Способ определения удароопасности участков массива горных пород и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для прогноза удароопасности и выбросоопасности участков массива горных пород (МГП). Цель - повышение достоверности и точности определения степени удароопасности участков МГП. Для этого на участке МГП устанавливают преобразователь 1 упругих колебаний и принимают сигналы акустической эмиссии (АЭ). В КАЖДОМ СИГНАЛЕ ВЫДЕЛЯЮТ МОМЕНТ ЕГО ПРИХОДА К ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЮ 1 И МОМЕНТ ДОСТИЖЕНИЯ СИГНАЛОМ МАКСИМУМА. ИЗМЕРЯЮТ ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ МЕЖДУ ВЫДЕЛЕННЫМИ МОМЕНТАМИ, ПО КОТОРОМУ ОПРЕДЕЛЯЮТ ДАЛЬНОСТЬ ДО ИСТОЧНИКА. ВЫДЕЛЯЮТ СИГНАЛЫ, ДАЛЬНОСТЬ ДО КОТОРЫХ НЕ ПРЕВЫШАЕТ ЗАДАННУЮ. ЗАТЕМ ИЗМЕРЯЮТ В ТОЧКЕ ПРИЕМА АМПЛИТУДУ СИГНАЛА (АС) И ПО ОПРЕДЕЛЕННОЙ ДАЛЬНОСТИ, УЧИТЫВАЯ ЗАТУХАНИЕ СИГНАЛА ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ В МГП, восстанавливают АС в очаге. По восстановленным АС определяют интенсивность процесса АЭ - число импульсов в единицу времени и показатель амплитудного распределения. Во внимание принимаются только те сигналы АЭ, у которых АС в источнике превышает минимальную для заданной дальности. Полученные величины интенсивности АЭ и показателя ее распределения группируют в два класса, соответствующие удароопасному и неудароопасному состояниям участков МГП. Граница между классами является параметрами процесса, характеризующими степень удароопасности участка МГП. Устройство для реализации способа, содержащее последовательно соединенные преобразователь 1, предусилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, амплитудный селектор 5, а также регистрирующий блок 11 и формирователь 6 строба, снабжено дополнительно генератором 12, блоками 13 и 14 сравнения и последовательно соединенными триггером 7, счетчиками 8 и 9 и блоком 10 вычисления АС. В устройстве производится отсев сигналов АЭ, источники которых находятся за пределами заданной дальности и АС которых в источнике меньше минимальной для заданной дальности. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4285530/23-03 (22) 16.07.87 (46) 30.03.90. Бюл. Р 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) А.Г.Стороженко, В.М.Проскуряков, А.С,Бляхман, А.Ю.Детков и Г,Л.Подгаецкий (53) 622.817(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

И1 1315620, кл. Е 21 Е 5/ОО, 1985.

Авторское свидетельство СССР

9 1121431, кл, Е 21 С 39/00, 1984. (51)5 Е 21 Р 5/00 Е 21 С 39/00

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРООПАСНО СТИ УЧАСТКОВ МАССИВА ГОР161Х.ПОРОД И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено.для прогноза ,удароопасности и выбросоопасности участков массива горных пород (ИГП).

Цель изобретения — повышение достоверности и точности определения степени удароопасности участков 11ГП. Для этого на участке 11ГП устанавливают преобразователь I упругих колебаний и принимают сигналы акустической эмиссии (АЭ). В каждом сигнале выде1553717

1 " макс в

55 яют момент его прихода к преобразоателю l и момент достижения сигналом максимума. Измеряют .интервал времени между выделенными моментами по котоФ

5 рому определяют дальность до источника. Выделяют сигналы, дальность до которых не превьппает заданную. Затем измеряют в точке приема амплитуду сигнала (AC) и по определенной дальности, учитывая затухание сигнала фри распространении в 1".ГП, восстанаву, ивают АС в очаге. По восстановленым АС определяют интенсивность проесса А3-число импульсов в единицу ремени и показатель амплитудного аспределения. Во внимание принимаютя только те сигналы АЭ, у которых

С в источнике превышает минимальную ля заданной дальности„ Полученные 2О еличины интенсивности АЭ и показателя ее распределения группируют в два

