Способ контроля состояния участков массива горных пород Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 G01N29/04 

01

со

СХ5 Изобретение относится к методам контроля состояния массива горных пород и может быть использовано при подземной выработке месторождения полезных ископаемых и гпрогнозе горных ударов. Известен способ контроля состояния, основанный на многоканальном приеме сипналов акустической эмисси основными и -вспомогательными датчиками и выделении сигналов, которые nepBbu-iH принимаются основными датчи ками ij . Недостатком данного способа является невысокая то.чностт и достоверность контроля за счет потери полезных сигналов. . Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, заключающийся в том, что принимают сигна лы акустической .эмиссии по нескольКИМ каналам, вьвделяют моменты перво го вступления сигналов в каждом канале, определяют разность между моментами первого вступления и регист рируют сигналы с разностью моментов вступлений, определяемой диаграммой ;Прйема 2 .. Недостатком указанного способа является невысокая точность контрол состояния массива дорРАг .обусловлен ная тем, что регистрируются все сигналы эмиссии, возникающие в пределах диаграммы приема, независимо от расстояния до источника, Цель изобретения - повышение достоверности и точности контроля, сое тояния массива горных пород. Указанн ая цель достигается тем, что согласно способу контроля состо яния массива горных пород, включа ющему прием сигналов акустической эмиссии по нескольким каналам, выде ление моментов первых вступлений. си .налов в каналах, определение разнос ти между моментами первого.вступления и регистрацию сигналов с разнос тью моментов вступлений, определяем диаграммой приема, дополнительно по одному из каналов выделяют моменты ,вступления волн другого типа, имеющ скорость распространения, отличную от скорости волн первого вступлений определяют разность между моментами первого вступления .и моментами всту ления воЛн другого типа, задают зрн контроля в пределах диаграммы приема, а затем регистрируют сигналы с разностью между моментами первого вступления и оментами вступления волн другого типа, определяемой это зоной. При возникновении акустической .эмиссии возбуждаются несколько типов волн, например продольные и поперечные, имеющие различные скорости распространения. На датчики продольные волны вступают первыми-, а , поперечные - с временным сдвигом 4 tf зависящим от расстояния до источника акустической эмиссии. Выделение сигналов акустической эмиссии одновременно по разности между моментйми первого вступления в каналах и по разности между моментами первого вступления и моментами вступления волн другого типа в одном из каналов позволяет регистрировать сигналы из зоны,, находящейся на некотором расстоянии от датчиков. Причем местоположение и размеры зоны регулируются выбора диапазонов упомянутых разностей. Регйстргщия.сигналов только из заданной зоны позволяет .значительно повысить достоверность и точность контроля состояния участков массива пород. .На чертеже представлена блок-схема устройства, поясняющая предлагаемый способ.. Устройство для контроля массива горных пород методом акустической эмиссии содержит два канала 1 и 2,, каждый из Которых состоит из последовательно соединенных датчика 3, усилителя 4, формирователя 5, линии 6 задержки и затягивающего блока 7, логический блок 8, выход которого подключен к входу блока 9 регистрации, а также дополнительно линию 10 задержки и затягивающий блок 11 соединенньле последовательно, вход линии 10 гзайержкк подключен к выходу формирователя 5, а вход затягивающего блока 11 подключен к входу элемента И 12, к второму входу которого подключен выход блока 13 вьщеления момента вступления поперечной волны, вход которого подключен к выходу усилителя 4, выход элемента И 12 подключен к входу триггера 14, второй вход которого подключен к выходу основного затягивающего блока 7, а выход Триггера 14 подключен к входу. Логического блока 8. Сигнала от источников 16-17 акус- тической эм ассии принимаются и преобразуются в электрическую форму дат.чиками 3 каждого канала. Электрические импульсыс датчиков 3 поступают на усилители 4, а затем через формирователи 5 - на линии Б задержки и регулируемыезатягивающие блоки 7, которые настраивают в зависимости от желаемого угла раскрытия ср диаграммы приема. В то же время сигналы акустической эмиссии с выхода усилителя 4 канала 1 поступают на вход блока 13 выделения момента вступления поперечной волны, а с выхода формирователя 5 - на вход линии 10 задержки, и через затягивающий блок 11 на вход элемента И 12, на второй вход которого поступают сигналы с блока 13 в момент вступления поперечной волны. Линию 10 задержки и затягивающий блок 11 настраивают в зависимости от желаемых положения и размеров зоны контроля внутри диаграммы приема. Если импульс с выхода блока 13 поступает во время действия импульса затягивающего блока 11, то он проходит через элемент И 12 и переводит триггер 14 в состояние, разрешающее прохождение сигналов через логический блок 8 на регистратор 9,

