Способ определения состояния горной породы и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 

И:«)брегение относится к исследованию напряженного состояния и свойств горных пород геофизическими методами и может быть применено в горной промышленности при изучении и прогнозе динамических проявлений горного давления.

Целью изобретения является повышение надежности определения состояния гор}1ой породьг

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего 11редла1 аемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в следующих точках блок-схемы; а - выход усилите.чя i5; 6 выход формирователя 4 входного сигнала; н выход перв()1Ч) формирователя 9 строба; г - вьгход счетчика 10 контрольного времени; д выход : лемента 1 1 НЕ; сВ1, первого элемента 12 И; ж выход второго форми- ровате.тя 13 строба; :; выход )а 14; и выход второго элемента 15 И.

Устройство для определения состояния горной породы включает последовательно соединенные датчик 1. фильтр 2, усилитель ,3, формирователь 4 входного сигнала, счетчик 5 обшегч) количества сигналов, таймер (, счетчик 7 одиночных си1 налов, селектор 8 одиночных сигналов, причем вход и выход селектора 8 одиночньгх сигна.юв соединены, соответственно, с выходом формировате. 1я 4 входного сигнала и входом счетчика 7 одиночных сигналов, упра,;1ЯК)1ИИЙ вход которого подк.чючеи ко второму выходу тймера 6.

Селектор 8 одипочпых сигналов содержит нервый формировате.1ь 9 строба, счетчика К) контрольного времени, э, 1емент 11 НЕ, пер1Я)1Й э, 1еме}гг 12 И, второй формирователь 13 строба, TjiHrrep 14 и второй элемент 15 И, причем вход нервого элемента 12 И является входом се, 1ектора 8 и соединен со входом первого формировате,тя 9 строба, выход которого подключен к входу счетчика К) контрольного времени, выход которого соединен с первым входом второго элемента 15 И, входом второго формирователя 13 строба и входом элемента 11 НЕ, выход которого подключен к первому входу первого элемента 12 И, выход которого соединен с вторым входом триггера 14, первый вход которого подключен к В1 1ходу второго формирователя 13 строба, а выход соединен с вторым входом второго элемента 15 И, выход которого является выходом селектора 8.

Способ осуществляют с,;1едук)1цим образом.

Нод воздействием давления в горной породе происходит ее разрушение и образование микротрещин, которые сопровождаются излучением акустических и электромагнитных сигналов (акустическая и электромагнитная эмиссия). Для оценки напряженного состояния горной нороды определяют общее (суммарное) количество сигналов разрушения за заданный интервал

0

времени .Vo. Однако нри одном и том же напряженном состоянии степень удароопас- ности горной породы может быть различна. Это зависит от ее механических свойств и структуры. При более высокой степени удароопасности снижается устойчивость горной породы, и процесс образования групповых сигналов разрун1ения растет, а количество одиночных сигналов уменьшается. Таким образом, для оценки устойчивости состояния горной породы сигналы разделяют на одиночные и групповые, определяют количество одиночных . V,,,, или групповых сигналов iV, а затем оценивают долю одиночных или групповых сигналов в обшем коли5 честве сигналов, например, соотношениями V,,/jV,j,, или Nn/Nf. Причем по уменьшению до. ж одиночных или увеличению доли групповых сигналов в обшем количестве сигналов определяют снижение устойчивости горной породы.

0 Устройство работаег с.чедующим образом. Датчик 1 преобразует сигналы разрушения (например, акусчические и электромагнитные) в электрические сигналы, которые через фильтр 2 и усилите.ль 3 поступают

па вход формировате.чя 4 вых(хт.н()го сигнала. Последний из каждого сигнала разрушения (диаг рамма а) формирует прямоугольный импульс (диаграмма б). С выхода формирователя 4 импульс) постунают на вход счепчика 5 общего ко,ичества сиг налов и

Q на вход селектора 8 одиночных сигналов. Первый формирователь 9 строба в момент окончания выходного имггульса формирователя 4 формирует короткий строб-импульс (диаграмма н), который поступает на вход установки в «О счетчика 10 контрольного

5 времени. Счетчик К) контрольного времени после окончания каждого строб-импульса, поступающего на его вход, устанавливается в «О и начинает отсчитывать время. Если промежуток времени между двумя соседними строб-импульсами больп1е контрольного

0 времени t, то счетчик 10, досчитав до /, формирует па своем выходе нотепциал лог. «I, который будет сохраняться до прихода следующего строб-импульса (диаграмма г. В момент изменения состояния выхода счетчика 10 из «1 в «О второй формирователь строба 13 формирует строб-импульс установки триггера 14 в «1 (диаграмма ж). Таким образом, триггер 14 будет устанавливаться в состояние «1 после окончания некоторого сигнала раз)у|цения в том случае,

Q если в течение про.межутка времени, большего t, до прихода этого сигнала других сигналов не регистрировалось (диаграмма з). Данный сигнал будет одиночным, если следующий сигнал ноступит через промежуток времени, больщий t. В этом случае в момент

5 поступления сигнала (диаграмма б, точка 1) на первом входе первого элемента 12 И будет действовать потенциал лог. «О (диаграмма д, первый элемент 12 И будет закрыт.

