Устройство для измерения колебаний неоднородных сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 10800 1 Ч 1 ОСУДАРСТВЕННО ДЕЛАМ ИЗО И КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 10Яковицкая дела СО во СССР972.три- силитеыц.1978,о детельс15/08,ьезоэлеи предъер,п).(71) Институт горногАН СССР(56) 1. Авторское свВ 419827, кл. 6 01 Р2. Справочник поческим акселерометралям фирмы Брюль ис.99, М 4321 (протот(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИ КОЛЕБАНИЙ НЕОДНОРОЦНИХ СРЕД, содержащее основание и укрепленные на не однокомпонентные сейсмопреобразователи, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности и репрезентативности измерений, основание выполнено в ниде пол го шара с равномерно распределенными по его поверхности контактными плоскостями н виде кругов, а одно- компонентные сейсмопреобразователи упруго закреплены н центре контактных плоскостей перпендикулярно1080097 40 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью обеспечения надежности, упругое 1Изобретение относится к средствам измерения колебаний и можетбыть использовано в измерительнойтехнике при контроле во времени ипространстве сейсмоколебаний, возникающих в различного рода неоднородных средах, например, при разработке рудных и нерудных.месторождений полезных ископаемых,10Известно устройство для регистрации сейсмоколебаний в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, содержащее корпус с шарнирно установленными разрезными втулками, в которых закреплены концы лепестков прес.тонины со смонтированными на нихтенэопреобразователями. Данноеустройство позволяет измерять трисоставляющие сейсмоколебаний, полу.чаемые как результат интегрального 20воздействия механических колебанийна точку измерения, где укрепленйервичный сейсмопреобраэователь,причем исследуемый участок шахтногополя принимается однородным по составу и не изменяющим свои свойстваво времени и пространстве. При этомсчитается, что информация об изменении уровня и направления сейсмо"колебаний в точке измерения -З 0бесконечно малом измеряемом объекте, являющемся частью исследуемогоучастка шахтного поля, распространяется на весь участок 113.Однако с помощью данного устрой- З 5ства невозможно провести качественный контроль и оценку изменениясейсмоколебаний в массиве горных пород, если он геологически неоднороден, с трещиноватостью, нарушеннойсплошностью, сбросами и т.д.1Наиболее близким к предлагаемому является устройство для изме"рения колебаний, содержащее основание и укрепленные на нем одноком,понентные сейсмопреобраэователи.При этом главные оси однокомпонентных сейсмопреобразователей находят"ся в трех:взаимоперпендикулярныхнаправлениях, что позволяет определять уровень,и направление сейсмоколебаний в трех взаимоперпендику"лярных плоскостях. Это устройствотакже предназначено для контролясейсмоколебаний на однородных и неизменяющихся во времени ипространзакрепление преобразователей выполкено герметичным, а основание содержит штуцер. 2стве по составу и свойствам участках горного массива. При этом .процессы, происходящие практически в точке, где устанавливается сейсмопреобразователь, считаются аналогичными процессам, происходящим на всем исследуемом участке горного массива, а информация, получаемая в,точке; о распространении механического воздействия в ее окрестности, переносится по аналогии на весь исследуемый массив 2 3.Однако данное устройство невозможно использовать при оценке сейсмоколебаний. в неоднородном горном массиве. Следовательно, информация, полученная при использовании этого устройства, также будет отражать лишь процесс распространения сейсмоколебаний в однородном массиве, При этом свойства и структура массива считаются идентичными свойствам и структуре той точки, в которой укреплен сейсмопреобраэователь. При установлении сейсмопреобразователя в другой, расположенной близко от первой, но отличной по структуре и свойствам точке измерения и воэдей. ствии механического возмущения той же силы и направления получается иной результат. Таким образом, применение в .неоднородном массиве известного устройства приводит к не- воспроизводимости и малой информативности измерений. Кроме того, недостаточна надежность работы вследствие отсутствия герметизации преобразователей и средств обеспечения надежного контакта их с неоднородным массивом.Цель изобретения - повышение информативности и репрезентативности измерений.1Указанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения колебаний неоднородных сред, содержащем основание и укрепленные нанем однокомпонентные сейсмопреобразователи, основание выполнено ввиде полого шара с равномерно распределенными по его поверхности контактными плоскостями в виде кругов/ а однокомпонентные сейсмопреобра-зователи упруго закреплены в центре контактных плоскостей перпендикулярно им.КРоме того, с целью обеспечения надежности упругое закрепление преобразователей выполнено герметичным, а основание содержит штуцер.