Способ определения состояния горной породы и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к 1 орной промти и предназначено для нрогноза динамических Г1р()яв. 1ений горной породы. Цель изобретения - повьнление надежности определения состояния. Предварительно оценивают напряжер1ное состояние горной породы путем определения общего кол-ва сигналов (С,) разруп1ения на заданный интервал вре мени. Разделяют С на одиночные и групповые . Регистрируют кол-во одиночных или Фиг. грунповых С. Но соотнои ению между обп1им кол-вом С и одиночных или групповых с судят о состоянии устойчивости. Нри этом по уменьшению доли одиночных или увеличению доли групповых с в общем кол-ве С определяют снижение устойчивости горной породы. Для реализации способа используют устройство, содержащее последовательно соединенные датчик 1, фильтр 2, усилитель 3, формирователь (Ф) 4 входного С, счетчик 5, таймер 6, счетчик 7 одиночных сигналов, селектор 8 одиночных С. Последний состоит из нервого 9 и второго 13 Ф строба, счетчика 10 контрольного времени, элемента НЕ 11, первого 12 и второго 15 элементов И и триггера 14. Датчик 1 преобразует С разруи1е}1ия в электрические С, которые поступают через фильтр 2 и усилитель 3 на вход Ф 4, формирующий из каждого С разрушения прямоугольный импульс. Он поступает на счетчик 5 и на селектор 8. При этом Ф 9 формирует в момент окончания выходного импульса с Ф 4 короткий строб-импульс, поступающий на вход установки в «О счетчика 10. 2 с. и 2 3. п. ф-лы, 2 ил. е (Л со 4 00 О1 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г г (Гг.

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4055682/22-03 (22) 14.04.86 (46) 30.10.87. Вюл. ¹ 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) А. Г. Стороженко, В. М. Проскуряков и А. С. Ьляхман (53) 622.83! .3 (088.8) (56) Ямщиков В. С. Методы и сре. сгва исследования и контроля горных пород и Ilpoцессон. М.: Недра, 1982, с. 205 — 208. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУ1ЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горной прочти и предназначено для прогноза динамических проявлений горной породы, Цель изобретения — понышение надежности определения состояния. Предварительно оценивают напряженное состояние горной пороlbl путем определения общего кол-Bd сигналон (С) разрушения на заданный интервал вре мени. Разделяют С на одиночные и групповые. Регистрирукп кол-во одиночных или

„„SU„„1348516 А 1 групповых С, I lo соотношению между общим кол-вом С и одиночных или групповых С судят о состоянии устойчивости. При этол ио уменьшению доли одиночных или увеличению доли групповых С в общем ко1-ве С определяют снижение устойчивости горной породы. Для реализации способа используют устройствo, содержащее последовательно соединенные датчик 1, фильтр 2, усилитель 3, формирователь (Ф) 4 входного С, счетчик 5, таймер 6, счетчик 7 одиночных сигналов, селектор 8 одиночных С. Последний состоит из первого 9 и второго 13 Ф строба, счетчика 10 контрольного времени, элемента НЕ 11, первого 12 и второго 15 элементов И и триггера 14. Датчик 1 преобразует С разрушения в электрические С, которые поступают через фильтр 2 и усилитель 3 на вход Ф 4, формирующий из каждого С разрушения прямоугольный импульс. Он поступает на счетчик 5 и на селектор 8. При этом Ф 9 формирует в момент окончания выходного импульса с Ф 4 короткий строб-импульс, поступающий на вход установки в «О» счетчика 10. 2 с. и 2 з. и. ф-лы, 2 ил.

1348516

И»и>бре гение относится к исследованию напряженного состояния и свойств горных порол геофизическими методами и может быть применено в горш)й промышленности при изучении и прогнозе динамичеcKHx проявлений горного лавления.

Целью изобретения является повышение надежи(кги Опрелеления лктояния горной породы.

На фиг. 1 прелставлены блок-схема устройства, реализующегО нрсллы гаем ый Itoсоб; на фиг. 2 — временные диаграммы сиГна, IoB l3 с lслъю(ци х Очках б. !Ок-(хеvlhl: а выход усилителя 3; () выхол формирователя 4 Bxo;IHol o сигнала; и выхол первого формирователя!) стробы; г — Bhlxo;I, счетчика 10 контрольного Времени; () выхол элемента 11 НЕ; (выхол нервоп> э7ементы 2 И: .ж выхол BTopol формирователя 13 стробы; з Выхол TpHI геры !4; и выхол второго элемент(! 15 И. ! T PO H C T I30 Л,.7 H O I I P (. Л(. (1 (I I H H (О T O H H H H горной Ilopoäû включает и Ослеловытел ьн О соединенные датчик 1, фильтр 2, усилитель 3, формирователь 4 Bxoltloto сигнаlы, счет IHK

5 Общего количества си! tl(tлов, таймер 6, счетчик 7 одиночных сигнал(ш, селектор 8

ОЛИНОЧНЫХ СИГИ;!.IOB, IIPHЧ(. М ВХОД И ВЫХОД селекторы 8 олин(>нных сигналов соединены, соотвстственно, с Bhlxo.(ом формирователя 4 вхо.(НОГО oигнаlа и Вхолом счетчика 7 олиНОЧНЫХ с И! IIB.IOB, унр 3(3,1ЯК)Н(ИЙ BXO. (КОТОрого нолклк)чсн ко Второму (3! (Холу тймеры 6.

