Устройство для контроля степени удароопасности горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

(Л

С

Использование: в горной промышленности, при разработке удароопасных месторождений полезных ископаемых подземным способом, контроле степени удароопасности горных пород. Сущность изобретения: в устройство для контроля степени удароопасности горных пород, содержащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, формирователь, селектор информационных сигналов, счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, встроен дополнительно канал измерения отношений акустических импульсов, состоящий из параллельно соединенных второго формирователя, второго счетчика и схемы деления, позволяющий повысить точность контроля и информативность данных измерений. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при прогнозирования проявлений горного давления на основе оценки напряженного состояния горных пород у стенки выработки.

Известно устройство для контроля степени удароопасности горных пород (см. а.с. СССР№Т121431,М.кл. Е21 С 39/00). включающее акустический датчик, усилитель высокой частоты (УВЧ), формирователь, счетчик и индикатор, принцип действия которого основан на измерении интенсивности сигналов естественной акустической эмиссии, возникающей в горной породе при ее разрушении под воздействием естественного поля напряжений.

Данное устройство не достаточно точно осуществляет контроль безопасности горных пород, т.к. не может быть использовано в тех случаях, когда естественная акустическая эмиссия развита слабо или уровень акустических помех превышает уровень сигналов акустической эмиссии.

Указанный недостаток устранен в устройствах, работа которых основана на измерении параметров акустических сигналов, возникающих в горной породе при внешнем воздействии на нее, например, процессе ударного бурения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является устройство д я контроля

х|

о о

степени удароопасности горных пород (см. а.с. СССР № 1463915, М., кл. 5 Е 21 С39/00, 07.03.89 г.), содержащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, вход которого подключен к чувствительному элементу, а выход подключен ко входу первого формирователя, счетчик, выход которого через блок обработки соединен t индикатором, усилитель низкой частоты, вход которого соединен с выходом чувствительного элемента, а выход со входом амплитудно-частотного детектора, выход которого соединен со входом управления усилителя высокой частоты, селектор информационных сигналов, выполненный в виде регистра сдвига, ключа, амплитудного детектора, генератора, второго формирователя, причем выход усилителя низкой частоты соединен со входом второго формирователя и входом амплитудного детектора, выход которого подключен через генератор к управляющему входу регистра сдвига, выход которого соединен со входом ключа, управляющий вход которого и выход соответственно подключены к выходу второго формирователя и входу счетчика,

Недостатком данного устройства является недостаточная точность измерения, т.е. точность контроля степени удароопасности горных пород, т.к. фактически проводится регистрация (измерение) только интенсивности (количество импульсов в единицу времени) импульсов акустической эмиссии, вызванных ударным воздействием бурового инструмента без учета количества самих ударов.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точности контроля удароопасности горных пород.

Для достижения этой цели в устройство, содержащее чувствительный элемент, усилитель высокой частоты, $ мирователь, селектор информационных сигналов, счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, которые соединены в следующей последовательности - выход чувствительного элемента соединен со входами усилителя высокой частоты и усилителя низкой частоты, выход которого через амплитудно-частотный детектор подключен к управляющему входу усилителя высокой частоты, выход которого через формирователь соединен со входом селектора информативных сигналов, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со входом счетчика, выход которого через блок обработки соединен с входом индикатора, введен канал измерения отношений интенсивности (количества

в единицу времени) импульсов акустической эмиссии от разрушения горных по,„од (высокочастотная составляющая и интенсивности (количеству) акустических импульсов от воздействия ударов на горную породу бурового инструмента (низкочастотная составляющая), состоящий из последовательно соединенных второго формирователя, второго счетчика и схемы деления, при этом

0 вход второго формирователя соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со входом схемы деления, первый вход которой соединен с выходом первого счетчика, а выход со вторым входом блока обработки.

5 За счет введения канала измерения отношений интенсивности (количества импульсов в единицу времени) и импульсов акустической эмиссии от разрушения юр- ных пород (высокочастотная составляющая)

0 к интенсивности (количеству) акустических импульсов воздействия (ударов) на горную породу бурового инструмента (низкочастотная составляющая) при контроле степени удароопзсности горных пород используется

5 второй дополнительный информационный параметр, позволяющий повысить точность контроля за счет уменьшения погрешности от непостоянства величины интенсивности (количества) воздействия бурового инстру0 мента (ударов) на горную породу.

Повышение точности контроля в предлагаемом устройстве подтверждается примером, приведенным в таблице.

Где: а) приведены результаты трех изме5 рений количества импульсов акустической эмиссии N3 и количество импульсов от ударов Ny за единицу времени и поэтому они соответствуют значениям интенсивностей Аэ и Ау.

