Патент ссср 402840

 

о п и с Г!! 402840

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

g ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

Заявлено 19Х!!.1971 (№ 1683673/26-25)

Приоритет 23.VII.1970, № 5179-70, ЧССР

Опубликовано 19.Х.1973. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания IО.IV.1974

М. Кл. G Olv 1/24

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изооретвиий и открытий

УДК 550.834(088.8) Авторы изобретения

Иностранцы

Бржетислав Сташ, Людек Длоугий, Любомир Шишка и Адольф Шкрабиш (Чехословацкая Социалистическая Республика) Иностранное предприятие

«Ведецко Вызкумны Угелны Устав> (Чехословацкая Социалистическая Республика) Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО

СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ

ДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА ПОРОДНОГО МАССИВА

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения динамического шума в породном массиве, прочность которого нарушается под влиянием добычных работ, и позволяет установить прогноз во времени предполагаемого возникновения опасного динамического явления с целью проведения своевременных профилактических мероприятий технологического характера и мероприятий по безопасности, повышающих безопасность труда при эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

Известно оборудование для регистрации частоты сейсмоакустических импульсов на регистрационную ленту в форме импульсов в одном направлении. Но такое оборудование, кроме природных сейсмоакустических импульсов, регистрирует одновременно и шумы, создаваемые шахтным оборудованием, а также помехи, возникающие в результате наличия электромагнитных связей между контурами шахтных кабелей.

До настоящего времени проблема помех решается таким образом, что датчик импульсов посредством усилителя с импедансным приспособлением соединен с оптической регистрационной системой частоты амплитуд и частоты импульсов. У реконструированного исполнения усилитель с импедансным приспособлением датчика импульсов соединен с одной сто5 роны посредством детектора передач с оптической регистрационной системой, с другой стороны — посредством ограничителя амплитуд и интеграционного или деривационного члена, или частотного дискриминатора и вы10 прямителя со второй оптической регуляционной системой.

Существом другого решения являются такие преобразования, когда к источнику входного импульса подключены последовательно

15 низкочастотный усилитель класса В, умножитель амплитуд и реле времени, присоединенное к батарее, к клеммам которого параллельно подключено низкочастотное оборудование для регулировки уровня импульсов и также

20 сигнализационное реле, которое взаимно соединено с устройством для индикации энергии и с сиреной или минимально одной сигнализационной лампой. При этом изменения входного напряжения низкочастотного усилителя

25 класса В преобразуются в изменения питающего постоянного тока, которые регистрируются записывающим устройством.

402840

Но указанные решения являются неточными и затруднительными для непрерывной обработки, а также не позволяют исключить субьективпого влияния интерпретатора. Кроме того, решают только проблему шумов, возника|ощих под влиянием электромагнитных связей между кабелями, а элиминация шумов от шах ного выемочного, транспортного и другого оборудования является очень неточной.

Общим недостатком известных измерительных устройств является трудоемкость интерпретации записей, что абсолютно исключает возможность проведения своевременных технологических мероприятий и мероприятий по безопасности. Следующим недостатком существующих измерительных сейсмоакустических устройств является небольшая динамика регистрационных систем, а именно, как в а»плитуде, так и в частоте в результате небольшой скорости движения регистрационной ленты.

Указанные факты ограничивают эффект существующих способов интерпретации: с одной стороны, из-за небольшой разрешающей способности, а с другой стороны, из-за того, что интерпретация проводится на основе регистрации во время перерывов при чередовании смен или на основе регистрационных материалов, содержащих, кроме природных сейсмоакустических импульсов, и шумы, вызванные шахтным производством.

Существующее сейсмоакустическое измерительное оборудование не позволяет определить объективные, применительные в эксплуатации критерии прогноза для предсказания ближущегося критического состояния опасной концентрации напряжений перед горным ударом или тяжелым обрушением в условиях угольных шахт при разработке пластов под гяжелой кровлей.

