Устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение оперативности и точности определения степени удароопасности. Устройство содержит датчик 1, предусилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, амплитудный селектор 5, формирователь 6, счетчики 7 и 8, делители 9,10, блок 11 ввода числа импульсов, дополнительные счетчики 12,13, блоки 14,15,16 сравнения, таймер 17, элемент ИЛИ 18, элементы И 19,20,21, индикаторы 22,23,24. Устройство анализирует два параметра процесса акустической эмиссии. К последним относятся активность процесса эмиссии и показатель амплитудного распределения импульсов. Счетчики 7 и 8 подсчитывают количество импульсов, амплитуды которых превышают установленные уровни A<SB POS="POST">1</SB> и A<SB POS="POST">2</SB>,A<SB POS="POST">1</SB>Α<SB POS="POST">2</SB>. Содержимое дополнительных счетчиков 12, 13 определяется числом импульсов амплитуды A<SB POS="POST">1</SB> со своими коэффициентами пересчета в делителях 9 и 10. Блок 14 сравнивает содержимое блока 11 и счетчика 7 и устанавливает на своих выходах сигналы единица-ноль либо ноль-единица. Аналогично работают блоки 15 и 16. При совпадении всех единичных сигналов на входах элементов И 19, 20, 21 срабатывает один из индикаторов 22, 23, 24. Разрешение на срабатывание элементов И 19, 20, 21 дает таймер 17. Устройство позволяет повысить оперативность за счет автоматического определения категории удароопасности и определить диапазон значений для показателя амплитудного распределения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCKOWlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4365184/23-03 (22) 14.01.88 (46) 07. 1 1.89, Бюл . ¹ 4 1 (71) Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика" (72) Ю.M.Зиновьев, И.П. Розманов, А.Г.Стороженко, В.M.Ïðîñêóðÿêîâ, А.С.Бляхман и В,А.Малашенков (53) 622.35(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1421862, кл. Е 21 С 39/00, 1987 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО

АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение оперативности и точности определения степени удароопасности. Устройство содержит датчик 1, предусилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, амплитудный селектор 5, формирователь 6, счетчики 7 и 8, делители 9, 10, блок 11 ввода числа импульсов, дополнительные счетчики 12, 13, блоки 14, 15, 16 сравнения, таймер

1?, элемент ИЛИ 18, элементы И 19, 20,21, индикаторы 22,23,24 ° Устрой„„Я0„„1520243 А 1, ство анализирует два параметра процесса акустической эмиссии, К последним относятся активность процесса эмиссии и показатель амплитудного распределения импульсов. Счетчики 7 и 8 подсчитывают количество импульсов, амплитуды которых превышают установленные уровни а, и а, а „а а

Содержимое дополнительных счетчиков

12, 13 определяется числом импульсов амплитуды а„ со своими коэффициентами пересчета в делителях 9 и 10.

Блок 14 сравнивает содержимое блока

11 и счетчика 7 и устанавливает на своих выходах сигналы единица-нуль либо нуль-единица. Аналогично работают блоки 15 и 16. При совпадении всех единичных сигналов на входах элементов И 19,20,21 срабатывает один из индикаторов 22,23,24. Разрешение на срабатывание элементов И 19, 20,21 дает таймер 17. Устройство позволяет повысить оперативность за счет автоматического определения категории удароопасности и определить диапазон значений для показателя амплитудного распределения ° 1 ил.

1520243

4 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для прогноза горных ударов при подземной разработке месторождений полезных ископаемых;

Цель изобретения - повьппение опе- ративности и точности определения удароопасности.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устр ойс тв о с ост оит из по следов ательно соединенных датчика 1 упругих колебаний,,предусилителя 2, фильтра

3, усилителя 4, амплитудного селекто- 15 ра 5, формирователя 6, первый вход которого соединен с выходом усилителя 4, а выход — с вторым входом амплитудного селектора 5, первого 7 и второго 8 счетчиков, подключенных входами к первому и второму выходам амплитудного селектора 5, первого 9 и второго 10 делителей числа импуль сов, подключенных к первому выходу амплитудного селектора 5, блока 11 ввода числа импульсов, первого 12 и второго 13 дополнительных счетчиков, подключенных к выходам первого 9 и второго 10 делителей числа импульсов, первого 14, второго 15 и третьего 16 блоков сравнения, подключенных к выходам счетчиков 7,8, 12,13 и блока 11 ввода числа импульсов. Устройство имеет таймер 17, элемент ИЛИ 18, первый 19, второй 20 и третий 21 элементы И, первый 22, второй 23 и третий

24 индикаторы. Выход элемента ИЛИ 18 соединен с вторым входом элемента

И 21, выход которого подключен к индикатору 24, первый вход соединен с таймером 17 и вторым входом формирователя 6. Выходы элементов И 19 H 20 подключены соответственно к первому

22 и второму 23 индикаторам.