0 6) определены и приведены значения

отношений интенсивностей В тт-тт-н

Ау ГМу значения нормированных интенсивностей

5 BH У В у , ,05 - коэффициент

конкретных горногеологических условий);

в) определены нормированные значения интенсивностей (количества) импульсов акустической эмиссии Аи или ® -МНэ по которым устанавливается (определяется) степень удароопасности горных пород.

Из таблицы (колонка 3) видно, что значения N3 (Аэ) отличаются от среднего значе- 5 ния на ± 5% (как в прототипе) и на 1...2% (колонка б), как в предлагаемом устройстве. Приведенный пример наглядно доказывает повышение точности контроля степени удароопасности горных пород.

Заявителю неизвестны другие технические решения с подобными признаками и свойствами, что позволяет признать заявляемое решение соответствующим критерию Существенные отличия.

Структурная схема устройства представлена на фигурэ. Устройство содержит чувствительный элемент (УЭ) 1. усилитель высокой частоты (УВЧ) 2, вход которого подключен к ЧЭ 1, а выход - к входу первого формирователя 3, соединенного с информационным входом селектора информационных сигналов (СИС) 4, выход которого через первый счетчик 5 соединен с первым входом блока б обработки, выход которого соединен с входом индикатора 7, усилитель низкойчастоты (УНЧ) 8, вход которого соединен с выходом ЧЭ 1, а выход-с управляющим входом СИС А и через амплитудно-частотный детектор (АЧД) 9 с управляющим входом УВЧ с управляющим входом УВЧ 2 и канал измерения отношения интенсивностей. состоящий из последовательно соединенных формирователя 10, второго счетчика 11, схемы деления (СД) 12, причем вход второго формирователя 10 соединен с выходом УНЧ 8, а выход - с входом второго счетчика 11, выход которого соединен с вторым входом СД 12, первый вход которой соединен с выходом первого счетчика 5, а выход со, вторым входом блока 6 обработки.

Устройство работает следующим образом.

ЧЭ 1 преобразует акустические сигналы, возникающие в процессе бурения в электрические, которые поступают на УВЧ 2 и УНЧ 8. УНЧ 8 выделяет низкочастотные сигналы ударов, а УВЧ 2 выделяет высокочастотные сигналы разрушения Сигналы с выхода УНЧ 8 поступают на вход АЧД 9, уровень выходного сигнала которого про1 порционален амплитуде и частоте повторения ударов.

Выходной сигнал АЧД 9 управляет коэффициентом усиления УВЧ 2 для компенсации погрешности, возникающей от нестабильности процесса бурения. С выхода УВЧ 2 сигналы поступают на вход первого формирователя 3, который формирует на своем выходе счетные импульсы, соответствующие сигналам разрушения, С выхода первого формирователя 3 импульсы поступают на информационный вход СИС 4, управляющий вход которого соединен с выходом УНЧ 8 и затем на вход первого счетчика 5, СИС 4, осуществляет выделение информационных сигналов путем временной привязки интервала измерений к моменту удара и его длительности. Канал

измерения отношений работает следующим образом.

На выходе второго формирователя 10. вход которого соединен с выходом УНЧ 8,

5 формируются счетные импульсы, соответствующие количеству ударов и поступают на вход второго счетчика 11.

Количество счетных импульсов (за установленную единицу времени) с выхода вто0 рого счетчика 11 и выхода первого счетчика 5 поступают на соответствующие входы схемы деления 12. Схемы деления определяют отношение Количества счетгых импульсов, соответствующих акустическим

5 сигналам от разрушения горной породы, к количеству счетных импульсов, соответству- ющих ударам. Информация с выхода схемы деления 12 и первого счетчика поступает на соответствующие входы блока обработки 6

0 и далее на индикатор 7.

Введение канала измерения отношения позволяет расширить информативность измеряемой (регистрируемой) информации, что приводит к повышению точности конг5 роля удароопасности участка массива горных пород. Основной эффект от внедрения устройства заключается е повышении безопасности труда горнорабочих

30

Формула изобретения

Устройство для контроля степени уда- роопасности гооных пород, содержащее чувствительный элемент, усипитель ЕЫСОкой частоты, формирователь, селектор информационных сигналов, счетчик, блок обработки, индикатор, усилитель низкой частоты и амплитудно-частотный детектор, которые соединены с последовательностью выход чувствительного элемента соединен с выходами усилителя высокой частоты и усилителя низкой частоты, выход которого чз- рез амплитудно-частотный детектор подключен к управляющему входу усилителя высокой частоты, выход которого через формирователь соединен с входом селектора информационных сигналов, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со входом счетчика, выход которого через блок обработки соединен со входом индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля дополнительно встроен канал измерения отношений акустических импульсов, состоящий из параллельно соединенных второго Формирователя, второго счетчика и схемы деления, при этом вход второго формирователя соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со вводом второго счетчика,

выход которого соединен со вторым входом схемы деления, первый вход которой соединен с выходом первого счетчика, а выход со вторым входом блока обработки.