЭ, осуществляется периодическое акустическое зондирование контролируемого участка массива. В случае увеличения коэффициентов вариации времен длительности, времени ожидания сигнала САЭ и пробега зондирующих упругих волн относительно исходных значений неустойчивое состояние обеспечивают как стадию возникновения опасного неустойчивого состояния и вводят распознавание сейсмоакустических сигналов для выделения сигналов разрушения. Появление и рост активности тих сигналов свидетельствует о переходе контролируемого участка в удароопасное состояние. Способ осуществляют устройством, содержащим приемные датчики, усилители АЦП, запоминающее устройство, блоки определения времени пробега и разности времен прихода сигналов САЭ, времени ожидания сигналов САЭ и их длительности, определения коэффициентов вариации параметров САЭ, диагностики неустойчивого состояния, опасного неустойчивого состояния, формирования предупредительного сигнала, распознавания сигналов разрушения массива, определения координат сигналов САЭ и блок управления с источником акустического зондирования. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. w Ё о ел Ю о о Ю

СОРОЗ СОBE.ТСКИХ

СОЦИЛЛИС1 ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475771/03 (22) 23.08.88 (46) 30.05.91, Бюл. N. 20 (71) Институт физики и механики горных пород АН КиргССР (72) И. А. Торгоев, Ю. Г. Алешин и М. Н, Лейцин (53) 622.832(088,8) (56) Огиенко В, А. Применение сейсмоакустической аппаратуры "Гроза-4" для диагностики и прогнозирования горных ударов на СУБРе. — Цветная металлургия, 1984. М

10, с. 21 — 23, Авторское свидетельство СССР

Нг 1348516, кл, Е 21 С 39/00, 1987. (54) СПОСОБ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО

РАСПОЗНАВАНИЯ УДАРООПАСНОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной промсти и м, б, использовано для безопасного ведения горных работ на месторождениях, отнесенных к категории удароопасных.

Цель изобретения — повышение надежности определения момента времени перехода контролируемого участка массива горных пород в удароопасное состояние. В 1роцессе контроля состояния массива по 11араметрам сейсмоакустической эмиссии (САЭ) на стадии возникновения неустойчивого состояния, диагностируемого по одновременИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для обеспечения безопасного ведения горных работ на месторожден ия х, отн есенных к категории удароопасных.. Ы 1652609 А1

>s Е 21 F 5/00, Е 21 С 39/00 ному не менее, чем двукратному увеличению коэффициентов вариации длительности и времени ожидания сигналов САЭ. осуществляется периодическое акустическое зондирование контролируемого участка массива. В случае увеличения коэффициентов вариации времен длительности, времени ожидания сигнала САЭ и пробега зондирующих упругих волн относительно исходных значений неустойчивое состояние обеспечивают как стадию возникновения опасного неустойчивого состояния и вводят распознавание сейсмоакустических сигна-. лов для выделения сигналов разрушения.

Появление и рост активности: тих сигналов свидетельствует о переходе контролируемого участка в удароопасное состояние.

Способ осуществляют устройством, содержащим приемные датчики, усилители АЦП, запоминающее устройство, блоки определения времени пробега и разности времен прихода сигналов САЭ, времени ожидания сигналов САЭ и их длительности, определения коэффициентов вариации параметров

САЭ, диагностики неустойчивого состояния, опасного неустойчивого состояния, формирования предупредительного сигнала, распознавания сигналов разрушения массива, определения координат сигналов САЭ и блок управления с источником акустического зондирования. 2 с. п. ф-лы, 1 ил, Цель изобретения — повышение надежности определения момента времени перехода участков массива горных пород в удароопасное состояние.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.

1 "52699

Устройство сейсмоакустического распозн вания удараопасн го состояния м;-.ссива горных пород содержит приемные датчики 1. подключенные через соответствующие усилители 2 и аналого-цифровые преобразователи 3 к запоминающему устройству (ЗУ) 4. Выходы 3У подключены соответственно к блоку 5 определения времени пробега и разности времен прихода СА сигналов. блоку б определения времени ожидания СА сигналов и блоку 7 определения длительности сигналов. Выходы блоков 5 — 7 подключены к входам блока

8 определения коэффициентов вариации регистрирующих параметров перныи выход которого подключен к блоку 9 диагностики неустойчивого состояния, а второй выход соединен с входом блока 10 диагностики опасного неустойчивого состояния, выходы которого подключены соответственно к блоку 11 формирования предупредительного сигнала и к второму входу блока

12 распознавания сигналов разрушения.