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при прогнозе удароопасности и выбросоЬпасности участков массива горных ло- 30 род, Пель изобретения — повьппение досоверности и точности определения степени удароопасности участков мас,сива.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема амплитудного селектора; на фиг. 3— блок- схема формирователя строба. . Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно, одним из известных способов, например, по разнице времени прихода сигналов от одного источника акустической эмиссии на че- „ тыре преобразователя, определяют дальности от источников до каждого преобразователя и интервалы времени (At>a,) между моментом прихода и моментом достижения сигналом максимума, Затем

50 устанавливают величину коэффициента

K по зависимости дальности от. датчика до источника акустической эмиссии

Ь thA0Kc

R - -дальность от датчика до источника акустической эмиссии;

К вЂ” постоянньп коэффициент класса, соответствующие удароопасному и неудароопасному состояниям участков МГП, Граница между классами является параметрами процесса, характеризующими степень удароопасности участка 1 ГП. Устройство для реализации способа, содержащее последовательно соединенные преобразователь 1, предусилитель 2, фильтр 3, усилитель

4, амплитудный селектор 5, а также регистрирующий блок )1 и формирователь 6 строба, снабжено дополнительно генератором 12, блоками 13 и 14 сравнения и последовательно соединенными триггером 7, счетчиками S и 9 и блоком 10 вычисления АС, В устройстве производится отсев сигналов АЭ, источники которых находятся за пределами заданной дальности и АС которых в источнике меньые минимальной для заданной дальности. 2 с.п. ф-лы, 3 ил, — интервал времени между моментом прихода и моментом достижения сигналом максимума, Далее задаются дальностью приема и определяют максимальную величину амплитуды сигнала в источнике, необходимун для приема сигнала при заданной дальности, исходя из затухания сигнала лри распространении в массиве горных пород, На участке массива горных пород, удароопасность которого определяется, устанавливают преобразователь упругих колебаний и принимают сигналы акустической эмиссии. В каждом сигнале выделяют момент его прихода к преобразователю и момент достижения сигналом максимума, а также измеряют интервал времени мекду выделенными моментами, по которому определяют дальность до источника. Выделяют сигналы, дальность до которых не превышает заданную. Измеряют амплитуду сигнала в точке приема и по определенной дальности, учитывая затухание сигнала при распространении в горных породах, восстанавливают амплитуду сигнала в очаге. По восстановленным амплитудам сигналов определяют интенсивность процесса акустической эмиссии — число импульсов в единицу времени и показатель амплитудного распределения, Причем принимаются во внимание толь5 15537 ко те сигналы акустической эмиссии, у которых амплитуда в источнике превьппает минимальную для заданной дальности. Затем полученные величины па5 раметров процесса акустической эмиссии — интенсивность и показатель амплитудного распределения, сравнивают с параметрами процесса, характеризующими степень удароопасности участка 10 массива данного месторождения.

Параметры процесса, характеризующие степень удароопасности участка массива данного месторождения, определяются следующим образом. 15

По результатам определений параметров процесса акустической эмиссии в условиях различной удароопасности, определенной апробированными методами, значения этих параметров группируются в два класса, соответствующие удароопасному и неудароопасному состояниям участков массива. Граница между классами является параметрами процесса, характеризующими степень 25 удароопасности участка массива данного месторождения, Устройство для определения удароопасности участков массива горных по" род содержит последовательно соеди- 3Q ненные преобразователь 1, предусилиT BBb 2, фильтр 3, QC KIHT BJIb 4 > амплитудный селектор 5, а также последовательно соединенные формирователь 6 строб а, триггер 7, вспомогательный счетчик 8, основной счетчик 9, блок

10 вычисления амллитуды, регистрирующий блок 11, генератор 12, подключенный к счетному входу вспомогательного счетчика 8, первый блок 13 сравнения, 4р вход которого подключен к выходу основного счетчика 9, а выход — к второму входу блока 10 вычисления амплитуды, второй блок 14 сравнения, вход которого подключен к выходу блока 10 45 вычисления амплитуды, а выход — к второму входу регистрирующего блока

11. Причем вход формирователя 6 строба подключен к выходу усилителя 4, а первый выход амплитудного селектора 5р

5 — к .обнуляющим входам счетчиков 8 и 9.