Кроме того, применяемый способ регистрации обладает небольшой чувствительностью для различения сейсмоакустической активности, проявляющейся в породном массиве, а именно по той причине, что только при регистрации частоты породных импульсов не учитывается динамический характер интенсивности отдельных импульсов во времени и их продолжительность.

Предлагается устройство для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения изменений динамического шума породного массива, состоящее из геофонов, кабелей связи и концевых механизмов.

Существо изобретения заключается в том, что к геофонам последовательно подключены по двум измерительным каналам искробезопасные буферные ступени, аттенюаторы, усилители, низкочастотные фильтры, разделительные усилители, регуляционные контуры для выбора амплитудного уровня, детекторы, опрокидывающиеся схемы Шмитта с параллельно включенными регуляторами постоянной времени и далее счетчики. Последние параллельно подключены к параллельно включенным блоку индикации и записывающему блоку, с выходом которого соединена пишущая машина. K электронному эталону време и последовательно подключен блок управления, к выходам которого параллельно подключены счетчик и блок индикации.

Предлагаемое изобретением оборудование для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения изменений динамического шума в породпо» массиве по своей конструкции является надежным, точным и совершенно исключает субъективное влияние интерпретатора.

Оборудование позволяет составлять си хронизированные во времени многоканальные системы в соответствии с требованиями и возможностью применения во взрывоопасной среде.

Принципиальное повышение динамики регистрации, включающей кроме частоты и энергетическую интенсивность отдельных сейсмоакустических импульсов, которая является решающей при достоверном прогнозировании динамических явлений, достигнуто с помощью цифровой формы записи с возможностью регуляции чувствительности и постоянной времени опрокидывающейся схемы Шмитта.

Влияние всех шумов у данного оборудования исключено благодаря возможности выбора оптимальной комбинации частотных фильтров, чувствительности и постоянной времени формирующей опрокидывающейся схемы Шмитта.

Оборудование, предлагаемое в данном изобретении, позволяет производить быстрый анализ с помощью автоматической цифровой записи частоты сейсмоакустических импульсов в выбранном интервале времени, что является условием для реализации эффективного сейсмоакустического диспетчерского пункта, т. е. каждодневной передачи прогноза во времени возможностей возникновения опасных динамических явлений на следующие сутки руководящим органам и органам безопасности шахтного производства.

На фиг. 1 изображена схема расположения подземной части оборудования; на фиг. 2 —— концевые механизмы сейсмоакустического диспетчерского пункта в лаборатории на поверхности; па фиг. 3 — блочная схема устройства; на фиг. 4 — функция контура для регуляции чувствительности данного оборудования; на фиг. 5 — регуляция постоянной времени опрокидывающейся схемы.

Подземная часть оборудования для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения изменений динамического шума в породном массиве расположена таким образом, что в кровле 1 угольного пласта установлены в шпурах 2, 2а, проведенных из горных штреков 3, За, по простиранию, реконструироBàííûå сейсмические электродинамические геофоны 4, 4а. Усиленный сигнал геофонов передается дистанционным кабелем 5, 5а в лабораторию а поверхности шахты. Подземная часть оборудования по условиям ра402840

З0

55 боты выполнена взрывобезопасной. Фактический диапазон чувствительности геофонов 4, 4а обозначен окружностями с диаметром 6, 6а и выбран так, чтобы лава 7 была сейсмоакустически контролирована по всей ее длине.

В лаборатории на поверхности сигнал с помощью дистанционного кабеля связи 5, 5а поступает в концевой механизм (см. фиг. 2), который состоит из двухканального дигитального сейсмоакустического преобразователя 8, позволяющего производить регистрацию на электрической пишущей машине 9 в цифровой форме. Для контроля интервалов времени акч ивного нарушения породного массива регистрируется в приборе 10 в лаборатории на поверхности посредством шахтного производственного диспетчерского пункта потребление тока двигателем выемочного механизма. Запись прибора 10 используется для контроля интерпретации изменений динамического шума породного массива, зарегистрированшях электрической пишущей машиной 9.