C елсктор 8 Олинс>нных сигна.н>в со7(. ржит нервый (()opt(IHpo(3;IT(,!ь,) строба, счетчика 10 контрольноп> Врс мени, элемент 11

НЕ, первый элемент 2 И, Второй (рорл(ировытсль 1 3 сt po()а, григгс р 14 и Второй элемент 5 И, «pH«(I Itxo;«t(.pBoto элемента 12

И являстся Bxo;tot« BBлектора 8 и соелинен со вхолом ll(»ðâoãî формирователя Ч с! роба, выход кс>1орого полклк>чен к В.солу счетчика !О контрольного врсмсни, Выхол которого соединен с первым Вхолом ()торого элемеHты 15 И, t)xo;Iov второго формирователя 13 стробы и Вхолом элементы 11 НЕ, Выхол которого но.(ключен к нср()ол(у входу первого элемента 12 И, выхол которого соединен с вторым вхолом триггеры 14, первый вход которого подключен к выходi второго формирователя 13 строба, à Bhlxo;I, соединен с вторым входом второго элементы 15 И, выход которого является В((холом селектора 8.

Способ осуществляк>т слелук>щим о6разом.

Под воздействием давления в горной породе происходит ее разрушение и образование микротрещин, которые сопровождаются излучениеx(акустичесKHx и электромагнитных сигналов (акустическая и электромагнитная эмиссия) . Для оценки напряженного состояния горной поро ihl Определяют общее (суммарное) количество сигналов разрушения 3d за (анный интервал времени N(>, Однако при олном и том же напряженном состоянии степень удароопасности горной породы может быть различна.

Это зависит от (е механических свойств и структуры. При более высокой стеиени удароопасности снижается устойчивость горной породы, и процесс образования групновых сигналов разрушения растет, ы количество одиночных сигна loB уменьшается.

Таким образом, лля оценки устойчивости состояния горной породы сигналы разделяют на одиночные и гру(шовые, определяют количество одиночных Ю„„или грунповых сигналов N„, а затем оценивают долю одиночHblx или групповых сигналов в общем коли-!

5 честве сигналов, например, соотношениями

NÄ/V„,) или V„/N. Причем но уменьшению доли олиночных или увеличснию доли групповых сигналов в o()lti(м количестве сигна1оВ определяют сниж(нис устойчивости горной породы

20 Устройство работысг слелую(цим образом.

Датчик 1 преобразуеT сигналы разрушеHHH (нанример, ыкус(и (сскис и электромагнитные) в электрические сигналы, которые через фильтр 2 и (силитсль 3 поступают на вхол формирователя 4 Выхолного сигнала.

Последний из каждого сигнала разрушения (диаграмма а) формирует нрямоуп>льный имлхльс (ли()Грамм(! ()) . с (3ь(хола фОрмирователя 4 импульсы поступают на вход (l(. т и кы ) Об(цс ГО Ko, I è ч(. (. 1 (3а с и Гн<3.1ОВ и

ЗО ны Вхол селектора 8 О,(иночных сигналов.

Первый формирователь 9 строба В момент окончания выхолногo импульса формировагеля 4 формирует короткий строб-импульс (лиыгрымма н), который поступает на вход установки в «О» счетчика 10 контрольного

З5 Времени. Счетчик (0 Kot(TpotthHoto BpeveHH после окончания каждого строб-импульса, поступающего на его Вхол, устанавливается н «О» и начинает отсчитывать время. Если промежуток времени между двумя соседними строб-импульсами больше контрольного

40 времени t„, то счетчик 10, лo(÷HTBв ло /„, формирует на своем выхоле потенциал лог.

«1», который будет сохраняться до прихода следующего строб-импульса (диаграмма г).

В момент изменения состояния выхода счетчика 10 из «1» в «О» второй формирователь строба 13 формирует строб-импульс установки триггера 14 в «1» (диаграмма ж).

Таким образом, триггер 14 будет устанавливаться в состояние «1» после окончания некоторого сигнала разрушения в том случае, о если в течение промежутка времени, большего t„, до прихода этого сигнала других сигна70B не регистрировалось (диаграмма 3).

