Способ оценки напряженного состояния массива горных пород Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля состояния массива горных пород.

Цель изобретения - повышение точности оценки за счет улучшения качества селекции сигналов акустической эмиссии и повышение информативности.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально в массиве горных пород находят или искусственно создают источник сигналов акустической эмиссии, во время технологического перерыва производят регистрацию сигналов, изменяя расстояние между их источником и приемным устройством от десятка сантиметров до величины радиуса зоны максимальной чувствительности последнего по сигналам акустической эмиссии (до 5 м), и определяют их спектры, которые принимают за эталонные. Одновременно наблюдают за деформациями служащего источником сигналов акустической эмиссии участка мае- сива и разделяют регистрируемые -сигналы соответственно -стадиям упругого и упруго-пластического деформирования участка. Полученные спектры регистрируемых сигналов принимают в ка- честве эталонных для различных стадий деформирования массива.

Затем, также во время технологического перерыва, попеременно вводя в работу служащие источником помех оборудование и изменяя расстояние между ним и приемным устройством от величины 2-3 вышеназванных радиусов до величины радиуса зоны чувствительности приемного устройства по конкретному типу помехи, регистрируют шумы и определяют их спектры, являющиеся эталонными спектрами технологических шумов.

Непосредственно перед оценкой состояния массива анализируют технологическую обстановку с учетом выявленных расстояний от пункта регистрации до источников шумов, задают эталоны спектров помех, подбирают чувстви- тельность приемного устройства таким образом, чтобы расстояние до ближайшего источника шумов в 2-3 раза пре- вьш1ало радиус зоны чувствительности приемного устройства по сигналам акустической эмиссии, и в соответствии с ней задают эталоны спектров сигналов акустической эмиссии.

0 5 О

5

0

0 5

После этого в массиве горных пород выбуривают шпур, устанавливают в нем геофон, обеспечивают надежньш акустический контакт его с массивом и регистрируют сигналы акустической эмис- сии. Далее определяют амплитудно-частотный спектр данных сигналов и определяют величины его корреляции с эталонами амплитудно-частотных спектров различных типов сигналов акустической эмиссии и технологических шумов. Сравнивают полученные величины корреляции и вьщеляют сигналы, для которых величина корреляции их спектра с эталонным спектром сигналов акустической эмиссии максимальна. Определяют интенсивность выделенных сигналов и по ней судят о напряженном состоянии массива.

Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, блок- схема которого представлена на чертеже .

Устройство включает геофон, состоящий из пьезокерамического преобразователя 1 и предусилителя 2, усилитель 3, анализатор 4 спектра, аналого-цифровой преобразователь 5, оперативное запоминающее устройство 6, постоянное запоминающее устройство 7, измеритель 8 корреля.ционных характеристик 8, микроконтроллер 9 и счетчики 10 импульсов.

Обработка сигналов акустической эмиссии и шумов указанным устройством происходит следующим образом. При воздействии акустического импульса на геофон на выходе пьезопреобра- зователя 1 возникает электрический сигнал со спектром частот от 150 Гц до 150 кГц, амплитудой 1-3 мВ и длительностью 1-2 мс, который усиливается предусилителем 2 и усилителем 3. Далее анализатором 4 спектра с широкой полосой обзора определяют аьтли- тудно-частотньй спектр сигнала, который после преобразования аналого- цифровым преобразователем 5, заносится в оперативное запоминающее устройство 6 на время, в течение которого в измерителе 8 корреляционных характеристик происходит определение величин его корреляции с эталонными спектрами, з анесенными в постоянное запоминающее устройство 7. Сравнение между собой величин корреляции клас- сификации сигнала в соответствии с максимальной ее величиной по типу

источника, формирование счетного импульса в случае, если, принятьй сигнал принадлежит акустической эмиссии, а также управление работой аппаратурного комплекса осуществляет микрокон Троллер 9 в соответствии с заложенной в него программой.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить точность оценки напряженного состояния массива горных пород и обеспечить улучшение качества прогноза динамических проявлений горного давления.

Формула изобретения

1. Способ оценки напряженного состояния массива горных пород, включающий регистрацию в массиве сигна

лов акустической эмиссии, их выделение на фоне помех и определение интенсивности выделенных сигналов, по которой судят о напряженном состоянии массива отличающийся тем, что, с целью повьшения точности оценки за счет улучшения качества селекции сигналов акустической эмиссии, определяют амплитудно-частотный

5

0

5

спектр каждого регистрируемого сигнала, сравнивают между собой величины его корреляции с предварительно определенными.эталонами амплитудно- частотных спектров различных типов сигналов акустической эмиссии и технологических шумов и выделяют сигналы, величина корреляции спектра которых с эталонным спектром сигналов акустической эмиссии максимальна.

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что эталонные спектры определяют во время технологического перерыва, подбирая чувствительность приемного устройства таким образом, чтобы расстояние до ближайшего источника шумов в 2-3 раза превышало радиус его чувствительности к сигналам акустической эмиссии.

3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью повьшения информативности, дмппитудно-частотный спектр регистрируемого сигна- . ла сравнивают по крайней мере с двумя эталонами спектра сигнала акустической эмиссии, соответствующими стадиям упругого и упруго-пластического деформирования массива.

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повьшение точности оценки за счет улучшения качества селекции сигналов акустической эмиссии. Создают в массиве источник сигналов акустической эмиссии. Эталонные спектры определяют во время технологического перерыва. Подбирают чувствительность приемного устройства так, чтобы расстояние до ближайшего источника шумов в 2-3 раза превышало радиус его чувствительности к сигналам акустической эмиссии. Выделяют сигналы на фоне помех и определяют интенсивности выделенных сигналов. Определяют амплитудно- частотный спектр каждого регистрируемого сигнала. Сравнивают между собой величины коррекции сигналов с предварительно определенными эталонами амплитудно-частотных спектров различных типов сигналов акустической эмиссии и технологических шумов. Вьоделяют сигналы, величина коррекции спектра которых с эталонным спектром сигналов акустической эмиссии максимальна. Для повьшения информатив-. ности амплитудно-частотный спектр регистрируемого сравнивают по крайней мере с двумя эталонами спектра, соответствующими стадиям деформации массива. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. I (Л