Устройство для контроля степени удароопасности массива горных пород Советский патент 1982 года по МПК G01V3/18 

t

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для автоматического и дистанционного контроля степени удароопасности массива горных пород.

Известны устройства для прогноза степени удароопасности участка массива по величине усилия вдавливания индентора в забой или стенки скважины, содержащие гидронасос, соединительную трубку, индентор различной формы и манометр. Индентор под действием давления жидкости в гидро-г системе вдавливается в заб8й или стенку скважины. В момент хрупкого выкола определяют давление в гидросистеме, по величине которого в различных точках замера судят о степени удароопасности массива 11.

Недостатком данных устройств-является трудоемкость измерений. Размер вдавливаемого индентора соизмерим с размерами структурных зерен nor роды, поэтому для получения достовер. ных данных о состоянии массива необходимо проводить несколько серий измерений и статистическую обработку их результатов.

Известно также устройство для контроля степени удароопасности участ.. ков массива пород сейсмическим мето-, дом, включающее излучатель сейсмической энергии, сейсмоприемники и сейсмостанцию типа СБ-12 или СВ-20.

10 Устройство позволяет определить скорость сейсмической волны в различных участках массива, сравнивая значения которых, устанавливают категорию его удароопасности 2.

IS

Устройство сейсмического контроля обеспечивает возможность проведения измерен 4Й на больших базах без бурения скважин, однакЪ трудоемкость

