Устройство для контроля степени удароопасности горных пород Советский патент 1989 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при прог- ноэировании проявлений горного давления на основе оценки напряженного со- j стояния горных пород у стенки выработки

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг, 1 представлена структур- Ю ная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит чувствитедь- ный элемент (ЧЭ) 1, усшштель 2 высокой частоты (УВЧ), вход которого 15 подключен к ЧЭ 1, а выход подключен к входу первого формирователя 3. Счетчик 4, выход которого через блок 5 обработки соединен с индикатором 6, усилитель 7 низкой частоты (УНЧ),20

вход которого соединен с выходом D 1, а выход с входом амплитудно-частотного детектора (АЧД) 8, выход которого соединен с входом управления УВЧ 2, селектор информационных сигналов25

(СИС), выполненный в виде регистра 9 сдвига, ключа 10, амплитудного детектора П, генератора 12, 1зторого формирователя 13, причем выход УНЧ 7 соединен с входом второго формирова- 30 теля 13 и входом амплитудного детектора И, выход которого подключен через генератор 12 к управляющему входу регистра 9 сдвига, выход которого соединен с входом ключа 10, уп- 35 равляюшдй вход которого и выход соответственно прдключе1Го1 к выходу второго формирователя 13 и входу, счетчи-

ка 4,

Устройство работает следующим об- 40

разом,

ЧЭ 1 преобразует сигналы, возникающие в процессе бурения в электрические сигналы, которые поступают на входы УВЧ 2.и УНЧ 7. Последний выде- 45 ляет низкочастотные сигналы ударов :(фиг. 2а), а УВЧ 2 выделяет высокочастотные сигналы разруп1ения (г 26), Сигналы с выхода УНЧ 7 поступают на вход АЧД 8, уровень выходного сигна- j ла которого пропорционален амплитуде, и частоте повторения ударов.

Выходной сигнал АЧД, 8 управляет коэ4)фициентом усиления УВЧ 2 для компенсации погрешности, возникающей от.5 нестабильности процесса, бурения; С выхода УВЧ 2 сигналы поступают -на вход первого формирователя 3, который формирует на своем выходе счетные

5

импульсы, соответствующие сигналам разрушения (фиг, 26), На выходе УВЧ2 имеются не только сигналы от разрушения горной породы, возникающие в процессе бурения данной скважины, но и сигналы помех, время поступления которых имеет случайный характер. Наибольшее количество сигналов разрушения приурочено ко времени воздействия бурового инструмента на забой скважины. Процесс интенсивного разрушения, продолжается и после удара, но интенсивность этого процесса быстро спадает.

Наиболее информативным является промежуток времени от момента удара, равный длительности сигнала удара, В то же время промежуток времени между сигналами удара информативных сигн шов меньше и амплитуда их ниже, чем уровень случайных помех. Выделение информативных сигналов осуществляет СИС путем временной привязки интервала измерения к моменту удара и его длительности. Кроме того, СИС осуществляет коррекцию временной при- вязки. С выхода УНЧ .7 сигналы поступают на вход второго формирователя 13, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует длительности сигнала удара (фиг. 2г). Данные импульсы поступают на управляющий .вход ключа Ш и открывают его. Однако момент начала прямоугольных импульсов, формируемых вторым формирователем 13 не совпадает с моментом удара вследствие неравенства порога срабатывания второго формирователя 13 нулю, В то же В15емя наибольшее количество сигналов разрушения поступает именно в этот момент.

Для исключения возможности пропуска информативных сигналов СИС содержит регистр 9 сдвига, генератор 1 и амплитудный д етектор 11. Информационные сигналы с выхода первого формирователя 3 поступают на вход регистра 9 сдвига, а затем с выхода регистра 9 на вход ключа 10. Скорость передвижения информации в регистре 9 а следовательно, время задержки информации зависит от частоты генератора 12, формирующего синхроимпуль- сы. Частота синхроимпульсов генера- тора 12 управляется УНЧ 7 через амплитудный детектор 11, На выходе последнего формируется потенциал, уро314

вень которого пропорционален ампли- .туде сигнала удара (фиг, 2д), в то же время частота синхроимпульсов генератора 12 обратно пропорциональна уровню напряжения на его управляющем входе. Таким образом, чем сильнее.

iсигнал удара, тем меньше ошибка в ;момент срабатывания второго формирователя 13 относительно фактического момента удара, и тем ниже частота синхроимпульсов генератора 12, Информация с выхода регистра 9 сдвига через ключ 10 поступает на вход

;счетчика 4, а затем через блок 5 об- работки на индикатор 6, СИС обеспечивает повышение доли информативных сигналов в общем количестве сигналов ;постуйающих на вход счетчика 4, За счет этого повьш1ается точность изме- рений и, как следствие этого, точ- ность контроля степени удароопасиос- ти горных пород,

.Формула изобретений

Устройство для контроля степени удароопасности горных пород, содер- |жащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, первый форми- 30

;

5 0

5

0

154

рователь, счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, причем выход чувствительного элемента соединен с входами усилителя высокой частоты и усилителя низкой частоты, выход которого через амплитудно-частотный детектор подключен к управляющему входу усилителя высокой частоты, выход которого соединен с входом первого формирователя, при этом вы- : ход счетчика через блок обработки соединен с индикатором, отличающее с я тем, чт о, с целью повы-; щения точности, оно снабжено селек- тором информационных сигналов, выполненном в виде регистра сдвига, генератора, ключа, амплитудного детектора и второго формирователя, причем выход усилителя низкой частоты соединен с входом второго формирователя и входом амплитудного детектора, выход которого подключен через генератор к управляющему входу регистра сдвига, выход которого соедииен с ; входом ключа, управляющий вход которого и выход соответственно подключены к выходу второго формирователя и ; входу счетчика.

Ф1/2.2

Изобретение относится к горному делу, а именно к прогнозированию проявлений горного давления на основе оценки напряженного состояния горных .пород. Цель изобретения - повьшение точности. Устройство содержит чувствительный элемент 1, усилители 2.и 7 высокой и низкой частот, формирова- тель 3, счетчик 4, блок 5 обработки, индикатор 6, усилитель 7 низкой частоты, амплитудно-частотный детектор (Д) 8, селектор информационных сигналов (СИС), выполненный в виде регистра 9 сдвига, ключа 10, амплитудного Д 11, генератора 12 и формирователя 13. В процессе работы усилитель 7 выделяет..низкочастотные:сиг- налы ударр.в,а усилитель 2 - высокочастотные сигналы разрушения породы. Уровень выходного сигнала Д 8 пропорционален амплитуде и частоте повторения ударов. Выделение информационных сигналов осуществляет СИС путем временной привязки интервала измерения к моменту удара и его длительности. Длительность импульсов на управляющем входе ключа 10 соответствует длительности сигналов ударов. Момент начала этих импульсов не совпадает с моментом удара из-за неравенства порога срабатывания формирователя 13 нуля. Для исключения пропуска информативных сигналов СИС содержит регистр 9 сдвига, управляе- М)1й генератором 12, Частота импульсов генератора 12 обратно пропорциональ-. но зависит от потенциала на выходе амплитудного Д 11, который преобразует амплитуду сигнала удара. Чем больше сигнал удара, тем меньше ошибка в моменте срабатывания формирователя 13 относительно фактического момента удара и тем ниже частота им- пульсов на выходе генератора 12. СИС обеспечивает повышение доли информативных сигналов в общем числе сигналов, поступаюсцих на вход счетчика 4, 2 ил. § (Л 41 Од 00 со СП