Способ сейсмоакустического распознавания удароопасного состояния массива горных пород и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для обеспечения безопасного ведения горных работ на месторождениях, отнесенных к категории удароопасных.

Цель изобретения - повышение надежности определения момента времени перехода участков массива горных пород в удароопасное состояние.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.

Устройство сейсмоакустического рас- познрвания удароопасного состояния массива горных пород содержит приемные датчики 1. подключенные через соответствующие усилители 2 и аналгяо-цифровые преобразователи 3 к запоминающему устройству (ЗУ) 4. Выходы ЗУ подключены соответственно к блоку 5 определения времени пробега и разности времен прихода СА сигналов, блоку 6 определения ареме- ни ожидания СА сигналов и блоку определения длительности сигналов. Выхо ды блоков 5-7 подключены к входам блока 8 определения коэффициентов вариации регистрирующих параметров первый выход которого подключен к олоку 9 диагностики неустойчивого состояния, а второй выход соединен с входом блока 10 диагностики опасного неустойчивого состояния, выходы которого подключены соответственно к блоку 11 формирования предупредительного сигнала и к второму входу блока 12 распознавания сигналов разрушения.

К первому входу блока 12 подключен выход блока 7, выход блока 12 подсоединен к счетчику 13 сейсмоакустических сигчалоа разрушения, который подключен к блоку 11 формирования аварийного сигнала Блок 15 определения координат своим входом соединен с вторым выходом блока 5. Блок 13 управления соединен с источником 17 акустического зондирования, блоками 5, 9, 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Одним из известных способов районирования шахтного поля по опасности горных ударов выбирают потенциально удароопасный участок, на котором устанавливают приемные датчики, количество и расположение которых, влияющее на точность локации и конфигурацию зоны контроля, зависят от структурно-геологических особенностей месторождения. Затем проводят акустическое зондирование контролируемого участка с целью определения параметров, характеризующих исходную структуру массива, для чего в массиве с помощью источника акустического зондирова- ния возбуждаются упругие волны и проводится измерение времени пробега упругих волн л различных направлениях. Далее проводят фоновые акустические измерения с целью выбора порога чувствительности устройства определение исходных значений коэффициентов вариации временных параметров сейсмоакустиче- ской эмиссии, после чего устройство считается готовым к регистрации сигналов сейсмоакустической эмиссии, излучаемых в процессе деформирования массива и его

структурной перестройки, вызванной раз . руэкой о сто;, ому пустот, образовавшихся в результате ведения добычных и проходческих работ

По мере регистрации сигналов САЭ определяются коэффициенты вариации длительности и времени ожидания сигналов за установленные интервалы времени контроля. При устойчивом не менее чем двукрэт0 ном одновременном увеличении коэффициентов вариации этих параметров, т. е. при наличии тренда, состояние на кон тролируемом участке клаггифициру тск как неустойчивое.

5НсЗ стадии возникновения неустойчиво

го состояния осуществляется поьюрное акустичесдое зондирование контролируемого участка и ь случае одновременно о увеличения коэффициентов вариации

0 длительности и времени ожидпния сигналов АЭ и времен пробега упругих волн относительно исходных зн.эчений, отражающего изменение струк лфы состояние на контролируемом участке классифицируется как опас5 но неустойчивое. При возникновении опасного неустойчивого состояния формируется предупредительный сигнал и внодит- ся распознавание регис грируеммх СА сигналов с целью ви дел ния сигналов САЭ,

0 вызванных разрушением (дроблениг-м) горной поооды. Определяется активность выделенных сигналов разрушения.

При почрлении таких сигналов п случае увеличения их активности, свидепелылвую5 щей о возникновении в пределах контролируемого объема массива горных пород зоны с предельно напряженным состоянием, формируется аварийный сигнал о переходе контролируемого участка в удароопасное

0 состояние. По локационным сериям выделенных сигналов разрушения определяются координаты источников сигналов, т. е осуществляет я пространственна; локапиза- ция с цгмюю принятия необходимых

5 профилактических мер и направленного акустического зондирования выявленной зоны разрушения дл« оценки эффективности проведенных профилактических противоударных мероприятий.

0Устройство рабогягг следующим образом.

R режиме регистрации САЭ приемные датчики 1 преобразуют сейсмоакустические сигналы в электрические, которые после

5 усиления в усилителе 2 преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 п цифровую форму и запоминаются запоминающим устройством 4. При этом речь идет о регистрации длительности, времени ожидания и ртзнпс и времен прихода

сигнэлгв СГ / оп Hi1 1ПЭЯ сбрабоь -1 i опоенноГ орч ui и оиущестчлче ся v о о т о г i в е н м о Р г ч о г Г 1 котором rmrt Mf ii С ры т fve прилома

, I „г1 id yCTL14t hO ча ЭЗЛМЧНЬ Р

датчики по которой в Блоке IP i пределчют ci координаты . . то -чикп СА сигнала н блоке 6 определяется время ожидания СА С , налов т е врем меж,ьу оонолошчески Г ч cf-дни и сигналами s. р бло е Уопррде я- е.ся длитль- т ть сигналов Полученные в б ,1ьа Ь i 7 д знныи ь оту 1ают в блок G, где on родетя отс5 коэффициенты вариации чти/ параметра з установленные имтерва- / м t ОРМЭНИ J опок u прои j 1митсч срарне

