Способ прогноза разрушения горных пород

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам контроля и прогноза разрушения горных пород при изменении их напряженно-деформированного состояния Непрерывно во времени регистрируют импульсы электромагнитного излучения Выделяют максимальную спектральную составляющую импульсов и измеряют ее амплитуду Определяют скорость изменения амплитуды данной составляющей во времени Регистрируют минимальное значение скорости и по моменту его возникновения определяют приближение процесса разрушения 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 - 3 ) ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799762/03 (22) 05.03.90 (46) 15.06;92.Бюл.N. 22 (71) Институт горного дела СО AH СССР (72) М..В.Курленя, Г.И.Кулаков, В.Н.Опарин и Г.Е.Яковицкая (53) 622.831(088.8) (56) Ковалев О.В» Мещеряков В,В, Контроль и прогнозирование состояния горных йород по параметрам электромагнитной эмиссии. — В сб.; Контроль, прогнозирование и управление состоянием пород в калийных рудниках.-Л.: ВНИИГ, 1985, с.3-10.

Авторское свидетельство СССР

N. 1562449, кл. Е 21 С 39/00, 1988.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для контроля разрушения массива горных пород при изменении его напряженно-деформированного состояния.

Известен способ прогноза разрушения горных пород, включающий регистрацию во времени импульсов электромагнитного излучения и измерение их амплитуды и количества.

Недостатком этого способа является то, что количество импульсов не является однозначным параметром, определяющим процесс разрущения породы. Так, например, мрамор при нагружении излучает большое количество импульсов, в том числе высокой частоты, а хрупкие горные породы при нагружении излучают небольшое количество импульсов, но тем не менее быстро разрушаются, „„Я2„„1740665 А1 (64) СПОСОБ ПРОГНОЗА РАЗРУШЕНИЯ

ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу, в частности к способам. контроля и прогноза разрушения горных пород при измене-. нии их напряженно-деформированного состояния. Непрерывно во времени регистрируют импульсы электромагнитного излучения, Выделяют максимальную спектральную составляющую импульсов и измеряют ее амплитуду. Определяют скорость изменения амплитуды данной составляющей во времени. Регистрируют минимальное значение скорости и по моменту его возникновения определяют приближение процесса разрушения. 1 табл.

Наиболее близким к предлагаемому является способу прогноза разрушения горных пород, включающий регистрацию во времени электромагнитных импульсов (ЭМИ), определение частоты их максимума спектральной плотности, измерение амплитуды максимальной спектральной составляющей и определение скорости изменения амплитуды по времени и по частоте.

Недостаток данного способа эаключа- О ется в том, что он не позволяет с высокой Q3 точностью определить момент времени, предшествующий разрушению и. следовательно, не пригоден для оперативного контроля.

Цель изобретения — повышение точности прогноза путем определения приближения времени разрушения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу прогноза разрушения горных пород. включающему регистрацию в

1740665

20

30

40 за, 45

55 течение некоторого времени импульсов электромагнитного излучения и определение скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей сигнала по времени, дополнительно регистрируют минимальное значение скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей сигнала по времени и по моменту его возникновения определяют приближение процесса разрушения, Перед разрушением горных пород в довольно короткий промежуток времени на фоне сформировавшейся зоны магистральной трещины, которой соответствует низкочастотная составляющая ЭМИ, возникает много микротрещин, которым соответствует высокочастотная составляющая спектра сигнала. В дальнейшем прорастает магистральная трещина разрыва и разрушается горная порода, чему соответствует последующее снижение величины максимальной спектральной амплитуды. Этому процессу соответствует переход окорости изменения максимальной спектральной амплитуды по времени через точку экстремума (минимальное ее значение) с последующим ее увеличением, Предлагаемый способ прогноза разрушения горных пород по сравнению с прототипом повышает точность прогноза за счет одновременного использования двух признаков приближения момента разрушения породы — по скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей сигнала, по времени и по минимальному значению этой скорости.

В таблице представлены величины максимальных спектральных амплитуд, распределенные по времени для электромагнитного сигнала конкретной горной породы — мраморизованного известняка, Способ осуществляется следующим образом.

