Устройство для определения напряженного состояния массива горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет производить из мерения с высокой достоверностью. Это достигается тем, что во время пауз работа устр-ва приостанавливается . Поэтому регистрируются только те импульсы упругих колебаний, которые возникают в процессе бурения шпуров. Сигналы с приемника 1 упругих колебаний, усиленные усилителем 2, через аттенюатор 3 поступают на входы измерительной части 4 и порогового блока 13. Он настроен на амплитуду сигналов от буровой каретки. Блоком 12 сравнения сравниваются показания счетчиков in, 11, на которые поступают сигналы с блока 13 и генератора 9. Генератор 9 настроен на частоту следования сигналов с буровой каретки. Время измерения устрва определяется блоком 8 управления по сигналам с блока 12. После окончания измерения по управляющим сигналам с блока 8 информация о состоя- ,нии массива через коммутатор 5 и дешифратор 6 индицируется на блоке 7 индикации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. с 9 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и откРытий (21) 3894224/22-03 (22) 06.05,85 (46) 23.01,87. Бюл, В 3 (72) И.Ш. Коган, И.Ж.Витимбаев, В;М. Проскуряков, А.С. Бляхман, А.В. Кори, А,В. Смирнов, Д. Калдыбаев и И.А.Тультаев (53) 622,35(088.8) (56) Геофизические исследования горных ударов. М.: "Недра", 1975, с.38—

56.

Авторское свидетельство СССР

У 1071750, кл. Е 21 С 39/00, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА. ГОРНЫХ

ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет производить из мерения с высокой достоверностью.

Это достигается тем, что во время пауз работа устр-ва приостанавлива„,SUÄÄ 1285150 А1 ется. Поэтому регистрируются только те импульсы упругих колебаний, которые возникают в процессе бурения шпуров. Сигналы с приемника 1 упругих колебаний, усиленные усилителем

2, через аттенюатор 3 поступают на входы измерительной части 4 и порогового блока 13. Он настроен на амплитуду сигналов от буровой каретки, Блоком 12 сравнения сравниваются показания счетчиков 10 11, на которые поступают сигналы с блока 13 и генератора 9. Генератор 9 настроен на частоту следования сигналов с буровой каретки. Время измерения устрва определяется блоком 8 управления по сигналам с блока 12, После окончания измерения по управляющим сигналам с блока 8 информация о состоянии массива через коммутатор 5 и дешифратор 6 индицируется на блоке 7 индикации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1285150

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам определения напряжений в массиве пород для определения их устойчивости и прогноза удароопасности. 5

Пель изобретения — повышение достоверности измерения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства; на фиг.3 — блок-схема измерительной части, содержащей три работающих канала; на фиг.4 — функциональная схема блока управления.

Устройство состоит из последовательно соединенных приемника 1 упругих колебаний, усилителя 2, аттенюатора 3, измерительной части 4, коммутатора 5, дешифратора 6, бло-, ка 7 индикации, а также блока 8 управления, разрешающий а,, запрещающий а, выходы, выход обнуления с, которого соединен с измерительной частью 4, а управляющие выходы УК1, УК2, УКЗ вЂ” с коммутатором 5, генератора 9, дополнительных счетчиков

10 и 11, блока 12 сравнения и порогового блока 13 (см.фиг.1). Выход блока 12 сравнения подключен к входу блока 8 управления, а входы — к выходам дополнительных счетчиков 10 и 11. Счетные входы дополнительных счетчиков 10 и 11 подключены соответственно к выходу аттенюатора 3 че.рез пороговый блок 13 и к генерато ру 9.

Измерительная .часть (cM.ôèã.3) состоит не менее чем из трех параллельных измерительных каналов. Первый из них состоит из последовательно соединенных усилителя 14, порогового блока 15, блока 16 усреднения, блока 17 умножения и счетчика 18.

Остальные каналы состоят соответственно из последовательно соединенных усилителей 19 и 20, пороговых блоков 21 и 22, блоков ?3 и 24 вычитания, блоков 25 и 26 усреднения,блоков 27 и 28 умножения и счетчиков

29 и 30. Управляющие входы пороговых блоков 15, 21 и 22 соединены с разрешающим а и запрещающим а выходами блоков 8 управления, а входы обнуления счетчиков 18, 29 и 30 соединены с выходом обнуления с блока 8 управления. Кроме того, второй выход порогового блока каждого нечетного канала соединен с вторым входом блока умножения того же измерительного канала,а выход порогового блока каждого четного канала соединен с входом . счетчика того же измерительного канала, а первый выход порогового блока каждо 0 предыдущего измерительного канала соединен с вторым входом блока вычитания каждого последующего канала. Входы усилителей 14, 19 и

20 соединены между собой, а выходы счетчиков 18, 29 и 30 подключены к информационным входам коммутатора 5.