Устройство работает следующим образом.

С повышением опасности возникновения горного удара увеличивается не только активность, но и возрастает

Доля сильных импульсов. Возрастание доли сильных .импульсов находит свое отражение в уменьшении величины показателя амплитудного распределения

Ъ в зависимости активности акустической эмиссии от амплитудного уровня регистрации, которая, как установле- 55 но в шахтных условиях, подчиняется степенному закону вида

Ка-" (1) где И вЂ” активность акустической эмиссии а — амплитудный уровень;

К и Ь вЂ ;постоянные.

При определении показателя Ь для конкретного случая достаточно измерить активности акустической эмиссии одновременно по двум амплитудным уровням (а„ и а ), а затем произвести расчет по формуле а а

Ь = 1g — — 7.1g-- (2)

И„. a, где И и И, — средние активности

О1 при амплитудных уровнях а, и а

Поскольку по величине показателя амплитудного распределения Ъ производят разделение участков по степени удароопасности, то на практике можно, выбрав постоянным отношение а /а„, например, равным 2, использовать более простое соотношение для оценки показателя амплитудного распределения а

Ъ (3)

И аг

При а /а„= 2, если Ь 6 1,, то Ъ 2 или если Ь > 3, то Ь r 8 и т.д. Поэтому для того, чтобы определить в каком диапазоне значений находится величина Ь, достаточно определить в

I каком диапазоне значений находится Ь .

Датчик 1 упругих колебаний принимает и преобразует упругие импульсы акустической эмиссии в электрические импульсы, которые после предварительного усиления в предусилителе 2, фильтрации в фильтре 3 и усиления в усилителе 4 одновременно поступают на амплитудный селектор 5 и формирователь Ь. В амплитудном селекторе 5 происходит запоминание максимальной амплитуды входного импульса на время его действия. По окончании импульса акустической эмиссии формирователь 6 в случае, если есть разрешение от таймера 17, вырабатывает короткий импульс, который подается на амплитудный селектор 5 ° Если максимальная амплитуда входного сигнала превьппает первый амплитудный уровень а, то импульс возникает на первом выходе амплитудного селектора 5. B случае же превышения максимальной амплитудой входного сигнала и второго амплитуд1520243

45 ного уровня а импульс возникает и на первом и на втором выходах амплитудного селектора 5. Первый амплитудный уровень а, устанавливают превышающим уровень сигналов акустических помех, а второй амплитудный уровень а — превышающим первый, например, в два раза. Импульсы с первого выхода амплитудного селектора 5 подсчитываются первым счетчиком 7, а импульсы с второго выхода — вторым счетчиком

8 ° Кроме того, импульсы с первого выхода амплитудного селектора 5 поступают на входы первого 9 и второго

10 делителей числа импульсов, имеющих разные коэффициенты деления. Импульсы с выходов делителей 9 и 10 подсчитываются первым 12 и вторым 13 дополнительными счетчиками соответ- 20 ственно. Число импульсов, записанное в счетчиках 7,8,12,13 и блоке 11 ввода числа импульсов, непрерывно сравнивается между собой в блоках 1416 сравнения ° В первом блоке 14 25 сравнения сравнивается чйсло импульсов, введенное в блок 11, И содержимое счетчика 7. Если число импульсов в счетчике 7 превышает или равно числу импульсов, записанному в блок

11, то на первом выходе первого блока 14 сравнения устанавливается единичный потенциал, а на втором выходе — нулевой потенциал. В противном случае единичный потенциал устанавливается на втором выходе первого блока 14 сравнения; а нулевой — на первом. Аналогично работают блоки

15 и 16 сравнения.

Число импульсов, вводимое в блок

11 ввода числа импульсов, интервал времени разрешения таймера 17 и коэффициенты деления делителей 9 и 10 устанавливаются исходя из следующих соображений.

