Устройство для контроля степени удароопасности горных пород

 

Использование: в горной промышленности , при разработке удароопасных месторождений полезных ископаемых подземным способом, контроле степени удароопасности горных пород. Сущность изобретения: в устройство для контроля степени удароопасности горных пород, содержащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, формирователь, селектор информационных сигналов, счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, встроен дополнительно канал измерения отношений акустических импульсов, состоящий из параллельно соединенных второго формирователя, второго счетчика и схемы деления, позволяющий повысить точность контроля и информативность данных измерений . 1 табл., 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840600/03 (22) 18.06.90 (46) 07.09.92. Бюл. N. 33 (71) Научно-производственное обьединение

"Сибцветметавтоматика" (72) 1О.M. Зиновьев, А,К. Куденков, И.П. Роэманов и А.С. Бляхман (56) Авторское свидетельство ССС

N 4121431, кл. Е 21 С 39/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

No 1458333, кл. Е 21 С 39/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: в горной промышленности, при разработке удароопасных месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при прогнозирования проявлений горного давления на основе оценки напряженного состояния горных пород у стенки выработки.

Известно устройство для контроля степени удароопасности горных пород (см. а.с.

СССР N 1 121431, M. кл. Е 21 С 39/00), включающее акустический датчик, усилитель вы- сокой частоты (УВЧ), формирователь, счетчик и индикатор, принцип действия которого основан на измерении интенсивности сигналов естественной акустической эмиссии, возникающей в горной породе при ее разрушении под воздействием естественного поля напряжений.!

Ы«, 17б0111 А1 подземным способом, контроле степени удароопасности горных пород. Сущность изобретения: в устройство для контроля степени удароопасности горных пород, содержащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, формирователь, селектор информационных сигналов, счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, встроен дополнительно канал измерения отношений акустических импульсов, состоящий из параллельно соединенных второго формирователя, второго счетчика и схемы деления, позволяющий повысить точность контроля и информативность данных измерений. 1 табл., 1 ил.

Данное устройство не достаточно точно осуществляет контроль безопасности горных пород, т.к. не может быть использовано в тех случаях, когда естественная акустическая эмиссия развита слабо или уровень акустических помех превышает уровень сигналов акустической эмиссии.

Указанный недостаток устрапе в устройствах, работа которых основана на измерении параметров акустических сигналов, возникающих в горной породе при внешнем воздействии на нее, например. процессе ударного бурения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является устройство для контроля

1760111 степени удароопасности горных пород (см, а.с. СССР N 1463915, М., кл. 5 Е 21 С 39/00, 07.03.89 г.). содержащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, вход которого подключен к чувствительному элементу, а выход подключен ко входу первого формирователя, счетчик, выход которого через блок обработки соедине»»»c индикатором, усилитель низкой частоты, вход которого соединен с выходом чувствительного элемента. а выход со входом амплитудно-частотного детектора, выход которого соединен со входом управления усилителя высокой частоты, селектор информационных сигналов, выполненный в виде регистра сдвига, ключа, амплитудного детектора, генератора, второго формировагеля, причем выход усилителя низкой частоты соединен со входом второго формирователя и входом амплитудного детектора, выход которого подключен через генератор к управляющему входу регистра сдвига, выход которого соединен со входом ключа, управляющий вход которого и выход соответственно подкл»очены к выходу второго формирователя и входу счетчика, Недостатком данного устройства является недостаточная точность из»лерения, т.е, точнОсть контроля степени удароопасности горных пород, т,к. фактически проводится регистрация (измерение) только интенсивности (количество импульсов в единицу времени) импульсов акустической эмиссии, вызванных ударным воздействием бурового инструмента без учета количества самих ударов.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точности контроля удароопасности горных пород.

Для достижения этой цели в устройство, содержащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, ф мирователь, селектор информационных сигналов, счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, которые соединены в следующей последовательности — выход чувствительного элемента соединен со входами усилителя высокой частоты и усилителя низкой частоты, выход которого через амплитудно-частотный детектор подключен к управляющему входу усилителя высокой частоты, выход которого через формирователь соединен со входом селектора информативных сигналов, управля»ощий вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со входом счетчика, выход которого через блок обработки соединен с входом индикатора. введен канал измерения отношений инте»»сивности (количества

55 в единицу времени) импульсов акустической эмиссии от разрушения горных по„.од (высокочастотная составляющая и интенсивности (количеству) акустических импульсов от воздействия ударов на горну»о породу бурового инструмента (низкочастотная составляющая), состоящий из последовательно соединенных второго формирователя, второго счетчика и схемы деления, при этом вход второго формирователя соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со входом схемы деления, первый вход которой соединен с выходом первого счетчика, а выход со вторым входом блока обработки.

За счет введения канала измерения отношений интенсивности (количества импульсов в единицу времени) и импульсов акустической эмиссии от разрушения горных пород (высокочастотная составля»ощая) к интенсивности (количеству) акустических импульсов воздействия (ударов) на горную породу бурового инструмента (низкочастотная составля»ощая) при контроле степени удароопасности горных пород используется второй дополнительный информационный параметр, позволяющий повысить точность контроля за счет уменьшения погрешности от непостоянства величины интенсивности (количества) воздействия бурового инструмента (ударов) на горную породу.