Блок управления (см,фиг.4) содержит генератор 31, четыре трехвходовых элемента И 32 — 35, три двухвходовых элемента И 36 — 38, пять счетчиков 39 — 43, три триггера 44 — 46, восемь формирователей 47 — 54, элемент 55 НЕ,дешифратор 56 и кнопку 57

"Пуск", которая соединена с установочным входом первого триггера 44, с первым входом обнуления первого счетчика 39, гходами обнуления второго триггера 45, второго и третьего счетчиков 40 и 41, при этом первый выход генератора 31 подключен к первому входу первого трехвходового элемента И 32, к второму входу второIro двухвходового элемента И 37 и второму входу третьего трехвходового элемента И 34, второй выход ге-! нератора 31 соединен с вторым входом четвертого трехвходового элемента И

35, третий выход генератора 31 подключен к первому входу второго трех» входового элемента И 33, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 44, единичный выход которого подключен к второму входу первого трехвходового элемента И 32 и к первому входу третьего трехвходового элемента И 34, а вход обнуления первого триггера 44 соединен с выходом пятого счетчика 43 и входом обнуления третьего триггера

46, установочный вход которого со единен с входом первого формирователя 47, с первым входом второго двухвходового элемента И 37, с инверсным входом первого трехвходового элемента И 32 и выходом первого двухвходового элемента И 36, первый вход которого подключен к первому выходу первого счетчика 39 и к установочному входу второго триггера

45, а второй вход — к входу второго формирователя 48 и к второму выходу первого счетчика 39, счетный выхо!

285!50

55 которого подключен к выходу первого трехнходоного элемента И 32, а второй вход обнуления — к входу третьего формирователя 49 и к выходу четвертого счетчика 42, счетный вход которого соединен с выходом второго двухвходового элемента И 37, а вход обнуления заземлен, при этом выход второго трехвходоного элемента И 33 соединен с установочным входом третьего счетчика 41, первый и второй выходы которого соединены с входами дешифратора 56, третий выход которого подключен к инверсному входу второго трехвходового элемента И 33, при этом счетный вход второго счетчика 40 подключен к выходу третьего трехвходового элемента И 34, а выходы соединены с входами третьего двухнходового элемента И 38, инверсный выход которого подключен к третьему входу третьего трехвходового элемента И 34, а прямой выход — к первому входу четвертого трехвходового элемента

И 35, третий вход которого соединен с входом четвертого формирователя

50 и с выходом элемента 55 НЕ, а выход — со счетным входом пятого счетчика 43, вход обнуления которого заземлен, при этом единичные выходы второго и третьего триггеров

45 и 46 соединены с входами пятого и шестого формирователей 51 и 52 со-. ответственно, а инверсный выход третьего триггера 46 соединен с входом седьмого формирователя 53, выход которого подключен к выходу восьмого формирователя 54, вход последнего соединен с входом элемента НЕ 55 и является входом блока управления, выходы дешифратора являются управляющими выходами УК1, УК2 и УКЗ, выходы шестого и первого формирователей

52 и 47 являются соответственно основным и дополнительным разрешающими выходами а;,и а, выходы седьмого и третьего формирователей 53 и 49— основным и дополнительным запрещающими выходами а, и а, а выходы пятого и второго формирователей 51 и 48— основным и дополнительным выходами обнуления счетчиков с> и c причем выходы четвертого и шестого формирователей 50 и 52 соединены между собой.

Устройство для определения напряженного состояния массива горных по.род работает следующим образом.

f0

15 (20

Приемник 1 упругих колебаний укРепляется r массиве пород в непосредственной близости от буровой каретки (не показано). Усилитель 2 усиливает спектр сигнала,-поступающего от приемника 1. Аттенюатором 3 согласуется выходная часть усилителя 2 с входом измерительной части 4 и порогового блока 13. Функциональная схема измерительной части 4 приведена на фиг.3, Пороговый блок 13 настра-. ивается на максимальную амплитуду сигнала во время бурения, что позволяет выделить частоту следования импульсов только от каретки, так как максимальиой амплитудой обладают сигналы от буровой каретки. Генератор 9 настаривается на частоту следования импульсов от буровой каретки. При нажатии кнопки "Пуск" на бло" ке 8 управления (фиг.4) последний вырабатывает сигнал С1 и С2, которым обнуляются все каналы измерительной части 4 и дополнительные счетчики 10 и 11. После чего блоком 8 одновременно вырабатываются сигналы а1 и а3.

