Устройство для оценки напряженного состояния массива горных пород Советский патент 1982 года по МПК G01V1/24 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на рудных и нерудных месторождениях для оценки напряжённого состояния на глубоких подземных горных предприятиях, в том числе опасных по динамическим проявлениям.

Известно устройство для оценки напряженного состояния горных пород в массиве сейсмоакустическим методом с ударным способом возбуждения сигнала. Устройство определяет время прохождения сигнала между двумя датчиками путем счета импульсов от кварцевого генератора с отчетом результатов измерений по цифровым индикаторам и включает первичные сейсмопреобразователи и измерительную аппаратуру 1 .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для оценки напряженного состояния массива горных пород, .содержащее сейсмопреобразователи продольной и поперечнрй составляющей сейсмической волны, соединенные с усилителями-формирователями и блоками измерения временных интервалов 2. Однако известное устройство не позволяет автоматически определять отношение скоростей продольной и поперечной составляющей и проводить

10 в автоматическом режиме оценку напряженного( состояния как в точке измерения, так и в пространстве горного массива.

ts

Целью изобретения является повышение точности и оперативности получения информации.

Указанная цель достигается тем, что устройство для оценки напряжен20ного .состояния горных пород, содержащее сейсмопреобразователи продольной и поперечной составляющих сейсмической волны, соединенные с усилителя39ми-формирова.телямй и блоками измер ния временных интервалов, снабжено блоками отношения скоростей продол ной и поперечной составляющих сейс мических волн, цифровым векторным анализатором, системой регистрации данных, блоком автоматического упра ления и системой ударного сейсмичес кого возбужедния, причем выходы бло ков измерения временных интервалов соединены с входами блока отношений скоростей продольной и поперечной составляющих сейсмических волн, выходы последнего подключены к входам цифрового векторного анализатора, соединенного с системой регистр ции данных, а выходы блока автоматического управления соединены с уп равляющими входами блока измерения временных интервалов, цифрового век торного анализатора системы регистр ции данных и входом системы-ударного сейсмического возбуждения. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство состоит из четырех трехкомпонентных первичных сейсмопреобразователей 1, выходы которых соединены соответственно с входами четырех усилителей-формирователей 2 .продольной волны и с входами четырех усилителей-формирователей 3 поп речной волны. Выход каждого усилителя-формирователя 2 и 3 соединен с входами тре блоков k измерения временных интервалов, каждый из которых включает два канала обработки продольной и поперечной составляющей сейсмической волны. Каждый выход усилителяформирователя 2 соединен с входом канала обработки продольной составляющей, а каждый выход усилителя-фо мирователя 3 соединен с соответству ющими входами канала обработки поперечной составляющей.Другие входы каждого канала .соединены с соответствующими выходами усилителейформирователей четвертого первичного сейсмопреобразователя, относительно которого определяется время распространения продольной и поперечной составляющей сейсмических волн., В каждом канале блока j измерения временных интервалов выходы сх 5 и 6 управления ключом соединены с входами счетчиков 7 и 8, выходы 4 которых соединены с входами блоков 9 и 10 памяти, а выходы их соединены с входами блока 11 отношений скоростей, состоящего из трех блоков 12 делений, выходы которых соединены с тремя входами блока 13 цифрового векторного анализатора, а выход его подсоединен к системе 14 регистрации данных. Выходы блока 15 автоматического управления соединены с тремя входами каждого блока 4 измерения временных интервалов, причем один выход подсоединен к схемам 5 и 6 управления ключами, другой подсоединен к счетчикам 7 и 8, а третий - к блокам 9 и 10 памяти; с одним входом блока 13 цифрового векторного анализатора; с входом системы 14 регистрации данных и входом системы 16 ударного сейсмического возбуждения. В системе 16 ударного сейсмического возбуждения выход блока 17 питания соединен с входом электромагнитного возбудителя 18. Устройство работает следующим образом. Механические колебания, возникающие в массиве горных пород, принимаются четырьмя трехкомпонентными первичными сейсмопреобразователями 1, расположенными в пространстве шахтного поля по осям и в центре прямоугольной системы координат, причем расстояние по осям определяется реальными рудничными условиями. Принятые механические колебания преобразуются в электрические сигналы по трем взаимно перпендикулярным направлениям и передаются усилителямформирователям 2 и 3,посредством которых производится согласование с первичными сейсмопреобразователями, усиление электрических сигналов, фильтрации, с целью исключения частотной зависимости при определении временных интервалов, формирование модуля мгновенного значения. С помощью сформированных сигналов осуществляется запуск блока 4 измерения временных интервалов. В каждом интервале блока 4 измерения временных интервалов с поступлением сигнала от центрального (опорного) первичного сейсмопреобразователя,. недалеко от которого размещено ударное устройство системы 16 ударного возбуждения массива, покомпонен59

THO начинается счет импульсов заполнения, поступающих с блока 15 автоматического управления, через ключи 5 и 6 и заканчивается по проходу сигнала компоненты от соответствующего первичного сейсмопреобразователя, расположенного на оси координат. Далее идет счет счетчиками 7 и 8, затем регистрация блоками 9 и 10. Управление счетчиками 7 и 8 и блоками 9 и Ю памяти осуществляется в заданном режиме, от блока 15 автоматического уп. равления.

Информация в цифровой форме с блоков k измерения временных интервалов передается в блок 11 отношений скоростей, где производится деление скоростей продольной и паперечной составляющих сейсмических волн в схемах 12 деления по каждой оси.

С блока 11 отношений скоростей результаты, полученные для каждой оси, поступают в блок 13 цифрового векторного анализатора, где определяется герметическая сумма отношений скоростей и направление в пространстве.

В блоке Il результаты анализа регистрируются в цифровой форме и имеется возможность геометрического i построения результирующей, что позволяет определять ее направление в измеряемом пространстве.

Блок 15 автоматического управления управляет работой блока k измерения временных интервалрв, блока 13 цифрового векторного-анализатора, блока И регистрации данных и автоматической системой 1б ударного возбуждения, т.е. синхронизирует работу устройства в целом.

. Основными особенностями устройства являются высокая эффективность оценки напряженного состояния.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность и оперативность обработки данных для

166

оценки напряженного состояния массива горных пород.

Формула изобретения

Устройство для оценки напряженного состояния массива горных пород содержащее сейсмопреобразователи прдольной и поперечной составляющих сейсмической волны, соединенные с усилителями-формирователями и блоками измерения временных интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и операт тивности обработки информации, оно снабжено блоком отношения скоростей продольной и поперечной составляющи сейсмических волн, цифровым векторным анализатором, системой регистрации данных, блоком aвtoмaтичecкoгo управления и системой ударного сейсмического возбуждения, причем выходы блоков измерения временных интервалов соединены с входами блока отношений скоростей продольной и поперечной составляющих сейсмических волн, выходы последнего подключены к входам цифрового -векторного анализатора, соединенного с системой регистрации данных, а выходы блока автоматического управления соединены с управляюшими входами блока измерения временных интерваЛ09, цифрового векторного анализатора, системы регистрации данных и входом системы ударного сейсми-ческого возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1977, с. 9-12.

(прототип).