Способ оценки удароопасности массива горных пород

 

СПОСОБ ОЦЕНКИ УДАРООПАСНОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий динамическое воздействие на исследуемый участок и регистрацию механических колебаний массива, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности и точности оценки, воздействие на массив осуществляют серией взрывов, следующих друг за другом с интервалом от 50 до 300 мс, определяют спектральный состав колебаний и его изменение во времени и судят от удароопасности по наличию колебаний массива после окончания взрыва, длительность которых превышает длительность взрыва и имеющих спектральные составляющие с амплитудой , превьшгающей амплитуду колебаний при взрьше не менее чем в 1,2 раза.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3ц11 E 21 С 39/00, °

hei

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3538012/22-03 (22) 11.01.83 (46) 23.09.84. Бюл. и 35 (72) В.М.Сбоев и Г.В.Черемных (71) Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (53) 622.35(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 534566, кл. Е 21 С 39/00, 1978.

2. Сагинов А.С. и др. Рудничная геоэлектрика. Сборник, изд-во "Кузб.

ПИ", 1977, с. 183-187 (прототип). (54) (57? СПОСОБ ОЦЕНКИ УДАРООПАСНОСТИ

МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий динамическое воздействие на исследуемый

„„80„„1 793 А участок и регистрацию механических колебаний массива, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения оперативности и точности оценки, воздействие на массив осуществляют серией взрывов, следующих друг за другом с интервалом от 50 до 300 мс, определяют спектральный состав колебаний и его изменение во времени и судят от удароопасности по наличию колебаний массива после окончания взрыва, длительность которых превышает длительность взрыва и имеющих спектральные составляющие с амплитудой, превьипающей амплитуду колебаний при взрыве не менее чем в 1,2 раза.

1114793

Изобретение относится к горной промышленности н может быть применено на рудных и нерудных месторождениях для контроля удароопасности массива на глубоких подземных горных предприятиях, опасных по динамическим проявлениям.

Известен способ оценки состояния массива в горных выработках, включающий искусственное возбуждение коле- 1ð баний в массиве и преобразование их в электрический сигнал С11 .

Однако при указанном способе измерения проводятся оператором вручную, ввиду чего идентичность ударов исключена, а значит исключена и идентичность и точность измерений, так как при ударах разной силы в кровле будут возбуждаться разные спектры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ оценки удароопасности массива горных пород, включающий динамическое воздействие на исследуемый участок и регистрацию механических колебаний массива. Динамическое воздействие осуществляется комбайном при ведении добычных работ, и измеряется уровень акустической эмиссии массива горных пород в течение 30 мин пос- З ле остановки комбайна (2).

Однако известный способ не оперативен, так как требует многократных измерений после каждой остановки комбайна, и не позволяет точно определять склонность каждого исследуемого участка к динамическим явлениям в виде горного удара.

Цель изобретения — повышение оперативности и точности оценки.

Укаэанная цель достигается тем, 4Р что согласно способу оценки удароопасности массива горных пород, включающему динамическое воздействие на исследуемый участок и регистрацию

45 механических колебаний массива, воздействие на массив осуществляют серией взрывов, следующих друг за другом с интервалом от 50 до 300 мс, определяют спектральный состав колебаний и его изменение во времени и судят об удароопасности по наличию колебаний массива после окончания взрыва, длительность которых превышает длительность взрыва и имеющих спектральные составляющие с амплиту- 5 дой, превышающей амплитуду колебаний при взрыве не менее чем в 1,2 раза.

Способ реализуется следующим образом.

Для осуществления способа массив возбуждают серией взрывов, следующих друг за другом с интервалом от 50 до 300 мс, регистрируют частотный

I спектр полученного электрического сигнала в течение всей серии взрывов, выделяют из полученного спектра участки с амплитудами, не менее чем в 1,2 раза превышающими амплитуды сигналов от взрывов, и с длительностью не менее длительности взрыва, после чего по наличию выделенных участков в частотном спектре судят об удароопасности или отсутствии таковой в массиве.