Сигнал а1 разрешает прием импульсов с аттенюатора 3 и обработку их измерительной частью 4. Сигналом а3 дается разрешение на запись импульсов от порогового блока 13 в счетчик 10 и от генератора 9 в счетчик 11. Блоком 12 сравниваются показания дополнительных счетчиков 10 и 11, В случае близких показаний счетчиков 10 и 11 сигнал на выходе блока 12 сравнения имеет низкий уровень, что является

1 признаком проведения измерений в процессе бурения. Интервал времени измерения Т„ „ определяется сигналами a1 — начало измерения и а2—,окончание измерения. Интервал времени at определения частоты импульсов от буровой каретки задается сигна-. лами а3 — начало определения и а4 окончание определения и является кРатным Т З« /Тиз. = n 6С, где и— натуральный ряд чисел) .

После выдачи сигнала а4 блок управления выдает сигнал С2 для обнуления дополнительных счетчиков 10 и 11. Б случае различия показаний дополнительных счетчиков 10 и 11 на выходе блока 12 сравнения появляется сигнал высокого уровня, по которому блок упранления вырабатывает сигнал а? до истечения промежутка времени измерения T. „, при этом ИЗМ .

Т „ „ < Т„,„ (фиг.2). При этом блоком иЗм 128

12 сравнения продолжается сравнение частоты сигнала от порогового блока

13 с частотой генератора за промежутки времени at èпри совпадении показаний дополнительных счетчиков 10 и 11 (процесс бурения возобновился) сигнал на выходе блока 12 сравнения становится низкого уровня. Блок 8 управления вырабатывает сигнал а1, по которому измерительная часть возобновляет работу. Сигнал а2 вырабатывается в этом случае через Т „;"< =

Т вЂ” Т„ „„ (фиг.2) после сигнаИ 1 ла а1.

После окончания времени измерения

Т„„блоком 8 вырабатываются сигналы УК1, УК2, УКЗ управления коммутатором 5 для индикации показаний ка,налов через дешифратор 6 блоком 7

:индикации. Следующий цикл работы устройства обеспечивается нажатием кнопки "Пуск" на блоке 8 управления °

Блок 8 управления работает следующим образом.

Нажатием кнопки 57 "Пуск" сбрасываются триггеры 45, счетчики 39—

41 и устанавливается в единичное состояние триггер 44, который открывает элементы И 32, 34. Сигналы с первого выхода генератора 31 (длительностью 1, ) через элемент И 32 поступают на счетный вход счетчика 39 и через элемент И 34 — на счетный вход счетчика 40. При появлении сигнала на выходе 2 счетчика 39,триггер

45 устанавливается в единичное состояние и через формирователь 51 вырабатывается сигнал С1. При появлении сигнала на выходе 4 счетчика 39 через формирователь 48 вырабатывается сигнал С2. При одновременном появлении единичных сигналов на выходах 2 и 4 счетчика 39 появляется сиг нал на выходе элемента И 36, который запирает элемент И 32, открывает элемент И 37 для прохождения сигналов с первого выхода генератора 31 на счетчик 42, .устанавливает в единичное состояние триггер 46 и через формирователь 47 вырабатывается сигнал аЗ.Одновременно через формирователь 52 вырабатывается сигнал а1. После выдачи сигнала а1 единичным сигналом с прямого выхода элемента .И 38 разрешается прохождение импульсов с второго выхода генератора 31 (длительностью 100,) на счетчик 43, который определяет время работы измерительной части устролВ -случае появления сигнала с выхо30 да блока 12 сравнения "Нет бурения" во время работы измерителЬной части через формирователь 49 вырабатывается сигнал а2, а через элемент HE 55 останавливается счет времени T

35 Задним фронтом сигнала Нет бурения через формирователь 50 вырабатывается сигнал а1 и счетчик 43 продолжает отсчет времени Т„ „, Таким образом устройство обеспе40 чивает измерение аккустических импульсов только в процессе продвижения забоя скважины, что повышает достоверность определения напряженного состояния контролируемого массива по45 род, формула изобретения

1, Устройство для определения на50 пряженного состояния массива горных пород, включающее последовательно соединенные приемник упругих колебаний, усилитель, аттенюатор, не менее трех параллельных измерительных

55 каналов, первый иэ которых состоит из усилителя, соединенного с одним из входов порогового блока, выход которого соединен с цепью из после-! довательно соединенных блоков усред5150 6 ства (Т, ) . В то же время инверсный и м. выход элемента И 38 запрещает дальнейшее прохождение счетных импульсов на счетчик 40. Через время t

5 после формирования сигнала аЗ счетчиком 42 вырабатывается сигнал, который сбрасывает счетчик 39 и формирует сигнал а4 через формирователь 49, Таким образом процесс формирования

10 сигналов С2, а3, а4 циклически продолжается, В случае отсутствия сигнала с выхода блока 12 сравнения "Есть бурение" через время Т„ :„", единичный сиг15 нал с выхода счетчика 43 сбрасывает триггеры 44, 46. По единичному сигналу с инверсного выхода триггера 46 через формирователь 53 вырабатывается сигнал а2. В то же время сигнал

20 с инверсного выхода триггера 44 разрешает прохождение сигналов с третьего выхода генератора 31 (длительностью

5 с) на счетчик 41, выходные сигналы которого через дешифратор 56 фор25 мируют сигналы УК1, УК2, УКЗ.