10 измерительных работ остается высокой, .поскольку сейсмоприемники и излучатель приходится располагать на расстоянии 5-15 м друг от друга, что 393 требует для проведения измерений не менее четырех операторов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля степени удароопасности массива горных пород электрометрическим методом кажущихся удельных электрических сопротивлений., содержащее четырехэлектродный измерительный зонд, соединительные провода, источник постоянного или переменного напряжения, генератор тока, усилительный тракт и стрелочный индикатор. Крайние электроды зонда соединены с источником напряжения и являются питающими , а средние через усилительный тракт - со стрелочным индикатором. Зонд помещают в исследуемую скважину и перемещают по ней с нужным шагом,снимая при этом замеры величин тока и падений напряжения на участках массива. По измеренным значениям вычисляют удельные электрические соп ротивления в точках замера, определя ют расстояние от контура выработки до места расположения минимума элект росопротивлений. Сравнивая соотношение этой величины и значений электг росопротивлений, соответствующих минимуму и нетронутому массив1б, с граничными соотношениями, определенными для данного месторождения предварительно, определяют категорию ударо опасности массива . Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет осуществлять автоматический и дистан ционный контроль удароопасности, поскольку предполагает для получения окончательного результата проведения операции вручную и непосредственное присутствие человека. Цель изобретения - обеспечение автоматического и дистанционного KOH роля степени удароопасности массива горных пород. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее измерительный четырехэлектродный зонд, сое динительные провода, источник напряжения и ycилйteльный тракт, дополнительно введены шаговый искатель, блок граничных значений электричес- ких напряжений, блок сравнения, пере лючатель режима, амплитудный детектов, запоминающее и сигнальное устройства, причем электроды, измерительного зонда подсоединены к неподвижным контактам шагового искателя, подвижными контактами которого при каждом шаге четыре последовательно расположенных электрода измерительного зонда подключены так, что два крайних из них подключены к генератору тока, два средних к измерительному тракту и переключателю режима, блок граничных.значений электрических напряжений через отдельные контакты шагового искателя подключён к блоку сравнения, который через амплитудный детектор соединен с переключателем режима, через запоминающее устройство - с усилительHJWM трактом и имеет выход на сигнальное устройство, а выход запоминающего устройства подключен к цепи сравнения амплитудного детектрра. На чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство содержит измерительный зонд 1, шаговый искатель 2, генератор 3 тока, блок граничных значений электрических напряжений, усилительный тракт 5, переключатель 6 режима, амплитудный детектор 7, запоминающее устройство 8, блок 9 сравнения и сигнальное устройство 10. Элементы соединены между собой в следующей последовательности. Электроды измерительного зонда 1 подключены к неподвижным контактам шагового искателя 2, подвижные контакты которого соединены с генератором 3 тока, блоком Ц граничных зна.чений электрического напряжения, блоком 9 сравнения , через усилительный тракт 5 с запоминающим устройством 8, а через переключатель 6 режима с амплитудным детектором 7. Блок 9 сравнения подключен к амплитудному детектору 7, .запоминающему устройству 8 и имеет выход на сигнальное устройство 10. Измерительный зонд 1 состоит из 25 сталемерных щеток, укрепленных на непроводящем штоке через 12,5 см. Сигнальное устройство содержит два электронных клюЧа и три сигнальные лампы зеленого, желтого и красного цвета, включение которых сигнализирует соответственно о наличии третьей, второй и первой категории удароопасности.о Устройство работает следующим образом. 59 После включения устройства шаговый искатель 2 подключает электроды измерительного зонда 1 таким образо что при каждом шаге неподвижных контактов в электрическую цепь подключаютсп , начиная с электродов, р сположенных у устья скважины, четыре последовательно расположенных электрода, причем два крайних из них подключаются к генератору 3 тоКЗ, а два средних - к усилительному тракту 5- Генератор 3 тока выдает в массив через электроды зонда 1 ток, не зависящий от электропроводности массива и контактных эффектов. Падение напряжения U с электродов зон да 1 через контакты шагового искателя 2 подается на усилительный тракт 5. Усиленное значение и подается на запоминающее устройство 8, которое осуществляет выбор наименьшего значения .Переключатель 6 режима при этом не пропускает.си| нал на амплитудный детектор 7. При повторном ходе шагового искателя сиг нал и через переключатель Ь релкима подается на амплитудный детектор 7. В момент, когда сигнал U блоке 9 сравнения происходит сравнение ,c граничными значениями U подаваемыми с блока k через шаговьГй искатель 5. Значения при этом соответствуют верхним границам U для второй и первой категории удароопасности в точке замера, для которой - Ууп1П f выдает сигнал для зажигания зеленой лампочки сигнального устройства 10 (Ж категория удароопасности), соответственно при и, с - для желтой (It категория) ,а при - для красной (I категория), Сигнальное устройство 10 может на :ходиться у дежурного по участку (шахте) , который может включить устройство в работу в непрерывном или дискретном режиме. Граничные .значения U pустанавливаются в устройстве заблаговременно на основе предварительно проведенных исследований на данном месторожд ании (шахте, участке). -. s, Использование предлагаемого устг роиства в сравнении с известными обе спечивает автоматический контроль удароопасности массива горных пород вследствие чего высвобождается один оператор. Кроме того, возможность дистанционного контроля удароопасности мест сива позволяет избежать нахождения людей при измерениях на опасных участках, что повысит безопасность работ. Формула изобретения Устройство для контроля степени удароопасности массива горных пород, содержащее измерительный зонд, генератор тока и усилительный тракт, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического и дистанционного контроля, оно дополнительно снабжено шаговым искателем, блоком граничных значений электрических напряжений, блоком сравнения, переключателем режима, амплитудным детектором, запоминающим и-сигнальным устройствами, причем электроды измерительного зонда подсоединены к неподвижным контактам шагового искателя, подвижными контактами которого при каждом шаге четыре последовательно расположенных электрода измерительного зонда подключены так, что два крайних из них подключены к генератору тока, а два средних - к измерительному тракту и переключателю режима, блок граничных значений электрических напряжений через отдельные контакты шагового искателя подключен к блоку сравнения, который через амплитудный детектор соедииен с переключателем режима, через запоминающее устройство - с усилительным трактом и имеет выход на сигнальное устройство, а вход запоминающего устройства подключен к цепи сравнения амплитудного детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бич Я. А. Горные удары и методы их прогноза. М., ЦНИЗИУголь, 1972, с. 101. 2.Проскуряков В. М. Сейсмический метод прогноза степени удароопасности участков массива пород-.Уголь Украины, 1977, № 8, с. . 3.Петухов И. М. и др. Геофизические методы исследования горных уда-, ров. М., Недра, 1975, с. 3-17 (прототип).