К первому входу блока 12 подключен выход блока 7, выход блока 12 подсоединен к счетчику 13 сейсмоакустических сигналов разрушения, который подключен к блоку 11 формирования аварийного сигнала. Блок 15 определения координат своим входом соединен с вторым выходом блока 5, Блок 15 управления соединен с источником 17 акустического зондирования, блоками 5, 9, 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Одним иэ известных способов районирования шахтного поля по опасности горных ударов выбирают потенциально удароопасный участок, на котором устанавливают приемные датчики, количество и расположение которых, влияющее на точность локации и конфигурацию зоны контроля, зависят от стоуктурно-геологических особенностей месторождения. Затем проводят акустическое зондирование контролируемого участка с целью определения параметров. характеризующих исходную структуру массива, для чего в массиве с помощью источника акустического зондирования возбуждаются упругие волны и проводится измерение времени пробега упругих волн н различных направлениях. Далее проводят фоновые акустические измерения с целью выбора порога чувствительности устройства определение исходных значений коэффициентов вариации временных параметров сейсмоакустической эмиссии, после чего устройство считается готовым к регистрации cHf f BlloB сейсмоакустической эмиссии, излучаемых в процессе деформирования массива и его

55 структурной перестройки, вызванной рнэ

; руэкой в c! o;:off,f IfycrnT, образонаншихся B результа1е ведения добычных и проходческих работ.

Пс мере регистрации сигналов САЭ определяются коэффициенты вариации длительности и времени ожидания сигналов эа установленные интерналы времени контооля, При устойчивом не менее чем двукратном одновременном увеличе,ии коэффициентов варин,ии этих параметров, т. е. при наличии тренда, состояние Hc! Koff тролируемом участке клагсифициру .1ся как неустойчи -ое.

На стадии нозникно. ения I eye.;эйчивоro состояния о..ущестнляется повторное акустичес:."эе зондирование хонтролируамогс участка и ь случае одновременно о увел чения коэФфици«IIT08 вариации длительности и времени oжидэния cMf налон

АЭ и времен пробега упругих волн о носительно исход ых значений, отражающего измене:v!Q струк, ры. состояние на контролируемом участке классифицируется как опас— но неустойчивое. При возникновении опасного неустойчивого состояния формируется предупредительный cигнал и гнодится распоэи-.наине реги" трируefl х СА сигналов с целью в,.дел .ния сигналов САЭ, вызванных разрушением (дроблениек4) горной поооды. Определяется актиь ос1ь выделеííf.lх сигналoн раэруш«f-,èÿ.

При пояглении таких сигналов случае увеличения их активности, снидетельстнующей о возникновении в пределах контролируемого обьема массива вгорных пород эоны с предельн ? напряженным cocfoÿíèåм, формируется аварииный сигнал о переходе контролируемого участка в удароопасное состояние. По локационным сериям выделенных сигналов разрушения определяются координаты игточникон сигналов, T. e. осущестнляет пространственна» локализация с ц«ffnко при l<ятия необхсдиMыx профилактических мер и напрэвленното акустического зондирования выянг енной эоны разрушения для оценки эффективности проведенных профилактических противоударнь1х мероприятии.

УcTройстнo работа T следуюц,им образом.

В режиме регистрации САЭ приемные датчики 1 преобразуют сейсмоакустические сигналы н электрические, которые после усиления в усили -еле 2 преобразукстся аналого-цифровым преобразон;ягелем 3 ff цифровую форму и запоминаются запоминаклцим устройс1вом 4. При этом речь идет о регис рации длитег ьности. времени ожидания и разнос-.и времен прихода

rI)>rHBrI< в СА.-:,;)л,H(. 11 IBA сб,>аб 3>к,(,nn) ЕННой И «,OP,,ti«I;,.1 OCУЩЕСУ ВЛЯЕ. СЯ:0от . r (BB;i!i(1 в r. 10 r ;;:. кnrop зм .>П Рt,,

С (:" .)ЭКУС1(>Ч ." КО " СИГH",) B,>Э,.033)I 4ЧНЬ!Е датчики. rл> которои в блоке 15(.пределяк>тcл коорди> аты.:c 0;I»ê; СА сигнала, в блoKе Г Опрс дел ется Ilt)t)Mÿ ожидdния СА с:, > алов, т е. врем л>еж)(у xроноло>ически сс свдп»ми сигналами, » р бл 3;е 7 оп реде)- яе-ся pnI)I;p)>t,. о".ть сигналов. Полученн((е в б .чкэх б li 7 д: н>(ые i сотy,ÿþò в блок и, где ппрпде1я o3rу козффи..иснгы вариации

ЗтИк ПараМЕтро(>; B yL(ЭНОВЛЕ>(НЫЕ ИНтврВал„i i рвM н 1. )) плох . ? прги .>г>)(ится сравне> >»Е i!0)1 у"- ЭЕМЫК ".()3 >))>)И() 1E. 1; ОБ (>ВО»Э,И(1 С и.:коднь>л"., ) ..:Зрз ль>ду((» и дэ>)1;>.(ми 1 случ".å оъ:",tI(>c;, -.!I! 10, r,äíyxðBò,to о увели id>111ß КОЗффиц; Е(! . 013 (>r>PIi t,(11> С flOMOL(ЫЮ бло".а 16 у;111=>г пения; -тро(.-.i во герек, .ю".iетгн г, „ежи>» акустическо: о зондировBI (",(3, при котором; пруги-; r.;л><ь>, возбуж(1аемые истгчH(1KОл. 1 .. пр:0 . разуотся при(мньlми дэ>чиками, в зле> pf чеслие си(нэлы и после их обработки в б>лпках 2-4 поступают B блок 5, гд» ог>редел:3>отся f!r вм на пробе э у >ругих Boëн. Лате .1 в блок» б О. ределяется ко.- 1 .ици("I ар»э;,.111 f>0>=.ì..". 1робегэ,;ото)pl i!l cp; I!, >Ивэе . я ". хог(;, " =-нэчениел. в блоке 101; > (; Iv- =. увели,.нич вариаци( времени пр05(гл .-.H; (tpy!0(ц(>х си(на лов.:

