Способ акустического прогноза выбросоопасности угольного пласта Советский патент 1981 года по МПК E21F5/00 E21C39/00 

Изобретение относится к горной промьшлЕнности, преимущественно угольной, и может быть :использоЧг вано для прогноза выбросоопасности угольного пласта с целью предот вращеяия внезапных выбросов угля горных пород и газа. Известен способ контроля состояния горного массива, заключающийся том, что анализируют характеристики сигнала, возбуждаемого в горном массиве различными механизмами, в частйости, изиенение корреляционной функции между скоростью звука и тр(ииоватостью горных пород D3 Однако этот способ не позволяет определить степень выбросоопасности угольных пластов отсутствия связи между напряженньш сост нием массива и скоростью звука в нем на глубинах свыше 300 м, в то время как внезапные выбросы угля и за имеют место при глубинах разрабо ки более 350-400 м. Кроме того, не представляется- возможным определить скорость звука, генерированного очистным механизмом, в процессе передвижения последнего по выработке. Этот способ рассчитан для добычи полезного ископаемого открытым способом при постоянных .базах между источником и приемником звука. Известный способ рассчитан на оценку трещиноватости породных блоков перед их выемкой, в этом случае скорость звука действительно зависит от трещинаватости. Выбросоопасныв пласты на 1существуKvpix глубинах разработки не обладают трещиноватостью, способной повлиять на скорость звука. Указанные недостатки позволяют применить данный способ для оценки выбросоопасности угольных пластов. . Известен способ акустического прогноза выбросоопасности угольны пластов, основанный на измерении частот искусственного сигнала, генерированного в горном массиве выемочным механизмом. Оценка выбросоопасности угольного miacra производится по величине коэффициента вариации единичных значений частоты сигнала око ло ее средней величиныГ21 . Для применения этого способа на шахтах необходимо специальное элект ронное устройство, позволяющее выпо нить автоматически операции по вычислению коэффициента вариации. Кроме того, коэффициент вариации характеризует разброс значений частоты около ее среднего,уровня и недостаточно точно отражает скорост изменения этой величины, что снижае точность прогноза. Корреляционное отношение меж,цу коэффициентом вариации и средним значением частоты ис кусственного сигнала равняется 0,7-0,75, что свидетельствует о сильной связи между этими величинами, в то время как выбросоопасность угольных пластов не зависит от абсолютного значения частоты, а опред ляется скоростью изменения напряженнодеформированного состояния приэабойной области угольного пласта в процессе выемки угля. Целью изобретения явлйется повышение точности прогноза и упоощение алгоритма прогноза выбросоопасности. Это достигается тем, что в качес ве акустической характеристики изме ют скорость перепада частот искусст венного сигнала через отношение пос ледующих значений частоты и по вели чине этого отношения определяют степень выбросоопасности угольного пласта, при этом угольный пласт относят к выбросоопасным прй| значении отношения последующих значений частот п равном величине 1,6 или превышакидим ее, а отношение последующих значений частоты определяют по формуле /, ПРИ f пред1адущеё единичное значение частоты искусственн Vo сигнала, Гц; последующее значение част ты искусственного сигнала Гц. Способ осуществляют следующим о разом. 4 В угольный пласт на расстоянии 10-20 м впереди очистного забоя на глубину 2-6 м забуривают сейсмоприемник любого типа, пригодный для ре гистрации колебаний в звуковом диапа-. зоне частот. Сигнал, генерируемый выемочным механизмом в процессе выемки угля, проходит через массив, поступает на сейсмоприемник и регистрируется на ферромагнитной ленте.Выход магнитофона включают на вход стандартного частотомера типа , который позволяет определить частоту сигнала в герцах с установленным временем индикации в 2 с. Время счета равно 10 с, определяют отношения последующих значений частоты. Измеряют сйорость перепада частот искусственного сигнала через отношение последующих единичных значений частоты и по величине этого отношения определяют -степень выбросоопасности угольного пласта, при этом угольный пласт относят к выбросоопасным при значении отношения последующих значений частот-п равном величине 1,6 или превышающим ее, а отношение последующих значений частоты определяют по формуле /«14. ПРИ f ,ч ПРИ предыдущее единичное значение частоты искусственного сигнала, Гц, последующее значение частоты искусственного сигнала, Гц. Пример. Сущность выполнения прогноза изложена в таблицах, построенных на примерах пласта К4. Андреевский-запад на шахте Красный Октябрь производственного объединения Орджоникидзеуголь и пласта f. 6-й южной лавы на шахте им. Шевченко производственного объединения Красноармейскуголь ( Донбасс ). В табл. 1 показана выборка единичных значений частоты f и отношений последующих ее значений в безопасный период отработки пласта. Б табл. 2 показаны те же характеристики для пласта К перед внезапным выбросом угля и газа интенсивностью 150. т, Предложенный способ позволяет прогнозировать выбросоопасность угольных пластов в процессе выемки угля и независимоот естественной сейсмо Формула изобретения Способ акустического прогноза выбросоопасности угольного пласта, включающий генерирование искусственного акустического сигнгша, в массив горных пород выемочным механизмом , измерение его акустических характеристик и определение по ним состояния горного массива, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности прогноза и упрощения горитма прогноза выбросоопасности, в качестве акустической характеристики измеряют скорость перепада частот ийкусственного сигнала через отношение пос ледующих значений частоты и по , чине этого отношения определяют степень выбросоопасности угольного пласта, при этом угольный пласт относят к выбросоопасным при значении отношения последующих значений частот п равном величине 1, б или превьппающим , а отношение последующих значений; стоты определяют по формуле fcj предыдущее единичное значение частоты искусственного сигнала, Гц; последующее значение частоты искусственного сигнала, Гц. Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1. Вепринцев В. И. Определение ещийов тости массива горных пород помощью шумовых акустических волн.ехнология добычи угля подземным особом,1975, 6, с. 41-42. 2. Авторское свидетельство СССР 718608, кл. Е 21 F, 5/00, 1978 (протип) .