Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению

 

СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД К ДИНАМИЧЕСКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

Использование: определение потенциальной удароопасности горных пород. Сущность изобретения: эталонный и исследуемый образцы поочередно помещают между обкладками емкостной антенны и нагружают до разрушения. В момент разрушения образцов определяют энергию регистрируемой электромагнитной эмиссии (ЭМЭ). Для разрушившихся образцов измеряют площади образовавшихся поверхностей разрушения; Определяют удельные энергии импульсов ЭМЭ по отношению энергии ЭМЭ к площади поверхностей разрушения , Породы для которых удельная ЭМЭ превышает удельную ЭМЭ эталонного материала считают потенциально удэроопасными. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

& 6&%.

* - :г Р" Ф F84 ,&&& & - & &&&

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892317/03 (22) 18.12.90 (46} 15.04.93, Бюл, N 14 (71) Московский горный институт (72) П. В. Егоров, Г. Я, Новик, В. В. Иванов, И. Ю, Буров и Л. А. Колпакова (56) Инструкция по безопасному введению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам, Л.: ВНИМИ, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1466133, кл. Е 21 С 39/00, 1987, I (57) СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД К ДИНАМИЧЕСКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам оценки напряженно-деформированного состояния породного массива, и может быть использовано для обеспечения безопасных условий труда, Изобретение предназначено для оп- ределения потенциальной удароопасности горных пород с удельным электросопротивлением не менее 1,0 мм.

Цель изобретения — повышение точности оценки склонности горных пород к динамическому разрушению и снижение трудоемкости ее определения.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа, Устройство для оценки склонности горных пород к динамическому разрушению состоит из емкостной антенны 1, между обкладками которой помещают исследуемый или эталонный образец горной породы 2, и последовательно включенных в цепь с антенной усилителя импульсов 3, фильтров

ÄÄ5UÄÄ 1809052 А1

{57) Использование: определение потенциальной удароопасности горных пород.

Сущность изобретения; эталонный и исследуемый образцы поочередно помещают между обкладками емкостной антенны и нагружают до разрушения, В момент разрушения образцов определяют энергию регистрируемой электромагнитной эмиссии (ЭМЭ). Для разрушившихся образцов измеряют площади образовавшихся поверхностей разрушения, Определяют удельные энергии импульсов ЭМЭ по отношению энергии ЭМЭ к площади поверхностей разрушения, Породы для которых удельная

ЭМЭ превышает удельную ЭМЭ эталонного материала считают потенциально удароопасными, 1 ил, низких частот 4, частотомера 5 для выделеЖ ния и счета импульсов, осциллографа 6, записывающего пачки импульсов с я максимальной амплитудой, а также нагружающего устройства 7 и устройства для измерения площади 8, Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению заключается в следующем.

Эталонный и исследуемый образцы 2 поочередно помещаются между обкладками емкостной антенны 1, выводы которой через усилитель 3 и фильтры 4 подключают к частотомеру 5 и осциллографу 6 в единую измерительную сеть и производят испытание образца, нагружая посредством пресса 7 вплоть до разрушения. В процессе нагружения образцов происходит излучение электромагнитных волн с возрастающей амплитудой. В субкритической области нагружения образцов амплитуды волн эмиссии резко возрастают по сравнению с

1809052

3лй2 где е — абсолютная диэлектрическая проницаемость горной породы, Ф/м; с — скорость распространения электромагнитной волны в данном материале, км/сек, 3

p — расстояние от источника эмиссии до точки приема сигналов, м, h — высота образца, м. — амплитуда сигнала, мВ.