Предварительно для данного месторождения устанавливают значения активности акустической эмиссии и показателя амплитудного распределения импульсов, соответствующие различной степени удароопасности. Для этого по результатам измерений параметров процесса акустической эмиссии в условиях различной степени удароопас-. ности, определяемой апробированными методами, например методом кернового бурения, значения этих параметров группируют в классы, соответствующие различной степени удароопасности.

Например, для некоторых месторождений получено, что при средней активности N (а, = О, 15 В, коэффициент

1 Э усиления 5 10 раз) менее 3 имп за

15 с и любом показателе амплитудного распределения Ь (расчет по формуле (2)), участок массива горных пород относится к неудароопасным (категории III) . Неудароопасным является также участок, на котором средняя активность N более 3 имп за

15 с, но показатель Ь более 2. При средней активности N равной

3 имп за 15 с и более, и показателе Ь 2 участок относят к опасным по горным ударам, причем если Ь 1, то участок наиболее опасен (категория I) а если 2 > Ь > 1, то участок опасен (категория Х1) . Кроме того, экспериментально установлено, что для получения надежных данных продолжительность измерений должна составлять 20 мин. В связи с этим устанавливается длительность интервала времени разрешения таймера 17, равная 20 мин, а число импульсов, вводимое в блок 11, равным 240, коэффициент деления блока 9 равным 2, коэффициент деления блока 10 равным 4.

По окончании заданного интервала времени на выходе таймера 17 устанавливается единичный потенциал, который запрещает работу формирователя

6, а также поступает на входы элементов И 19 — 21. В зависимости от состояния выходов блоков 14 — 16 сравнения на выходе одного из элементов

И 19 — 21 появляется единичный потенциал, что приводит к загоранию одного из индикаторов 22 — 24. Например, при категории Т1 удароопасности загорается индикатор 23, поскольку число импульсов, записанное в первом счетчике 7, превышает число импульсов, введенное в блок 11, и на первом выходе первого блока 14 сравнения единичный потенциал. Кроме того показатель Ь в условиях категории II удароопасности лежит в диапазоне 2 - 4 и содержимое второго счетчика 8 больше содержимого первого дополнительного счетчика 12, но меньше содержимого второго дополнительного счетчика 13. Поэтому единичный потенциал присутствует на втором выходе второго, блока 15 сравнения и первом выходе третьего блока 16 срав1520243 нения. Таким образом, на всех четырех входах элемента И 20 после срабатывания таймера 17 присутствуют единицы.

Аналогично в условиях категории

I удароопасности загорается индикатор 22, а в условиях категории III индикатор 24.

Формула из обретения

Составитель Г.Маслова

Редактор И.Шулла Техред Л.Олийнык

Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 6735/36 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить оперативность за счет автоматического определения категории удароопасности, а также повысить точность и достоверность sa счет одновременного использования двух параметров процесса акустической эмиссии и определения диапазона значений для показателя амплитудного распределения °

Устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, предусилитель, фильтр и усилитель, амплитудный се-лектор, формирователь, первый и второй счетчики, причем выход усилителя соединен с первым входом амплитудного селектора и первым входом формирователя, выход которого подключен к второму входу амплитудного селектора, первый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого и второго счетчиков, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения оперативности и точности определения степени удароопасности, оно снабжено блоком, ввода числа импульсов, первым и вторым делителями числа импульсов, первым и вторым дополнительными счетчиками, первым, вторым и третьим блоками сравнения, элементом ИЛИ, первым, вторым и третьим элементами И, таймером, первым, вторым и третьим индикаторами, причем входы первого и второго делителей числа импульсов соединены с входом первого счетчика, их выходы подключены соответственно к входам первого и второго дополнительных счетчиков, выход первого дополнительного счетчика соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика и второму входу третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом второго дополнительного счетчика, первый выход подключен K BBTBppTQM+ Bxogg BT0poro элемента И, второй выход связан с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым выходом первого блока сравнения, пер25 вый вход которого подключен к блоку ввода числа импульсов, второй вход соединен с выходом первого счетчика, первый выход подключен к второму входу второго элемента. И и первому входу первого элемента И, выход которого связан с первым индикатором, второй вход соединен с первым выходом второго блока сравнения, третий вход подключен к второму входу формирователя, выходу таймера, первому входу третьего элемента И и третьему входу второго элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом второго блока сравнения, а выход подключен к второму индикатору, при этом второй вход и выход третьего элемента И соответственно соединены с выходом элемента ИЛИ и третьим индикатором.