Устройство для контроля степени удароопасности горных пород

СОВХОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17 б 01 1)5 Е 21 С 39/О ВИДЕТЕЛ ЬСТ АВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И(56) Авторское свидетельство СССМ 4121431, кл. Е 21 С 39/00, 1984.Авторское свидетельство СССР йю 1458333, кл. Е 21 С 39/00, 1988,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: в горной промышленности, при разработке удароопасных месторождений полезных ископаемых 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 М 1121431, М. кл. Е 21 С 39/00), включающее акустический датчик, усилитель вы- сокой 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. 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,Данное устройство не достаточно точно 0 осуществляет контроль безопасности гор- С) ных пород, т.к. не может быть использовано а 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 для контролястепени удароопасности горных пород (см, а.с, СССР Ь 1463915, М., кл. 5 Е 21 С 39/00, 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 соедине с индикатором, усилитель низкой частоты, входкоторого соединен с выходом чувствительного элемента, а выход со входом амплитудно-частотного детектора, выход которогосоединен со входом управления усилителя высокой частоты, селектор информационных сигналоо, выполненный в оиде регистра сдвига, ключа, амплитудного детектора, генератора, второго формировагеля, причем выход усилителя низкой частоты соединен со входом второго формирователя и входом амплитудного детектора, выход которогоподключен через генератор к управляющему входу регистра сдвига, выход которого соединен со входом ключа, управляющийвход которого и выход соответственно подключены к выходу второго формирователя и входу счетчика,Недостатком данного устройства является недостаточная точность излерения, т.е, точнОсть контроля степени удароопасности горных пород, т,к. фактически проводится регистрацияизмерение) только интенсивностиколичество импульсов вединицу 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 чувстоительный элемент, усилитель высокой частоты, ф мирователь, селектор информационных сигналов, счетчик, блок обработки, индикатор, усилительнизкой 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 входол селектора информативных сигналов, управляощий вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со входом счетчика, выходкоторого через блок обработки соединен с оходол индикатора. введен канал измере-ния отношений интесивности (количества о единицу времени) импульсов акустической эмиссии от разрушения горных по.од,вьсокочастотая составляющая и интенсивности,колчестоу) акустических импуль 5. сов от воздействия ударов на горнуо породубурового инструмента (низкочастотная составляющая), состоящий из последовательно соединенных второго формирователя,второго счетчика и схемы деления, при этом10 вход второго формирооателя соединен с оыходом усилителя низкой частоты, а выход совходом схемы деления, первый вход которой соединен с выходом первого счетчика,а выход со вторым входом блока обработки.15 За счет введения канала измерения отношений интенсивностиколчестоа импульсов в единицу времени) и импульсовакустической эмиссии от разрушения горных пород (вьсокочастотная состаоляощая)20 к интенсионости (количеству) акустическихимпульсов воздействияударов) на горнуюпороду бурового инструмента,низкоастотная составляощая) при контроле степениудароопасности горных пород используется25 второй дополнительный информационныйпараметр, позволяющий повысить точностьконтроля за счет уменьшения погрешностиот непостоянства оеличины интенсивностиколичества) воздействия бурового инстру 30 ментаударов) на горную породу.Повышение точности контрОля в предлагаемом устройстое подтверкдается примером, приведенным в таблице,Где; а) приведены результаты трех изме 35 рений количестоа импульсов акустическойэмиссии Иэ и количество импульсов от удароо Му за единицу ореглеи и поэтому онисоответствуют значениям интенсивностейАэ и Ау.40 б) определены и приведены значенияотношений интенсивностей В= - = - иАэ 1 эАу йузначения нормированных интенсивностейИэ45 Вя- У В - у - , у=0,05 - коэффициентКуконкретных горногеологических условий);в) определены нормированные значения интегсионостей (количества) импульсовакустической эмиссии Аяэ - Вн Ал илиИяэ=Вн Ияэ по которым устанавливается(определяется) степень удароопасностйгорных пород.Из таблицыколонка 3) видно, что значения Нэ (Аэ) отличаются от среднего значения на .ф. 5(как в прототипе) и на 1,2,колонка 6), как в предлагаемом устройстве,Приведенный пример наглядно доказываетповышение точности контроля степени удароопасности горных пород,1760111 10 20 25 30 35 Заявителю неизвестны другие технические решения с подобными признаками и свойствами, что позволяет признать заявляемое решение соответствующим критерию"Существенные отличия".Структурная схема устройства представлена на фигуре. 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 6 обработки, выход которого соединен с входом индикатора 7, усилитель ниэкойчастоты (УНЧ) 8, вход которого соединен с выходом ЧЭ 1, а выход - с управляющим входом СИС 4 и через амплитудно-частотный детектор (АЧД) 9 с управляющим входом УВЧ с управляющим входом. УВЧ 2 и канал измерения отношения интенсивностей, состоящий иэ 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. вторьгм входом блока 6 об работки.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 вЬходного сигнала которого про. 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 40 50 55 измерения отношений работает следуюгцим образом.На выходе второго формирователя 10, вход которого соединен с выходом УНЧ 8, формируются счетные импульсы, соответствующие количеству ударов и поступаот на вход второго счетчика 11.Количество счетных импульсов (за установленную единицу времени) с выхода второго счетчика 11 и выхода первого счетчика 5 поступают на соответствующие входы схемы деления 12. Схемы деления 12 определяют отношение количества счетных импульсов, соответствующих акустическим сигналам от разрушения горной породы, к количеству счетных импульсов, соответствующих ударам, Информация с выхода схемы деления 12 и первого счетчика поступает на соответствующие входы блока обработки 6 и далее на индикатор 7.Введение канала измерения отношения позволяет расширить информативность измеряемой (регистрируемой) информации, что приводит к повышению точности контроля удароопасности участка массива горных пород. Основной эффект от внедрения устройства заключается в повышении безопасности труда горнорабочих,Формула изобретения Устройство для контроля степени удароопасности орных пород, содержащее чувствительный элемснт, усилитель еысокой частоты, формирователь, селек;ар ичформационных 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 через амплитудно-частотный детектор подключен к управляющему входу усилителя высокой частоты, выход которого через формирователь соединен с входом селектора информационных сигналов, упраеляющий вход которого соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со входом счетчика, выход которого через блок обработки соединен со входом индика-ора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля дополнительно встроен канал изл 1 ерения отношений акустических импульсов, состоящий иэ параллельно соединенных второго +орглирователя, второго счетчика и схел 1 ы деления, при этом вход второго формирователя соединен с выходом усилителя низкой частоты, а выход со вводол второго счетика,1760111 выход которого соединен со вторым входом схемы деления, первый вход которой соедиН.Руденкгентал дактор Т.Ивано орректор А.Долини Заказ 3167 Тираж Подписное ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям иоткрытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 оставител ехред М,М нен с выходом первого счетчика, а выход совторым входом блока обработки.