Импульс с выхода затягивающего блока 7 канала 1. при совпадении с импульсом с затягивающего блока 7 канала 2 проходит на регистратор 9, с другой стороны, задним фронтом переводит триггер 14 в запрещгиощее состояние.

Если, например, необходимо контролировать зону, показанную на чертеже штриховкой, линию б-задержки 2 настраивают на время i.i несколько большее, чем разность времен вступления продольных и поперечных волн при распространении импульса акустической эмиссии на пути 2 линию бзадержки канала 1 настраивают на время t -itj-it Л где tj - врегля распространения продольных волн по материалу объекта на пути, равноглу расстоянию между датчиками 3. Затягивающий блок 7 канала 1 настрацваютна нулевое затягивание, а затягивающий блок 7 канала 2 - на время ti, определяющее диапазон срабатывания логического блока 8 прк нахозкдёнии источников акустической эмиссии fB пределах угла ср диаграммы приема. Линия io задержки настраивается на время, равное разнице времен вступ.ления продольных и поперечных волн biV при распространении импульса акустической эмиссии в материале объекта на пути ,R , а затягиванлдий

блок 11 - на затягивание, равное it utj-utt , где it2 разность времен вступления продольных и поперечных волн при распространении импульса АЭ на пути R Логический

блок 8 срабатывает в том случае,если совпадают импульсы с затягивающих 7 и есть разрешающее напряжение с выхода триггера 14. На, блок 8 регистрации поступают имoпульсы от сигналов акустической эмиссии, вознин-ающих в заштрихованной зоне. Сигналы эмиссии, возникаю1дие вне заштризованной зоны, например от источников 16 и 17, на вход бло5 ка 9 регистрации не поступают, поскольку либо разность времени их прихода t на датчики 3 отличается от условия 1з t . f либо разность времен вступления продольной и поперечной волн it не лежит в пре-

0 делах ut it .&t2

Предлагаемый способ позволяет производить определение удароопасности участков массива горных пород

5 в условиях действукяцих шахт без остановки горных работ, что дает возможность своевременно принимать меры по пр.едот вращению горных ударов и обеспечивать безопасное .ведение работ.

0

Получение информации о положении, наиболее акустически активных участков пород относительно обнажения позволяет повысить точность контроля сост.ояния. и определения ударо5опасности участков массива горных пород.

По сравнению с используемыми способами контроля, например кер40 нового бурения, предлагаемый способ обеспечивает более оперативное опреIделение удароопасности участков массива горных пород.

/7

СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ УЧАСТКОВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий прием сигналов акустической эмиссии по нескольким каналам, выделение моментов первых вступлений сигналов в каналах, определение разности между моментами первого вступления и регистрацию сигналов с разностью моментов вступлений, определяемой диаграммой приема, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и точности контроля, дополнительно по одному из каналов вьаделяют моменты вступления волн другого типа, имеющих скорость распространения, отличную от скорости волн первого вступления, определяют разность между моментами первого вступления и моментгили вступления . волн другого типа, задают зону контроля в пределах диаграммы приема, а затем регистрируют сигналы с раз- (g ностью между моментами первого вступ(Л ления и моментами вступления волн другого типа, определяемой этой зос ной.