5

и сигна.ч с выхода формирователя 4 не поступит через первый элемент 12 И на второй вход (установки в «О) триггера 14. Таким образом, второй элемент 15 И будет открыт, и сигнал с выхода счетчика 10 контрольного времени через второй элемент 15 И поступит на вход счетчика 7 одиночных сигналов.

В том случае, когда некоторый сигнал поступает через промежуток времени, меньший /, после предыдущего сигнала (диаграмма б, точка 2), первый элемент 12 И оказывается открытым, и сигнал с выхода формирователя 4 поступает на второй вход (установки в «О) триггера 14 (диаграмма е), Сигнал лог. «О с выхода триггера 14 закрывает второй элемент И 15, и сигнал с выхода счетчика К) контрольного времени не проходит на вход счетчика 7 одиночных сигналов.

Величина выбирается путем проведения сравнительных исследований на ударо- опасных и неудароопасньгх участках массива г орных пород.

Таймер 6 служит для остановки счетчиков 5 и 10 после окончания времени измерения.

В качестве конкретного нри.мера применения данного способа рассмотрим его ис- по;11 зование в ус.ювиях Донепкого угольного бассейна, где применяется способ снижения удароопасности горных пород, окружающих выработку, путем проведения защитной выработки по вышележащему пласту.

Оценку эффективности данного мероприятия осуществляют следуюпшм образом. П)и использовании предлагаемого способа в выработке ниже.тежащего пласта проводят измерения интересующего параметра.

Нанри.мер, за.меренное об1дее количество сигналов разруп1ения за время измерения 10 мин составляет . V,,120, а количество одиночных сигналов - . „,,70, при этом

/V - После проведения мероприятия

по снижению удароопасиости измерения проводят повторно. Например, при том же времени измерения получают 18, /V,,,j 90 ,V,,//V,,,, 1,33.

Таким образом, после проведения мероприятия величина параметра Л ,, остается практически на том же уровне.а величина отнощения .V,,/jVy,, снижается (состояние горной породы стало более устойчивым), что говорит о снижении степени удароопас- ности.

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

1.Способ определения состояния горной породы, основанный на опенке напряженного состояния путем онределения общего количества сигнала разругления за заданный интервал вре.мени, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности определения состояния, разделяют сигналы на одиУючные и групповые, регистрируют количество одиночных или групповых сигналов, и по соотношению между общим количеством сигналов и сигналов одиночных или групповых определяют состояние устойчивости.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что по уменьшению доли одиночных или увеличению доли групповых сигналов в общем количестве сигналов онределяют снижение устойчивости горной породы.

3.Устройство для определения состояния горной породы, включающее последовательно соединенные датчик, фильтр, усилитель, формирователь входного сигнала и счетчик общего количества сигналов, управляющий вход которого подключен к первому выходу таймера, отличающееся тем, что оно снабжено счетчиком одиночных сигналов и селектором одиночных сигналов, причем вход и выход селектора одиночных сигналов соединены соответственно с выходом формирователя входного сигнала и входом счетчика одиночных сигналов, управляющий вход которого подключеп ко второму выходу таймера.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что селектор одиночных сигналов содержит первый формирователь строба, счетчик контрольного времени, элемент НЕ, первый элемент И, второй формирователь строба, триггер и второй эле.мент И, причем вход первого элемента И является входом селектора и соединен с входом нервого формирователя строба, выход которого подключен к входу счетчика контрольного времени, выход которого соединен с первы.м входо.м второго элемента И, входом второго фор.мирователя строба и входом элемента НЕ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом триггера, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя строба, выход соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого является выходо.м селектора.

k

I I

Изобретение относится к 1 орной пром- ти и предназначено для нрогноза динамических Г1р()яв. 1ений горной породы. Цель изобретения - повьнление надежности определения состояния. Предварительно оценивают напряжер1ное состояние горной породы путем определения общего кол-ва сигналов (С,) разруп1ения на заданный интервал вре мени. Разделяют С на одиночные и групповые. Регистрируют кол-во одиночных или Фиг. грунповых С. Но соотнои ению между обп1им кол-вом С и одиночных или групповых с судят о состоянии устойчивости. Нри этом по уменьшению доли одиночных или увеличению доли групповых с в общем кол-ве С определяют снижение устойчивости горной породы. Для реализации способа используют устройство, содержащее последовательно соединенные датчик 1, фильтр 2, усилитель 3, формирователь (Ф) 4 входного С, счетчик 5, таймер 6, счетчик 7 одиночных сигналов, селектор 8 одиночных С. Последний состоит из нервого 9 и второго 13 Ф строба, счетчика 10 контрольного времени, элемента НЕ 11, первого 12 и второго 15 элементов И и триггера 14. Датчик 1 преобразует С разруи1е}1ия в электрические С, которые поступают через фильтр 2 и усилитель 3 на вход Ф 4, формирующий из каждого С разрушения прямоугольный импульс. Он поступает на счетчик 5 и на селектор 8. При этом Ф 9 формирует в момент окончания выходного импульса с Ф 4 короткий строб-импульс, поступающий на вход установки в «О счетчика 10. 2 с. и 2 3. п. ф-лы, 2 ил. е (Л со 4 00 О1 О5

Л-,

Фиг. 2