В массивах горных пород, например, при проходке встречной выработки в ее эаЦое пробуривают опережающую скважину протяженностью, например, 8 м и устанавливают в нее датчик.ЭМИ, представляющий собой магнитную ферритовую стержневую антенну. По мере сближения забоев выработок в зоне целика между забоями возрастают напряжения в массиве пород, сопровождающиеся трещинообраэованием, Возникновение и развитие трещин влечет за собой излучение ЭМИ. которые регистрируются датчиками ЭМИ вЂ” антеннами и через усилитель подаются на вход анализатора спектра, На экране анализатора отражается спектральная характеристика зарегистрированного импульса (или серия импульсов).

Например, в момент 11=20,95 мс регистрируется максимальная спектральная амплитуда

А1 макс cneKTp=981; в момент tz=21,75 мс регистрируется максимальная спектральная амплитуда А2 макс спектр=998. Скорость изменения максимальной спектральной амплитуды на отрезке времени Л t< составляет

Чает=21,25 мВ/с, ° Аналогично проводят измерение последующих зарегистрированных импульсов, продолжая определять величины

Аз макс спектр ..., An макс спектр и соответствуЮщив Врвмвна тзмакс спектр,", tn макс спектр, Затем определяют соответствующие скорости изменения максимальной спектральной амплитуды: Vga=13,3; Чзс=3,1;

Vent=36,3; Ч т=65,26. Из полученных данных видно, что в начале регистрации процесса разрушения скорости изменения максимальной спектральной амплитуды по времени уменьшаются с величины Ч1т=21,25; от=13,3 до Чзт=3,1; а затем постепенно увеличиваются до от=36,3; от=65,26 и т,д.

По уменьшению скорости изменения максимальной спектральной амплитуды

ЭМИ по времени и достижению минимального значения этой величины, а также последующему ее росту судят о начале процесса разрушения горной породы.

Предлагаемый способ прогноза разрушения горных пород повышает точность прогноза; увеличивает достоверность прогноза; повышается оперативность прогноФормула изобретения

Способ прогноза разрушения горных пород, включающий регистрацию во времени импульсов электромагнитного излучения, измерение их амплитуды и определение скорости изменения амплитуды максим альной спектральной составляющей импульсов во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности прогноза, дополнительно регистрируют минимальное значение скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей импульсов и по моменту его возникновения определяют приближение процесса разрушения.

1740665 мс

83о

839

848

856

864

872

879

886 886

895

904. 912

920

927

933 933

942

950

957

964

970

976

981

981

986

991

994

997

998

998 ! ооо

999

999

999

997

997

996

994

991

988

964

957

949

942

36. 3

24.44. 24.52

24.76

24.88

25.08

25.26 .

25.40

25.58

25.71

25.82

26.03

26,19

26,35

26.48

26,67

933

924

914

904

892 893

883 а74

864

853

В40

65.2

840 азз

826 вгб аго

814 воа

Составитель Ю.Лупичева

Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец !

Заказ 2063 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССР

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

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

5I.8

48.4

42,8

21.2

t3.3

3.7

I 5;87

16.09

16.19

16 37 !

6.51

16.64

16.83

17.оо

17,14 !

7.Зо

17,46

17.61

17.78

17.91

18.10

18,20 !

8.41

18,62

18.73

18.86

19.05

19.19 !

9.37

19.50

19.68

19. 83

20. 00

20. 15

20. 32

20. 49, 20.63

20. 78

20.95 2i.08

21.27

21,40

21.53

21 ° 75

21. 90

22.03

22.22

22.38

22.54

22.68

22.86

22.91

23.17

23.25

23,49

23.71

23.8! 23.93

24 ° 1 3

24.28

t> кгц

0,25 (0,29(П,ЗЗ) О,18 (Ю,Ц(О,БО) Р;57) 6,65 (О,/4) О,ss) o,ee) >,n) t,1В(,471 1,6В(1,12(2,20) 2,52

754

761

769

775

782

789

795

801 В07

813

819

&24

830