И ПОЛ/ ПРМЫ U3 - HUHC 1|ПОБ С

. и трэтчдуци и дам .ми и сл/чае одг °пи( нп, о двукратно о /вечи чогшя козффии. адри hn с помощью бло 16 ,1Р 1Г 1СН11Я y T|i-v ibo i е.рек, ю1 j етгь п режим а уст ческо1 о зондирования при котором упругиг ,i возбуждаемые источником пр. о разуются приемными да ииками в элеь i pt мссчие CHI илы и по сне их обработки в блоках 2 А гоступают е гзлок 5 ГД(. Ог редел тютсч пг°М1 на пробе; а упругих вопн Затем в блок о fi оиределяетгя ко) | ици н парна ,ии FI м j тообега о

Т(РЫИ С f nt HMB P . Я С .1о/ОД1 i i CHaHCHl N

L) блог-о 1U i и г iv ( г- /t РЛ. нич вариации аррмени npr5t i t дир1, ю них си г на i JL е пг л вг ИКНСЕГНПИ i 1-ниго не/стоим1, во(- т чнич ь Оле Р 11 Фор иьует я пред/m. дительныи си-nv устройств . oiih с О-ющью 1f управления ге рр.лн )тгя R роЖи регистрации СИЭ и РК/1ЮЧЭ.3 ся б ок 1 распоснавания CHI налов vii ьнич ид отоаого поступа О- манные по /)ли ,ельног-и си налов с 7 При появлении таких сигналов в б;шк. 13 переделяется и а тиыисть, в олу ,ПР yi т , |, котсооп з блоке 1-1 формирует Ч ЈЬ(фИ ЫИ гИГг т1 О BOJH.4 Н TLwriHH УДЗрОЭПсЗ Ю ОСОСЛОЯНИЧ

Ф о р м у ч а и э о С р и е н и я

1 Способ сеисмс кусгического распоз- чавани удароопасного состояния массива горных пород вк мсчсьощи / акуг ичсское энди овлчие определение комплексасре- параметров сейсмозкугтическои эмиссии (ЛЭ) и вр°исии пробега

били оценку неустойчивого состояния уча- CIKOP массива горных пород по этим парами грам, 01 т и ч а ю щ vi и с я тем, что, с i повышения надежности спределения момент времени перехода участков массива горных лооод в удароопасное со- чоячие, определяют коэффициенты вариации дтительности и времени ожидания стихов A3 а состояние участка массива

горны пород считают неустойчивым при одновременном е мене двукратном уве- ко | фициентов вариации длительности и рремени oж 1дaния сигналов АЭ, прододят нч этом участке периодическое

зонд рог,) и дополнительноеопределе- п/т1 оэффиции нов вариации времени про- оег упруих ноль и при одновременном ( счии коэффициентов вариации дли- i ельног ги и . ни ожидания сигналов АЭ

и коэффициента вариации времени пробега упругих ьолн состояния участка массива ropHh v jpofl считают опасно неустойчивым а гри снижении длительности регистрируемых сигналов АЭ в 5 10 раз на участке

устанавтииают начало процесса разрушения и проводят на этом участке распознавание сигналов АЭ вызванных разру- иениг и О| реде ют их активность и при увеличении dKTHBHOCi и сигналов АЭ участок

массива гт,ных пород считают удароопас- ным

2 с поистро доя сейсмоакус ическогорас- пизнгвания /дарропаснсго состояния массива горных пород ькл ючающее

последовательно соединенные приемные . уси итепь аналого-цифровые пре- обргзователи запоминающее устройство, блоки определения временных параметров сеисмоак/стической эмиссии блок опреде1ения времени пробега упругих волн в ре- име af устического зондирования, блок о треде/ 1ия координат источников сейсмо- ак ст1 чрс и сигнааов, отличающееся что устройство дополнительно снабжено блоком вычисления коэффициентов ва- р/ации регистрируемых временных параметров АЭ соединенном с Ьлоком диагностики неустойчивого и опасно неустойчивого состояния учэстюв пласта и селектором сигналов

раагружения соединенным через счетчик сеис юакуст. ческих сигналов разрушения с блоком формирования аварийного сигнала чо„г1и. t овения удароопасного состояния.

Изобретение относится к горной промети и м. б. использовано для безопасного ведения горных работ на месторождениях, отнесенных к категории удароопасных. Цель изобретения - повышение надежности определения момента времени перехода контролируемого участка массива горных пород вудароопасное состояние. В процессе контроля состояния массива по параметрам сейсмоакустической эмиссии (САЭ) на стадии возникновения неустойчивого состояния, диагностируемого по одновременному не менее, чем двукратному увеличению коэффициентов вариации длительности и времени ожидания сигналов САЭ, осуществляется периодическое акустическое зондирование контролируемого участка массива. В случае увеличения коэффициентов вариации времен длительности, времени ожидания сигнала САЭ и пробега зондирующих упругих волн относительно исходных значений неустойчивое состояние обеспечивают как стадию возникновения опасного неустойчивого состояния и вводят распознавание сейсмоакустических сигналов для выделения сигналов разрушения. Появление и рост активности тих сигналов свидетельствует о переходе контролируемого участка в удароопасное состояние. Способ осуществляют устройством, содержащим приемные датчики, усилители АЦП, запоминающее устройство, блоки определения времени пробега и разности времен прихода сигналов САЭ, времени ожидания сигналов САЭ и их длительности, определения коэффициентов вариации параметров САЭ, диагностики неустойчивого состояния, опасного неустойчивого состояния, формирования предупредительного сигнала, распознавания сигналов разрушения массива, определения координат сигналов САЭ и блок управления с источником акустического зондирования. 2 с. п. ф-лы, 1 ил. w Ё о ел Ю о о Ю