Как видно из блок-схемы на фиг. 3, сигнал из геофонов 4, 4а передается посредством кабеля связи 5, 5а на предохранительные разделительные каскады 11, 11а, которые отчеляют контуры искробезопасные — шахтная часть — от контуров в нормальном исполнении.

Далее, сигнал передается на аттенюаторы

12, 12а, усилители 13, 13а и низкочастотные фильтры 14, 14а, которые служат прежде всего для фильтрации шумового спектра импульсов, возникающего от шахтных транспортных и выемочных механизмов.

За разделительными усилителями 15, 15а сигнал посту пает на регуляционные контуры

16, 16а для регулятора амплитуды, затем на детекторы 17, 17а и далее на опрокидывающиеся схемы Шмитта 18, 18а. Постоянная времени схем 18, 18а выорана регуляторами 19, 19а. Регулирующие счетчики 20, 20а реагируют только па постоянное напряжение определенной величины Аяо, которое создано на детекторах 17, 17а. Счетчики 20, 20а, блок индикации 21, блок записи 22 и электрическая пишущая машина 9 управляются блоком управления 23. Регуляция во времени осуществляется с помощью электронного часового эта.foна 24. В выбранных интервалах времени осуществляется запись на электрической гишущей машине 9 дпнамичсской частоты импульсов из обоих геофонов 4, 4а в цифровом виде.

Влияние функции регуляционпых контуров

16, 16а для выбора амплитуды на величину динамической частоты V вытекает из фиг. 4.

При различной амплитуде А,=Аь А> и Аз одного сейсмоакустического импульса и одинаковой постоянной времени т-константа опрокидывающихся схем Шмитта 18, 18а записана различная динамическая частота V во времени с учетом референтного амп.читудного уровня Аво.

Влияние функции регуляторов 19, 19а постоянной времени опрокидывающихся схем

Шмитта 18, 18а объяснено на фиг. 5. Прн константной отрегулировке регуляционных контуров 16, 16а для выбора амплитудного уровня идентичный импульс А,=А =константа вызывает при различной постоянной времени т> или т опрокидывающихся схем Шмитта 18, 18а с учетом референтного амплитудного уровня Аво различную запись динамической частоты,V во времени t.

Таким образом, с помощью данных регуляционных контуров можно в широких пределах регулировать динамику разрешающей способности регистрационного механизма.

Оборудование, предлагаемое в данном изобретении, можно использовать там, где необходимо наблюдать за изменениями напряженно-деформациопных и неустойчивых состояний породного массива, или данного объекта, например, в угольных, рудных и нерудных шахтах, при строительстве тоннелей, дамб, подзем tblx выработок большого сечения, в специальной строительной проблематике, в геологической разведке и в сейсмологии земной поверхности.

Предмет изобретения

Устройство для непрерывного автоматического ссйсмоакустического измерения изменений динамического шума породного массива, содержащее геофоны, кабели связи и концевые механизмы, от.гачаютцееся тем, что, с целью повышения эффективности исследований, к геофонам последовательно по двум измерительным каналам подключены искробезопасные буферные ступени, аттешоаторы, усилители, низкочастотные фильтры, разделительные усилители, регуляцпонные контуры для выбора амплитудного уровня. детекторы, опрокидывающиеся схемы Шмитта с параллельно присоединенными регуляторами постоянной времени и далее счетчики, которые параллельно подсоединены к параллельно включенным блоку индикации и блоку записи, к выходу которого подключена пишущая мангина, причем параллельно счетчикам подключен блок управления, к выходам которого подключены эталон времени и блок индикации.

402840

Составитель М. Алимова

Техред А. Камышникова

Редактор Б. Нанкина

Корректор Т. Хворова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 709/5 Изд. № 2082 Тираж 755 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5