Устройство для определения удароопасного состояния горного массива

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРООПАСНОГО СОСТОЯНИЯ I ГОРНСГО МАССИВА, содержащее последе вательно соединенные в квжлюм канале геофоны, усилители и регистратор, от - , личающееся тем, что, с пелью повышения помехоустойчивости н сокращен ния объема оборудования, оно. дополнительно снабжено многоканальным спектрометром , блоком коммутации, блоками . умножения и суммирования, пороговым элементом и блоком сравнения, при этом входы мнсгоканального спектр(штра подключены к выходам усилителей, а его . шлходы соединены через .блок коммутации с. входами блоков умножения, выходы которых подключены к входам суммат эа, к выходу которого подключен один из входов блока сравнения, втчфой вход которого соединен с пор1яч вым элементом, (Л выход блока сравнения подключен к ре; гистратору и управляющему входу блока к(шутацин, индикаторный шдход которо го соединен с регистратором.

„„SU„„105610?

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) 01 V 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21.) 3477831/18-25 . (22) 02.08,82 (46) 23.11.83. Бкщ. Ж 43 (72) ЛГ,Левченко и В,Н.Попов (7 1 ) Всесоюзный. научно-исследова тельский, проектный н конструкторский институт горного дела пветной металлургии (53) 550.834 (088.8) (56) 1.. Инструкция.по безопасному веде нию горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам. Л., ВНИМИ, 1980, с. 74 75.

2. Zuberek M. Stan badan sej sinoakustyc;znych NISA eraz kierunki ich

rozwoju. -"PrzegiàñÃ.corn i zy", I 916, Ii 7-8, р. 349-353 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕОЕЛЕНИЯ УВАРООПАСНОГО СОСГОЯНИЯ

: ГОРНОГО МАССИВА, содержашее последовательно соединенные в каждом канале геофоны, усилители и регистратор, о т - . л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и сокраше ния объема оборудования, оно. дополнительно снабжено многоканальным спектромет- ром, блок ом коммутации, блоками умножения и суммирования, пороговым элементом и блоком сравнения, при атом входы многоканального спектрометра подключены к выходам усилителей, а его выходы соединены через блок коммутации с.. входами блоков умножения, выходы которых подключены к входам сумматора, к выходу которого подключен один из входов блока сравнения, второй вход ко- Е торого соединен с пороговым элементом, выход блока сравнения подключен к ре гистратору и управлякипему входу блока комму талии, индикаторный выход которс го соединен с регистратором.

056 107 2 шой интенсивности поступления сейсмоакустических импульсов.

11елью изобретения явпяется повышение помехоустойчивости и сокращение объема

5 оборудования, Поставленная цель достигается тем, что устройство дпя определения. ударо опасного состояния горного массива, Ф содержащее последовательно соединенные

>0 в каждом канале геофоны, усилители и регистратор, дополнительно снабжено многоканальным спектроме тром, блоком коммутации, блоками умножения и суммирова. ния, пороговым элементом и блоком срав-

i5 нения, при этом входы многоканального спектрометра подключены к выходам. усилителей, а его выходы соединены через бпок коммутации с входами блоков умножения, выходы которых подключены к щ0. входам сумматора, к выходу которого подкпючен один из входов блока сравнения, второй вход которого соединен с пороговым элементом, выход блока сравнения. подключен к регистратору и управляющему.

Z5. входу 6пока коммутации,.индикаторный выход которого соединен с регистратором

На чертеже изображено устройство дпя определения удароопасиого состояния горного массива.

Устройство содержит входные измерительные преобразователи (геофоны) 1, усилители 2, многоканальный спектрометр

3, блок 4 коммутации, 6поки 5 умножения, сумматор 6, блок 7 сравнения, пороговый элемент 8 и регистратор 9.

При этом выходы геофонов 1 через усилители 2 подключены к входам многоканального спектрометра 3, выходы спеки рометра через блок 4 коммутацииподключены к входам 6поков 5 умножения, выхо» ды блоков умножения соединены с входами сумматора 6, выход сумматора подключен к .одному из входов блока 7 сравнения, к другому входу которого подключен поро4 говый элемент.8; выход блока 7 сравне: иия соединен с входом регистратора 9 и управляюшим входом коммутации, индика- . торный выход бпока коммутации соединен с регистратором.

Изобретение относится к горной т книке н служит дпя обеспечения безопасности горных работ на рудниках, в шахтах и карьерах с помощью сейсмоакустическо. го метода.

