Способ прогноза разрушения горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

(Л

С

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам контроля и прогноза разрушения горных пород при изменении их напряженно-деформированного состояния Непрерывно во времени регистрируют импульсы электромагнитного излучения Выделяют максимальную спектральную составляющую импульсов и измеряют ее амплитуду Определяют скорость изменения амплитуды данной составляющей во времени Регистрируют минимальное значение скорости и по моменту его возникновения определяют приближение процесса разрушения 1 табл

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для контроля разрушения массива горных пород при изменении его напряженно-деформированного состояния.

Известен способ прогноза разрушения горных пород, включающий регистрацию во времени импульсов электромагнитного излучения и измерение их амплитуды и количества

Недостатком этого способа является то, что количество импульсов не является однозначным параметром, определяющим процесс разрушения породы. Так, например, мрамор при нагружении излучает большое количество импульсов, в том числе высокой частоты, а хрупкие горные породы при нагружении излучают небольшое количество импульсов, но тем не менее быстро разрушаются

Наиболее близким к предлагаемому является способу прогноза разрушения горных пород, включающий регистрацию во времени электромагнитных импульсов (ЭМИ), определение частоты их максимума спектральной плотности, измерение амплитуды максимальной спектральной составляющей и определение скорости изменения амплитуды по времени и по частоте.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет с высокой точностью определить момент времени, предшествующий разрушению и. следовательно, не пригоден для оперативного контроля.

Цель изобретения - повышение точности прогноза путем определения приближения времени разрушения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу прогноза разрушения горных пород, включающему регистрацию в

Х|

Јь О О О О1

течение некоторого времени импульсов электромагнитного излучения и определение скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей сигнала по времени, дополнительно регистрируют минимальное значение скорости из- менения амплитуды максимальной спектральной составляющей сигнала по времени и по моменту его возникновения определяют приближение процесса разрушения.

Перед разрушением горных пород в довольно короткий промежуток времени на фоне сформировавшейся зоны магистральной трещины, которой соответствует низкочастотная составляющая ЭМИ, возникает много микротрещин, которым соответствует высокочастотная составляющая спектра сигнала. В дальнейшем прорастает магистральная трещина разрыва и разрушается горная порода, чему соответствует последующее снижение величины максимальной спектральной амплитуды. Этому процессу соответствует переход с-корости изменения максимальной спектральной амплитуды по времени через точку экстремума (минимальное ее значение) с последующим ее увеличением.

Предлагаемый способ прогноза разрушения горных пород по сравнению с прототипом повышает точность прогноза за счет одновременного использования двух признаков приближения момента разрушения породы - по скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей сигнала, по времени и по минимальному значению этой скорости.

В таблице представлены величины максимальных спектральных амплитуд, распределенные по времени для электромагнитного сигнала конкретной горной породы - мраморизованного известняка.

Способ осуществляется следующим образом.

В массивах горных пород, например, при проходке встречной выработки в ее за- б)ое пробуривают опережающую скважину протяженностью, например, 8 м и устанавливают в нее датчик .ЭМИ, представляющий собой магнитную ферритовую стержневую антенну, По мере сближения забоев выработок в зоне целика между забоями возрастают напряжения в массиве пород, сопровождающиеся трещинообразовани- ем. Возникновение и развитие трещин влечет за собой излучение ЭМИ, которые

регистрируются датчиками ЭМИ - антеннами и через усилитель подаются на вход анализатора спектра.

На экране анализатора отражается

спектральная характеристика зарегистрированного импульса (или серия импульсов). Например, в момент ,95 мс регистрируется максимальная спектральная амплитуда AI макс спектр 981; в момент ,75 мс регистрируется максимальная спектральная амплитуда Аа макс спектр 998. Скорость изменения максимальной спектральной амплитуды на отрезке времени Д ц составляет ,25MB/c,

Аналогично проводят измерение последующих зарегистрированных импульсов, продолжая определять величины

Аз макс спектр An макс спектр И СООТВвТСТВуЮЩие Времена 13макс спектр tn макс спектр.

Затем определяют соответствующие

скорости изменения максимальной спектральной амплитуды: .3; ,1; ,3; ,26. Из полученных данных видно, что в начале регистрации процесса

разрушения скорости изменения максимальной спектральной амплитуды по времени уменьшаются с величины ,25; ,3 до ,1; а затем постепенно увеличиваются до ,3; ,26 и т.д.

По уменьшению скорости изменения максимальной спектральной амплитуды ЭМИ по времени и достижению минимального значения этой величины, а также последующему ее росту судят о начале процесса разрушения горной породы.

Предлагаемый способ прогноза разрушения горных пород повышает точность прогноза; увеличивает достоверность прогноза; повышается оперативность прогноза.

Формула изобретения Способ прогноза разрушения горных пород, включающий регистрацию во

времени импульсов электромагнитного излучения, измерение их амплитуды и определение скорости изменения амплитуды максим альной спектральной составляющей импульсов во времени, отличающий ся

тем, что, с целью повышения точности прогноза, дополнительно регистрируют Минимальное значение скорости изменения амплитуды максимальной спектральной составляющей импульсов и по моменту его

возникновения определяют приближение процесса разрушения.