На чертеже приведено устройство для осуществления автоматического по операциям измерения.

Устройство содержит трехкомпонентные первичные сейсмопреобразователи 1, соединенные с четырьмя усилителями-формирователями 2, выходы которых подсоединены к первому коммутатору 3. Три выхода первого коммутатора подсоединены к каждому входу трех блоков 4-6 покомпонентной аналоговой обработки микросейсмической эмиссии, выходы которых подсоединены к входам сумматора 7 коммулятивных значений, и далее к регистратору 8.

К четырем выходам измерительных усилителей-формирователей подсоединен магнитофон 9 двенадцатиканальный, один выход которого подсоединен к входу многоканального осциллографа 10, а другой — к входу параллельного анализатора 11 спектра в реальном масштабе времени, к входу которого подключен второй коммутатор 12, причем три выхода первого коммутатора подключены к трем входам второго коммутатора °

Иикросейсмическая информация в широком частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц оценивается посредством предлагаемого устройства в режиме взвешивания по всем трем компонентам, и тем самым оценка производится с учетом энергетики протекания динамических процессов. Оценка осуществляется в интервалы времени после окончания серии взрывных процессов с одновременной записью микросейсмической информации на многоканальный магнитофон, при этом регистрируют частотный спектр полученного электрического сигнала в течение всей

1114793

Составитель Г.Апексеева

Редактор О.Бугир Техред Л.Коцюбняк Корректор Г.Огар

Заказ 6748/22 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 серии взрывов, осуществляемых с интервалом от 50 до 300 мс. Длительность интервалов времени определяется экспериментально в зависимости от минимальной до максимальной мощ5 ности используемых технологических взрывов так, чтобы не было случайного наложения последующего взрыва с предыдущим или наложения кратковременной реакции массива от действия взрыва. Обычные технологические взрывы имеют аналогичные временные интервалы, поэтому для осуществления способа не требуется проведение дополнительных взрывных работ. Количество взрывов в серии колеблется от 3 до 8.

Из полученного спектра выделяют составляющие с амплитудами не менее, чем 1,2 раза превышающими амплитуды сигналов от взрывов, и с длительностью не менее длительности взрыва.

Превышение амплитуды в 1,2 раза по отношению к максимальной амплитуде взрывного процесса обусловлено выделением потенциальной энергии, характеризует его склонность к накоплению потенциальной энергии и реализации ее при микроподвижках горных пород в виде квазирезонансных колебательных процессов.

Превышение длительностью квазирезонансных процессов длительности взрывных процессов характеризует

"добротность отдельных участков

11 35 горного массива, т.е. характеризует массив с позиции способности выделения накопленной энергии.

Как показала практика, такие процессы могут возникать на отдельных обладающих высокой добротностью участках горного массива или целиках после многократной перетряски его и уплотнения до тех пор, пока не возникает добротная колебательная система, способная накапливать потенциальную и выделять кинетическую энергию.

При проведении взрывных работ эти участки провоцируются и возникают устойчивые квазирезонансные процессы с амплитудой от 2 до 10 раз, превышающие амплитуды провоцирующих их колебаний.

В результате контроля микросейсмической эмиссии в частотном диапазоне о 20 Гц до 20 кГц выявляют участки массива, склонные к возникновению устойчивых квазирезонансных процессов, разделяют их на группы по интенсивности и повторяемости, при этом в наиболее активных участках дополнительно измеряют интенсивность микросейсмической эмиссии, причем увеличение

1 или постоянство ее после прекращения взрывов характеризует наиболее удароопасные участки, .а резкое снижение соответствует ненапряженному состоянию участка массива горных пород

На неудароопасных участках микросейсмическая активность остается постоянной и квазирезонансньм явлений не наблюдается.

Применение предлагаемого способа оценки удароопасности массива горных пород направлено на повышение безопасности ведения горных работ.