При такой конструкции многокомпонентного сейсмопреобразователя 5 устройство позволит проводить контроль изменения сейсмоколебаний не в точке, а в небольшом разнесенном пространстве - измеряемом объекте. При этом сам измеряемый объем при нимается подобным исследуемому участку шахтного поля.Равномерное распределение поверхности шарового основания позволяет максимально охватить измеряемый объем и разделить его на пространственно равномерные зоны контроля в зависимости от количества составляющих этот объем однородных элементов, например 12 или 20 с равномер/ным установлением на этой поверхности 12 или 20 однокомпонентных сейсмопреобразователей соответственно. При этом информация, получаемая от множества однородных контролируемых элементов измеряемого объема, отражает реальные процессы, происходящие в нем, с большой достоверностью распространяется на весь исследуемый участок шахтного поля и позволяет провести интегральную оценку изменения сейсмосигналов. Сама же поверхность шарового основания может иметь различные размеры, например, для закладочного массива и полиметаллического участка шахт ного пространства и т.д.Герметичность крепления корпуса каждого сейсмопреобразователя к полому шаровому основанию обеспечивает подачу внутрь него сжатого воздуха, 40 под действием которого упругие элементы, выполненные из вулканизованной резины сложной конфигурации, поджимают сейсмопреобразователи к гоРному массиву автономно, но с оди наковым усилием, что обеспечивает идентичность условий измерений и повышает их надежность. Кроме того, герметичное крепление позволяет использовать устройство в твердых блочных, сыпучих и жидких средах.На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - крепление однокомпонентного сейсмопреобразователя к основанию.55Устройство состоит из основания 1, выполненного в виде полого шара, На его поверхности равномерно расположены контактные плоскости 2, перпендикулярные радиусам шара, в цент ре которых закреплены однокомпоцентные сейсмопреобразователи 3. Их оси совпадают с радиусами шара, проходящими через центры контактных плоскостей. В основании укреплен65 многоканальный кабельный разъем 4, выход которого подключен через усилители 5 к многоканальному регистратору б. В основании также установлен штуцер 7 для подачи внутрь него сжатого воздуха.Однокомпонентный сейсмопреобразователь содержит корпус 8, выполненный с проточками 9 сложной кон-фигурации, головку 10, упругий элемент 11 сложной формы, помещаемыймежду корпусом и втулкой 12, в которой имеются отверстия 13, расположенные под углом 120 для удобства крепления втулки к основанию, резиновую прокладку 14, поджимнуюгайку 15 и кабельный разъем 1 б дляподачи выходных сигналов с каждогооднокомпонентного сейсмопреобразова.теля к многоканальному кабельномуразъему и далее к усилителям и многоканальному регистратору.Устройство работаетследующимобразом.При исследовании неоднородногомассива на каком-либо его участкевыбирается измеряемый объем. Основание устанавливается на измеряемом объеме, через штуцер 7 внутрьоснования подается под давлением12 ат. сжатый воздух, подпирая упругие элементы 11 сейсмопреобразователей и создавая плотный контактс горным массивом.Затем к устройству подключаетсяпитание и проводятся измерения.Сейсмосигнал, возникший в неоднородном массиве, принимается укрепленными выполненными на основании 1 на контактных плоскостях 2однокомпонентными сейсмопреобразователями 3 и подается через кабельныйразъем 4 и усилители 5 к многоканальному регистратору б с соответствующим числом каналов, где регист.рируется в каждый момент времениамплитуда принятых на всех каналахсигналов,Использование предлагаемого устройства для определения максимальной составляющей сейсмоколебаний,возникающих в толще массива горныхпород, обеспечивает воэможностьпроводить интегральную оценку распространения сейсмоколебаний в неоднородном и мгновенно изменяющемпод влиянием быстропротекающих механических воздействия свои свойства горном массиве. Равномерное распределение однокомпонентных сейсмопреобразователей в измеряемомобъеме позволяет максимально охватить этот объем и разделить его на пространственно равномерные эоны контроля, что увеличивает репрезентативность информации. РавНые контактные условия между измеряемым объемом и каждым одно.2 Составитель М.СпасскийРедактор Л.Алексеенко Техред В.Далекорей Кор ор Г.Реше ак аз 13 31/4 7 П ВНИИПИГ та СССР по де тий 113035, Мо аб., д. 4Тираж 711осударственного комителам изобретений и открысква, 3-35, Раушская н исн лиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 компонентным сейсмопреобразователем обеспечивают надежность измерений. Соблюдение условия герметичности по. вышает надежность работы и позволяет проводить измерения в твердых блочных и сыпучих, а также в жидких средах, изменяющих свои свойства во времени и пространстве.Таким образом, все технико-экономические преимущества предлагаемого устройства позволяют повысить точность измерений при исследовании в нелинейных средах динамических проявлений массива горных пород.По сравнению с базовым объектом, который является и прототипом, предлагаемое устройство обеспечивает на 1 шахту экономический эффект в 23,8 тыс.руб.