Т вЂ” время длительности импульса, с. 4

Величина энергии пачки импульсов W численно равна также произведению площади магистральной поверхности разрушения Я на величину удельной энергии электромагнитного излучения при разруше- 4 нии Л\/Ч, Именно величина удельной энергии электромагнитного излучения при разрушении образца, определяемая физическими свойствами, составом и строением самой горной породы, является точной 5 характеристикой ее склонности к динамическому разрушению, А соотношение удельных энергий излучения при разрушении горных пород. позволяет с высокой точностью и уменьшенной трудоемкостью оценивать склонность горных пород к динамическому разрушению независимо от формы образца, По разрушению образца, снимают нагрузку 7 и вынимают образец из обкладок предшествующим периодом нагружения и имеют максимальные значения, что отображается на экране осциллографа 6. После разрушения образца амплитуды электромагнитной эмиссии1 резко уменьшаются вплоть до нуля. Пачка импульсов электромагнитной эмиссии, ограниченная слева ветвью с резко возросшей амплитудой, а справа — ветвью с уменьшающейся до нуля амплитудой эмиссии, характеризует энергию электромагнитного излучения, происходящего при образовании магистральной трещины резрушения образца, Энергия этой пачки импульсов определяется известными способами: как сумма дискретных значений энергий отдельных импульсов или как произведение среднего значения амплитуд в этой пачке импульсов на ее длительность. В предлагаемом способе величину энергии пачки импульсов определяют по показаниям количества импульсов на частотомере 5 и значениям их амплитуд на осциллографе 6, эа субкритический период нагружения образца. Таким образом, энергия пачки импульсов равна: антенны 1 и при помощи линейного измерительного узла 8 замеряют геометрию поверхности магистрального разрушения, затем подсчитывают площадь образованной магистральной поверхности разрушения в исследуемом и эталонном образцах и соотносят с этой величиной величину энергии электромагнитного излучения, выявленной при ее образовании, определяя таким образом удельную энергию излучения на образование единицы площади поверхности магистрального разрушения..Соотнося значения удельных энергий электромагнитного излучения исследуемого и эталонного об15 разцов, находят их отношение — коэффициент К вЂ” являющийся, показателем оценки склойности горной породы к динамическому разрушению, Для реализации предложенного способа испытаны роговики Константиновского месторождения. При исследовании электромагнитной эмиссии образца роговика толщиной Ь=Зх10 м в момент распростра-2 нения магистральной трещины был зарегистрирован импульс длительностью

Т=Зх10 5 сек и амплитудой р около 500 м В.

Площадь вновь образованной поверхности магистрального разрушения оказалась равной S--3x10 кв,м, При табличных дан-4 ных породы е=9х10 Ф/м, р= Зх10 2 м и c = 2х10 м/с, значение приведенной удельной энергии излучения при разруше-, нии по формуле равно 1,9х10 Дж/кв,м. В качестве эталонного пластического матери5 ала использован мраморизованный известняк, для которого аналогичным образом было получено значение удельной энергии излччения при разрушении равное

1,2х10 Дж/кв,м, Отношение этих величин

0 составляет 159, Экспериментально установлено, что все породы, у которых удельная энергия излучения при разрушении более чем в 100 раз выше, чем у мраморизованного известняка, являются удароопасными. Таким образом, роговик следует считать породой, склонной к динамическому разрушению, т.е, потенциально удароопасной породой.

Формула изобретения

Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению, включающий нагружение исследуемого и эталонного образцов до их разрушения, регистрацию импульсов электромагнитной

55 эмиссии в процессе нагружения и определение энергий регистрируемых импульсов, по соотношению между которыми оценивают склонность исследуемой породы к динамическому разрушению, отличающийся

1809052

Составитель К,Лыков

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор H.Êåøåëÿ

Заказ 1267 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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 тем, что, с целью повышения точности оценки, дополнительно измеряют площади поверхностей разрушения образцов, регистрацию импульсов осуществляют в момент их разрушения и определяют удельные энергии импульсов электромагнитной эмиссии для исследуемого и эталонного образцов, а оценку склонности пород к динамическому разрушению проводят по определенной удельной энергии импульсов

5 электромагнитной эмиссии для исследуемого и эталонного образцов.