Данный сигнал будет одиночным, если следующий сигнал поступит через промежуток времени, больший t„. В этом случае в момент

55 поступления сигнала (лиаграмма б, точка 1) на первом входе первого элемента 12 И будет действовать потенциал лог. «О» (диаграмма ()), первый элемент 12 И будет закрыт, 1348516 и сигна. 1 с выхода! форм и()оватс )я 4 нс IIOступит через первый элемент 12 И на второй вход (установки в «О») триггера 14. Таким образом, вгорой элемент 15 И будет открь)т, и сигнал с выхода счетчика 10 контрольного времени через второй элемент 15 И поступит на вход счетчика 7 одиночных сигналов.

В том случае, когда некоторый сигнал поступает через промежуток времени, меньший t,, после предыдущего сигнала (диаграмма б, точка 2), первый элемент 12 И оказывается открытым, и сигнал с вы.хода формирователя 4 поступает на второй вход (установки в «О») триггера 14 (диаграмма e).

Сигнал лог. «0» с выхода триггера 14 закрывает второй элемент И 15, и сигнал с выхода счетчика 10 контрольного времени не проходит на вход счетчика 7 одиночных сигналов.

Величина 1, выбирается путем проведения сравнительных исследований на удароопасных и неудароопасны c участках л(ас(ива горных пород.

Таймер 6 с,)ужнт для остановки счетчиков 5 и 10 II()(. .i(окончания Вр(м(. HH измсрения

В качестве конкретного примера применения данного способа рассмотрим его использование I! условиях Донецкого угольного бассейна, где применяется способ снижения удароопа(ности горных пород, окружающих выработку, путем проведения защитной выработки но вышележащему пласту.

Оценку эффективности данного мероприятия осущсствляют следующим образом.

При ис(пользовании предлагаемого способа в выработке нижележагцего пласта проводят измерения интересующего параметра.

Например, замеренное общее количество сигналов разрушения за время измерения

10 мин составляет V„=120, а количество одино IHhlX CHHH3 lOB — А„,,=70, Л(„ ††"- = l,7. 11осле проведения мероприятия у

Но снижению удароопасности измерения проводят повторно. Например, при том же времени измерения получают Лl„= 118, A „„=

=90 V„/(V„,,=1,33.

Таким образом, после проведения мероприятия величина параметра Л(„остается практически на том же уровне,а величина отношения Л(„/Л(„,) снижается (состояние горной породы стало более устойчивым), что говорит о снижении степени удароопасности.

Формула изо()1)етения

1. Способ определения состояния горной породы, основанный на оценке напряженного состояния путем определения общего количества сигнала разрушения за заданный интервал времени, oтличающийея тем, что, с целью повышения надежности определения состояния, разделяют сигналы на одиночные и групповые, регистрируют количество оди10 ночны или групповых сигналов, и по соотношению между общим количеством сигналов и сигналов одиночных или групповых определяют состояние устойчивости.

2. Способ по и. 1, от.)ичающийгя тем, что по уменьшению доли одиночных или увеличс нию доли групповых сигналов в общем ко.)ичестве сигналов определяют снижение устойчивости горной породы.

3. Устройство для определения состояния

20 горной породы, включающее последовательно соединенные датчик, фильтр, усилитель, формирователь входного сигнала и счетчик общего количества сигналов, управляющий вход которого подключен к первому выходу таймера, отличающееся тем, что оно снабжено счетчиком одиночных сигналов и селектором одиночных сигналов, причем вход и выход селектора одиночных сигналов соединены соответственно с выходом формироватсля входного сигна )а и входом счетчика

30 одиночных сигналов, управляющий вход которого подключен ко второму выходу таймера.

4. Устройство по и. 3, orëí÷àþùååãÿ тем, что селектор одиночных сигналов содержит первый формирователь строба. счетчик контрольного времени, элемент НЕ, первый элемент И, второй формирователь строба, триггер и второй элемент И, причем вход первого элемента И является входом селектора и соединен с входом первого формирователя

40 строба, выход которого подключен к входу счетчика контрольного времени, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, входом второго формирователя строба и входом элемента НЕ, выход которого подключен к первому в оду первого

4 элемента И, выход которого соединен с вторым входом триггера, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя строба. выход соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого является выходом селектора.

1348516

1! I I (<>< ганитель,. Рыбаков

Ре,(,» ><>р Л .1<».инич l екре.«! Вер<« Корректор. I. 1!атай

3<> л <> < 4 84!(33 Тираж 452 11одиисное

В!111111111 1 <и < ай<>рственнюгц комитета (:(.(:Р ио делам изобретений >f открытий

I I:3035. Москва, Ж 35, Раун>скан наб.. д 4, 5

11p<>«<в<>дственгн> иолигр«ические предприятие, г. Ужгород, л. 11роектная, 4