Следующий цикл начинается нажатием кнопки "Пуск", нения, умножения и счетчика, а другие состоят каждый из последовательно соединенных усилителя, порогового блока, блоков вычитания,усреднения и счетчика, при этом первый 5 выход порогового блока каждого предыдущего измерительного канала соединен с вторым входом блока вычитания каждого последующего канала, выход блока умножения каждого измерительного канала соединен со счетным входом счетчика того же канала,вто— рой выход порогового блока каждого нечетного измерительного канала соединен с вторым входом блока умножения того же измерительного канала, а выход порогового блока каждого четного канала соединен с входом счетчика того же измерительного канала, выходы счетчиков всех измерительных каналов подключены к информационным входам коммутатора каналов, выход которого соединен с входом дешифратора, соединенного с блоком индика25 ции, и блока управления, разрешающий и запрещающий выходы которого соединены с управляющими входами пороговых блоков всех каналов, управляющие выходы подключены к управляющим входам коммутатора каналов, а выход обнуления соединен с входами обнуления счетчиков измерительных каналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности измерения, оно снабжено дополнительными пороговым блоком и двумя счетчиками, генератором импульсов и блоком сравнения, при этом счетный вход первого дополнительного счетчика подключен через дополнительный пороговый блок к выходу аттенюатора, счетный вход второго дополнительного счетчика подключен к выходу генератора импульсов, информационные выходы дополнительных счетчиков подключены к входу блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, дополнительные разрешающие выходы и дополнительный выход обнуления которого соединены с соответствующими входами дополнительных счетчиков.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит генератор, четыре трехвходовых элемента И, три .двухвходовых элемента И, пять счетчиков, три триггера, восемь формирователей, элемент НЕ,,пешпфратор и кнопку Пуск", которая соединена с установочным входом первого триггера, с первым входом обнуления первого счетчика, входами обнуления второго триггера, второго и третьего счетчиков, при этом первый выход генератора подключен к первому входу первого треквходового элемента И к второму входу второго двухвходового элемента И и второму входу третьего трехвходового элемента И, второй выход генератора соединен с вторым входом четвертого трехвходового элемента И, третий выход генератора подключен к первому входу второго трехвходового элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, единичный выход которого подключен к второму входу первого трехвходового элемента И и к первому входу третьего трех входового элемента И, а вход,обнуления первого триггера соединен с.выходом пятого счетчика и входом обнуления третьего триггера, установочный вход которого соединен с входом первого формирователя, с первым входом второго Двухвходового элемента И, инверсным входом .первого трехвходового элемента И и выходом первого пвухвходового элемента И, первый вход которого подключен к первому выходу первого счетчика и к установочному входу второго триггера, а второй вход — к входу второго формирователя и второму выходу первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого трехвходового элемента И, а второй вход обнуления — к входу третьего формирователя и к выходу четвертого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго двухвходового элемента И, а вход обнуления заземлен,при этом выход второго трехвходового элемента И соединен с установочным входом третьего счетчика, первый и второй выходы которого соединены с входами дешифратора, третий выход которого подключен к инверсному входу второго трехвходового элемента И, при этом счетный вход второго счетчика подключен к выходу третьего трехвхбдового элемента И, а выходы соединены с входами третьего двухвходового элемента И, инверсный выход которого подключен к третьему входу третьего трехвходового элемента И, 1?85150

Рыща аллен йжюра лцаагЫ блана .Ям аа" генеаалааа с1 дыра

&око

Щйew

hem дурень а прямой выход — к первому входу четвертого трехвходового элемента И,, третий вход которого соединен с входом четвертого формирователя и выходом элемента НЕ, а выход — со счетным 5 входом пятого счетчика, вход обнуления которого заэемлен, при этом единичные выхопы второго и третьего триггеров соединены с входами пятого и шестого формирователей соответственно, а инверсный выход третьего триггера соединен с входом седьмого фор-. мирователя, выход которого подключен ,к выходу восьмого формирователя,вход юследнего соединен с входом элеменha HE и является входом блока управления, выходы дешифратора являются управляющими выходами, выходы шестого и первого формирователей являются соответственно основным и дополнительным разрешающими выходами, выходы седьмого и третьего формнрова" телей — основным и дополнительным запрещающими выходами, а выходы пятого и второго — основным и дополнительным выходами обнуления счетчиков, причем выходы четвертого и шестого формирователе." соединены между собой.

От &ака упро8ления

@ию

Составитель С.Потапов

Редактор С.Патрушева Техред И.Попович Корректор.М.Максимишинец

Заказ 7621/35 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная,4