Лмплитудньш селектор 5 (фиг, 2) состоит из последовательно соединенных первого порогового элемента 15, .первого счетчика 16, блока 17 кодирования, а также формирователя 18 порога, линии 19 задержки и второго генератора 20, выход которого подключен

17 б к счетному входу счетчика 16. Формирователь 6 строба (фиг. 3) состоит из второго порогового элемента 21, второго счетчика 22 и третьего генератора 23, выход которого подключен к счетному входу счетчика 22.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 преобразует упругие импульсы акустической эмиссии в электрические сигналы, которые после предварительного усиления в предусилителе 2, фильтрации в фильтре 3, усиления в усилителе 4 одновременно поступают на .амплитудный селектор 5 и на формирователь б строба. В амплитудном селекторе 5 (фиг. 2) при превьплении входным сигналом порогового уровня элемента 15 происходят его срабатывание и разрешение счета счетчиком 16, который первым же импульсом с второго генератора 20 переходит в следующее состояние и выдает соответствующий сигнал на блок 17 кодирования. Изменение состояния счетчика 16 приводит к изменению напряжения. на выходе формирователя 18 порога, что переводит первый пороговый элемент 15 в исходное состояние.

В результате этого .счетчик 16 находится в состоянии, соответствующем максимальной амплитуде входного импульса акустической эмиссии. При пос" туплении строб-импульса по входу Е блок 17 кодирования выработает сигнал, соответствующий максимальной амплитуде импульса эмиссии, а после прохождения сигнала через линию 19 задержки происходит обнуление первого счетчика 16. ормирование строба осуществляется в блоке 6 (фнг. 3). При отсутствии импульсов акустической эмиссии второй пороговой элемент 21 находится в нулевом состоянии. При этом происходит счет тактовых кьатульсов третьего генератора 23 вторым счетчиком 22 с огракичекной скоростью. После заполнения счетчика 22 на его выходе появляется единица, которая залрещает дальнейший счет счетчика 22 и поступает с выхода формирователя 6 строба на вхоц L"" амплитудного селектора 5.

Строб-импульс устанавливает триггер

7 в единичное состояние и запрещает счет иьшульсов генератора 12 вспомогательным счетчиком 8. После задержки в линии 19 задержки амплитудного

1553717 селектора 5 строб-импульс обнуляет первый счетчик 16 и по выходу Д амплитудного селектора 5 обнуляет основной 9 и вспомогательный 8 счетчики.

При поступлении импульса акустической эмиссии каждый положительный полупериод колебаний в импульсе при превьппении порогового уровня элемента 21 переводит его на время превышения в единичное состояние, Возникающая на выходе порогового элемента

21 единица обнуляет счетчик 22. Пер1 вой же единицей; соответствующей моменту п ер во ro вс тупл ения сигнала акустической эмиссии, триггер 7 устанавливается в нулевое состояние и разрушает счет импульсов генератора

12 вспомогательным счетчиком 8, Во время отрицательного полупериода колебаний в импульсе эмиссии счетчик 22 считывает импульсы генератора 23. По окончании импульса акустической эмиссии происходит заполнение счетчика 22 25 с ограниченной емкостью и на его выхоце появляется единица, которая запрещает дальнейший счет счетчику ?2 и устанавливает триггер 7 в едини пюе состояние. Таким образом, строб-им- 30 пульс возникает на выходе формирователя 6 по окончании импульса эмиссии, если между. его окончанием и приходом следующего импульса проходит время большее, чем наибольшая длительность

35 полупериода колебаний в импульсе эмиссии.

В то же время, при действии импульса эмиссии на каждое срабатывание первого порогового элемента 15 4О амплитудного селектора 5 сигналом по выходу С производится перезапись содержимого вспомогательного счетчика

8 в основной счетчик 9. Таким обра" зом, к моменту окончания импульса акустической эмиссии в основном счетчике 9 записано число тактовых импульсов, пропорциональное интервалу времени между моментом первого вступления и моментом достижения сигналом максимума или дальности до источника акустической эмиссии.