Повышение точности контрОля в предлагаемом устройстве подтверждается примером, приведенным в таблице, Где: а) приведены результаты трех измерений количества импульсов акустической эмиссии N> и количество импульсов от ударов Ny за единицу времени и поэтому они соответствуют значениям интенсивностей

Аэ и Ау. б) определены и приведены значения отношений интенсивностей В= — = — и

Аэ !чэ

Ау Ny значения нормированных интенсивностей . Иэ

Вя= у В =y —, y=0,05 — коэффициент

Ку конкретных горногеологических условий); в) определены нормированные значения интенсивностей (количества) импульсов аКУСтИЧЕСКОй ЭМИССИИ Аяэ-В»» Ал ИЛИ

Ияэ=Вн Ияэ по которым устанавливается (определяется) степень удароопасностй горных пород.

Из таблицы (колонка 3) видно, что значения Нэ (Аэ) отличаются от среднего значения на + 5 (как в прототипе) и на „,2 (колонка 6), как в предлагаемом устройстве.

Приведенный пример наглядно доказывает повышение точности контроля степени удароопасности горных пород, 1760111

20

30

Заявителю неизвестны другие технические решения с подобными признаками и свойствами, что позволяет признать заявляемое решение соответствующим критерию

"Существенные отличия".

Структурная схема устройства представлена на фигуре. Устройство содержит чувствительный элемент (УЭ) 1, усилитель высокой частоты (УВЧ) 2, вход которого подкл очен к ЧЗ 1, а выход — к входу первого формирователя 3, соединенного с информационным входом селектора информационных сигналов (СИС) 4. выход которого через первый счетчик 5 соединен с первым входом блока 6 обработки. выход которого соединен с входом индикатора 7, усилитель ниэкойчастоты (УНЧ) 8, вход которого соединен с выходом ЧЭ 1, а выход — с управляющим входом СИС 4 и через амплитудно-частотный детектор (АЧД) 9 с управляющим входом УВЧ с управляющим оходом УВЧ 2 и канал измерения отношения интенсивностей, состоящий иэ последовательно соединенных формирователя 10, второго счетчика 11, схемы деления (СД) 12, причем вход второiо формирователя 10 соединен с выходом УНЧ 8, а выход — с входом второго счетчика 11, выход которого соединен с вторым входом СД 12, первый вход которой соединен с ныходогл первого счетчика 5, а выход са. вторым входом блока 6 обработки.

Устройство работает следующим образом.

ЧЭ 1 преобразует акустические сигналы, возникающие в процессе бурения в электрические, которые поступают на УВЧ

2 и УНЧ 8. УНЧ 8 выделяет низкочастотные сигналы ударов, а УВЧ 2 выделяет высокочастотные сигналы разрушения. Сигналы с выхода УНЧ 8 поступают на вход АЧД 9, уровень в6)ходного сигнала которого про. порционален амплитуде и частоте повторения ударов.

Выходной сигнал АЧД 9 управляет гоэффициентом усиления УВЧ 2 для компенсации погрешности, возникающей от нестабильности процесса бурения. С выхода УВЧ 2 сигналы поступают на вход первого формирователя 3, который формирует на своем выходе счетные импульсы. соответствующие сигналам разрушения, С выхода первого формирователя 3 импульсы поступают на информационный вход СИС 4, управляющий вход которого соединен с выходом УНЧ 8 и затем на вход первого счетчика 5, СИС 4, осуществляет выделение информационных сигналов путем временной привязки интервала измерений к моменту удара и его длительности, Канал

55 измерения отношений работает следуюгцим образом.

На выходе второго формирователя 10, вход которого соединен с вь ходо л УНЧ 8, формируются счетные импульсы, соответствующие количеству ударов и поступа от на вход второго счетчика 11.

Количество счетных импульсов (за установленную единицу времени) с выхода второго счетчика 11 и выхода первого счетчика

5 поступают на соответствующие входы схемы деления 12. Схемы деления 12 определяют отношение количества счетных импульсов, соответствующих акустическим сигналам от разрушения горной породы, к количеству счетных импульсов, соответс вующих ударам, Информация с выхода схемы деления 12 и первого счетчика поступает на соответствующие входы блока обработки 6 и далее на индикатор 7.

Введение канала измерения отношения позволяет расширить информативность измеряемой (регистрируемой) информации, что приоодит к повышению точности кон -роля удароопасности участка массива горных пород. Основной эффект от внедрения устройства заключается н повышении безопасности труда горнорабочих.

Формула изобретения

Устройство для контроля степени удароопасности горных пород, содержащее чувствительный элемснт, усилитель еысокой частоты, формирователь, селек,ар ичформационных сигналов. счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, которые соединены с последооательностью— выход чувствительного элемента соединен с выходами усилителя высокой частоты и усилителя низкой частоты, оыход которого через амплитудно-частотный детектор подключен к управляющему входу усилителя высокой частоты, выход которого через формирователь соединен с входам селектора информационных сигналоо, упраеляющий вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со Вхо дом счетчика. выход которого через блок обработки соединен со входом индика-ора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля дополнительно встроен канал измерения отношений акустических импульсов. состоящий иэ параллельно соединенных второго формирователя, второго счетчика и схемы деления, при этом вход второго формирователя соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со вводом второго счетчика, 1760111

Составитель Н.Руденко

Техред М.Моргентал Корректор А.Долинич

Редактор Т.Иванова

Заказ 3167 Тираж Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 выход которого соединен со вторым входом схемы деления, первый вход которой соединен с выходом первого счетчика. а выход со вторым входом блока обработки.