Известно устройство для определения удароопасного состояния горного массива, содержашее входные измерительные преобразователи сейсмоакустических сигналов (геофоны), усилители, преобразователи и счетчики импульсов, в которых степень удароопасности определяется по интенсивности прихода сейсмоакустическйх импульсов, возбуждаемых в напряженном горном массиве Г1, Недостатком такого устройства является малая достоверность прогноза удароопасного состояния, так как интенсив-. ность сейсмоакустических колебаний за висит от ряда причин.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство,пля определения удароопасного состоя ния горного массива, содержащее последовательно соединенные в каждом канале геофоны, усилители и регистратор, а так-. же измерительные блоки, в которых измеряются разности времен прихода сейсмракустических импульсов в разных каналах, и по измеренной скорос:ти распрось ранения сейсмоколебаний в:горном массиве определяются координаты источников — сейсмоакустнческой активности. Степень удароопасности определяется по концентрации этих источников в.одном месте горного массива 523 .

Недостатками известного устройства являются необходимость измерения с высокой точностью скорости сейсмокопебаний в горном массиве и низкая помеха устойчивость при рафоте в условиях .дейст вующих рудников и карьеров. Измерение требуемой скорости распространения сейс мокопебаний трудно выпопнить в реальных

I условиях из-за невозможности помещения источника искусственных сейсмоколебаний в место расположения источника естественной сейсмоактивности. При этом необходимо дополнительное оборудование в виде генератора сейсмокопебаний звуково го диапазона. Низкая помехоустойчивосп обусловлена наличием акустосейсмических помех иэ» аа движения транспорта, работы насосного и бурового оборудования, что делает практически невозможным уверенный отсчет разности .времен прихода сейс моакустических импульсов в каналах. Ана логичные трудности возникают и при бопь

Устройство работает следующим образом. (.игналы от источникоЬ сейсмоакустической эмиссии в напряженном горном массиве поступают на геофоны 1 и после усиления в усилителях 2 - на входы мно55 гоканапьного спектрометра 3, измеряющего спектральные j„H взаимоспектральные Хг плотности сигналов в каналах. Спектраль1056107 4 шим от порогового элемента 8. Если зна> чение определитепя близко к нулю, то это свидетельствует о том, что ранг матрицы S меньше ее порядка t1. При этом необходимо .уменьшить путем коммутации порядок матрицы 5, исключив одну строку и столбец, и снова найти определитель.

Сигнал с выхода блока 7 сравнения посту» ные плотности на выходах многоканального спектрометра образуют спектральную матрицу 5:

:где.

Через блок 4 коммутации на входы бпо- ков 5 умножения поочередно поступают сигналы с выходов спектрометра, соответ ствуюшие спектральным плотностям, взя. тым по одной из каждых столбца и стро-, .15 ки матрицы 5. При этом на выходе блоков 5 умножения получаются сигналы, : равные д.=(- }" П s,ê,, (г1

1 где K: - мнякества индексов, попучаюшихся путем попарных пере"тановок последовательности

1,2... 8 t - число перестановок. 25

Сигналы А j суммируются сумма тором . 6, на выходе которого получается сигнал

30

Как следует из формул (2 и (3)это выражение определителя спектраль ной матрицы 5 .. .Ф 35

При этом число источников сейсмоакустических сигналов равно рангу спвв6рапьной матрицы, т.е. порядку наибольше .. Iso не равного нулю определителя.

Сигналы И в блоке 7 сравнения сравни 0 ваются с пороговым сигналом, поступаюг

Составитель Т.Райкова

Редактор Н,Рогулич Техред N.Íàäü Корректор A.Тяско

Заказ 9295/38 .Тираж 7 10 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб„, д,4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.,Проектная, 4

В=Е:л. =, (- }" д s,.ê.. (з>

3Ф пает на блок 4 коммутации и использует-, ся как управляющий. Порядок найденного таким пу-тем не равного нупю определителя равен рангу матрицы,5 и, соответс1 венно, числу источников сейсмоакустичес ких сигналов. Сигналы с выхода блока 7 сравнения и от блока 4 коммутации, оцре деляюшие число источников сейсмоакусти ческих сигналов, регистрируются регистра Ф тором 9. Степень упароопасности возрастает при локализации на каком-либо участ ке горного массива повышенного напряже» ння, что сопровождается концентрацией источников сейсмоакустических сигналов.

При этом обшее число источников сигна лов уменьшается, Предлагаемое устройство имеет повышенную помехоустойчивость,. так как спектральная матрица определяетси путем статистического усреднения сигналов, а не путем однократного определения раз ности их временных сдвигов в каналах, . источники помех локализуются и легкО могут быть устранены. при условии их стационарности в .массиве и достаточном чиспе измерительных кацапов. В предпага -. емом устройстве не требуется предварительного определения скорости распространения сейсмоакустических колебаний в массиве, а сцедовательно, не требуется генератор искусственно-возбуждаемых сигналов,