Число импульсов, записанное в счетчике 9, сравнивается в первом блоке 13 сравнения с числом импульсов, соответствующим заданной дально" сти. Если число импульсов в счетчике

9 превышает число импульсов, записан-. ное в блоке 13, то на блок вычисления амплитуды поступает запрещающий сигнал, и вычисления амплитуды не производятся. Дальность источника акустической эмиссии больше заданной.

ЕсЛи число импульсов в счетчике 9 не. превьппает числа импульсов в блоке 13, то на блок 10 поступает разрешающий сигнал.

По окончании сигнала эмиссии формируется строб-импульс, и с блока 17 кодирования амплитудного селектора 5 на блок 10 вычисления поступает код амплитуды сигнала акустической эмиссии в точке приема. При поступлении этой информации блок 10 вычисления, учитывая число импульсов в счетчике

9, производит определение амплитуды сигнала акустической эмиссии в источ" нике, которая поступает в блок !4 сравнения и на регистрирующий блок

11. Если амплитуда в источнике превышает минимальную для заданной дальности, то блок 1ч сравнения разрешает регистрацию в блоке 11, В противном случае регистрация запрещается, После задержки строб-импульса линией 19 задержки происходит обнуление счетчиков 16, 8 и 9 и устройство переходит в исходное состояние.

Таким образом, в предлагаемых способе и устройстве производится отсев сигналов акустической эмиссии, .источники которых находятся за пределами заданой дальности, и амплитуды которых в источнике меньше минимальной для заданной дальности, Интенсивность и показатель амплитудного распределе" ния определяют по восстановленным амплитудам сигналов и источнике, Это повышает достоверность и точность определения удароопасности и обеспе" чивает дЬполнительную защиту от помех.

Формула изобретения

1. Способ определения удароопасности участков массива горных пород, включающий прием сигналов акустической эмиссии участков горного массива„ установление интенсивности и показателя амплитудного распределения сигналов и определение степени удароопасностй горного массива, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности и точности определения степени удароопасности участков массива, устанавливают момент первого прихода каждого сигнала

9 15537 акустической эмиссии и момент достижения сигналом его максимума, измеряют интервал времени между выделенными моментами, после чего определяют дальность до источника указанных сиг5 налов акустической эмиссии, задают дальность последующего приема сигналов и выделяют сигналы акустической эмиссии, дальность до которых не пре- 1ð вьппает заданную, измеряют амплитуду сигналов в точке приема, после чего восстанавливают амплитуду сигналов в источнике акустической эмиссии, а интенсивность н показатель амплитудного распределения определяют по восстановленным амплитудам сигналов, амплитуда которых в источнике превы.шает минимальную для заданной дальности, после чего восстановленные и 2р определенные ранее интенсивности и показатели распределения группируют в два класса и устанавливают границу между ними, а степень удароопасности горного массива горных пород опреде- 25 ляют IIo месту попадания восстановленных значений интенсивности и показателя амплитудного распределения относительно указанной. границы.

2. Устройство для определения уда- 3р роопасности участков массива горных пород, содержащее последовательно соединенные преобразователь упругих колебаний, предусилитель, фильтр, усилитель, амплитудный селектор, а

17 10 также регистрирующий .блок и формиро-ватель строба, вход которого подключен к .выходу усилителя, а первый выход подключен к второму входу амплитудного селектора, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повьппения достоверности и точности определения. Удароопасных участков, устройство снабжено последовательно соединенными триггером, вспомогательным счетчиком, основным счетчиком, блоком вычисления амплитуды, а также генератором, первым и вторым блоками сравнения, при этом первый и второй входы триггера соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя строба, выход блока вычисления амплитуды параллельно подключен к первому входу регистрирулпего блока и к входу второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом регистрирующего блока, причем выход генератора подключен к второму входу вспомогательного счетчика, вход первого блока сравнения подключен к выходу основного счетчика, а выход — к второму входу блока вычисления амплитуды, третий вход которого подключен к первому выходу амплитудного селектора, второй выход которого подключен к управляющему входу основного счетчика, а третий выход подключен к обнуляющим входам основ" ного и вспомогательного счетчиков.

1553717

Составитель В.Тычина

Редактор И,Касарда Техред М.Ходанич Корректор Т.Малец

Заказ 444 Тираж 382 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101