Е П;;», ВГ. .! ИКНОВЕНИИ:1,:Hol о НЕУСтОИч,вп(гог) ->1»я, ь бло.е 11 фор.хи> уется предyl >,) диTеil ьн ыи си -I ал ус1 pойcт 30

:):г>(ь с гоиощью б fa 11 управления ..ереклю .r!3 гя B р жи, ре." стрэци(1 СЛЭ и включз. я;,ок 12 распознавания сигнаfIoB рэ,"1 yli;ения, нэ п "Од::Oò >poro rioc;yrla

Jr BHHüio чо )>1(1 ельносуи сигна IOB c бr:oi B 7. ip» r oявлении .ак»x cur HB)IOB B бликс 1 1 г г ре)",еляется и;: актив>,.)сть, в слу ле yoс" > Ioí»Ð 1;От;. г>0 1 (3 блоке 1 1 ф01)л (1у т..я эв;>р(1,ый:игHB 1 о возн .;кноь нии )ДЭРОЗПс3 .;:-(О 0 СОСТОЯ HИ!1

Оормула,зобре, енин

1. Сг>оссб сейсмсэкустического распознэвэни: — удэроопэсного coñòoÿH»ÿ массива горных псрод, вкл>счэю.ций axyc.» fññêoå зон)1»,:.:0(3эние, определение кол(плекса вре . ен>>ых параметра>3 сейсмоэкустической зл,»cсии ())13) и Bpc,»L и пробега упругих

"> 0

;15 0

ВОЛЬ(, ОЦЕНКУ НЕ уСтойч IНОГO СогтаяНИя y×Bс I;op массива (орных город по этим парамегрэм, î I, и ч а О шийся те 1 что, с !! 1ь>о повышен 1я надежности Определения л(омент.1 времени r.r,рехода участков массива горнь>х пооод в удароопacHne состояние, опр деляют коэффициенты вариации дли1ельности и времени ожидания сиг("-, o(3 f33, а ссстояние участка массива горных пород считают неустойчивым при одновременном (е менее двукратном увеличении коэффициентов вариации длительHocTIt и Bpåìåíè ожидания сигналов АЭ, проводят нэ зTOM чч;3стке периодическое зонд(рован 1е и дополнительное определен»:. хозффицие:1>11в вариации времени пробег=. уп ругих волн и и ри одновременном увел»не >ии коэффициентов вариации дли-> ель 10,. (и и врел1..ни (>жидания сигналов АЭ и козффи.,иента вариации времени пробега упру(их волн состояния участка массива горных;: )род считают опасно неустойчивым, а г:ри снижении длительности регистрируемых c«rI! B»oe АЭ в 5- 10 раз на участке мэссизэ устанэвливак)т начало процесса

pBзрушения и проводят нэ этом участке pacII0BIdI3;IHI1P. (-игналов ) 3, вызванных рэзру.1)ени- », 0»раде)> ю ик активность и при увел(1ч(.нии,>ктивнос1и сигналов АЭ участок .1эссивэ гч,нык пород с »тают удароопасным.

2. ус пойство для гP(;cMOBKyL, ического расп(;знpB;IHI я ударе опагнсго состояния масг«B; горных пород, включающее

ПОСЛCÄOBdòt .ËÜHO СОЕДИНЕННЫЕ ПРИЕМНЫЕ

„-,атчики. уси-итель, аналого-цифровые прЕОбразонатели, зэпол1»нающее устройство, блоки определения временных параметров сеисмоакустической эмиссии, блок опреде:>ен(>я врсмени пробега упругих волн в режиме акустического зондирования, блок о>1реде)1;..ч ия координат источников сейсмоэкуст(чески). c.irI!anOB, o т л и ч а ю щ е е с я т м, что устройство дополнительно снабжено блоком вычисления коэффициентов ваР(1,3ЦИИ РЕГЕСтРИРУЕМЫХ ВРЕМЕННЫХ ПаРаМЕтРОВ

АЭ, соединенным с Олоком диагностики неустойчивого и опасно неустойчивого состояния участков пласта и селектором сигналов разгружен»я. соединенным через счетчик сейс. >оакуст..ческих сигналов разрушения с б-оком фсрл1ировэния аварийного сигнала

Bo -,-1»; i)îâåíèÿ удароопасного состояния, 1652609

Составитель Г, Васючкова

Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор С. Лисина

Заказ 1757 Тираж 297 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101