Способ селекции акустических сигналов в массиве горных пород

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 1)4 Е 21 С 39/О ОП ЕНИ СУБРа,нтроГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07 НРЫТИЯПРИ ПЮТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) О.07,89. Бюл, У 25 (71) Московский горный институт (72) А,С.Вознесенский(56) Огиенко В.А,и др, Контроль сейсмоакустической эмиссии удароопасного участка горных пород В сб,: Геофизические основы ко ля напряжений в горных породах, Новосибирск: 1983, с. 92.Авторское свидетельство СССР Мф 1213194, кл, Е 21 С 39/00, 1986. (54) СПОСОБ СЕПЕКЦИИ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В МАССИВЕ ГОРНЬИ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение надежности селекции в анизотропном массиве. В массиве 1 горных пород распространяются акустические сигналы (АС) от источников 2 акусти,ЯО 149202 ческой эмиссии и источников 3 акустической помехи. Эти АС принимаются преобразователями (П) 4 и 7, Первый из них является П запуска временного интервала запрета, а второй - П сигнала проверки, Если АС, воспринимаемый П 7, попадает во временной интервал запрета, то он считается сигналом помехи. В противном случае АС регистрируется как сигнал акустической эмиссии. Для определения места размещения П 4 и 7 выбирают положение вершины 8 конической поверхности 9, охватывающей зону 5 контроля между источниками 2 и 3. Определяют скорости распространения АС по различным направлениям, коэффициент анизотропии скоростей и направление 11 минимальной скорости распространения АС.о Задают угол оС 0 меньше 90 между направлением 11 и осью 12, Опреде1492028 40 ляют угол о, между осью 10 размещения П 4,7 и направлением 11 по выведенной зависимости с учетом расстояния между П 4 н 7 произведения максимальной скорости АС на величинувременного интервала запрета, коэфИзобретение относится к областигорного дела и предназначено длявыделения сигналов акустической 5эмиссии на фоне помех при контроленапряженного состояния массива горных пород.Цель изобретения - повышениенадежности селекции в анизотропном 20массиве.На фиг, 1 показана схема расположения в массиве горных породакустических преобразователей пространственной зоны контроля и источника акустической помехи; на фиг, 2зависимость угла с, между направлением минимальной скорости распростра.нения акустических сигналов иосью конической поверхности пространственной зоны контроля от угла, между направлением минимальнойскорости и осью размещения акустических преобразователей при различных значениях коэффициента аниэотропии и отношения половины расстояниямежду акустическими преобразователями к произведению максимальнойскорости упругих волн на величинувременного интервала запрета; нафиг. 3 - временные диаграммы процессов, происходящих при селекцииакустических сигналов в массиве пород,Схема расположения включает массив 1 горных пород, источник 2акустической эмиссии, источник 3помехи, акустический преобразователь 4 запуска временного интервала запрета, пространственную зону5 контроля, границу 6 зоны 5, акустический преобразователь 7 сигналапроверки, вершину 8 конической поверхности 9, ограничивающую зону 5,ось 10 размещения преобразователей,направление 11 минимальной скоростираспространения акустических сигналов, ось 12 конической поверхности 9. фипиента анизотропии скоростей АС иугла между направлением 11 и осью12 поверхности 9. Способ позволяетустановить оптимальную границу зоны контроля сигналов акустическойэмиссии. 3 ил,Способ осуществляют следующимобразом,В массиве 1 горных пород распространяются акустические сигналы от источников 2 акустической эмиссии,возникающей при образовании трещины разрыва или сдвига пород, и источников 3 акустической помехи отработающего бурового оборудованияи технологических взрывов. Акустические сигналы в виде упругих колебаний принимаются акустическим преобразователем 4 запуска временногоинтервала запрета, установленным впространственной зоне 5 контроля,имеющей границу 6, и акустическимпреобразователем 7 сигнала проверки,установленным вне зоны 5, Для определения места размещения акустических преобразователей 4 и 7 выбираютположение вершины 8 конической поверхности 9, охватывающей зону 5контроля, в пространстве междуэтой зоной и источником 3 акустической помехи. Затем определяют скорости распространения акустических сигналов в массиве 1 по различным направлениям, например, путем его прозвучивания, определяют коэффициентаниэотропии скоростей распространения акустических сигналов и выделяют направление 11 минимальной скорости их распространения После этого на плане горных работ через вершину 8 конической поверхности 9 проводят ось в направлении 11 минимальной скорости распространения акустических сигналов и задают угол Ю, меньше 90 между направлением 11 и осьюо12, являющейся осью симметрии конической поверхности 9. Направлениеоси 12 задают таким образом, чтобыпространственная зона 5 контроляохватывала область возможных динамических проявлений горного давления. В плоскости, проходящей черезось 12 и направление 11, устанавли4 Ь Д 2. 1) В 2 М де М ко странения акустигналов в массиве; ти распр ческих с с веол д ос ческо поверхн минимал ти и направлени симально ни- произвед скоростинои скорости расения акустическихй,распространенияких сигналов на простра колебан акустиче ют несовпадение оси 10 размещенияакустических преобразователей и оси12 конической поверхности, котороеи учитывает формула (1),Сигнал 16 (фиг. 3), снимаемыйс акустического преобразователя 4запуска временного интервала запретав момент времени С , запускает формирователь временного интервала запрета,на выходе которого образуетсяимпульс 17. Импульс 17 заканчивается в момент времени Т Разницавремени между Г, и Г равна величине временного интервала запрета, Сигнал 18, воспринимаемый акустическимпреобразователем 7 сигнала проверки,может начаться до окончания импуль-са 17, .В этом случае он считаетсясигналом помехи. В том случае, еслисигнал 19 начинается после окончанияимпульса 17, сигнал считается приходящим иэ эоны контроля, так каквремя задержки сигнала, воспринимаемого преобразователем 7, по отношению к сигналу, воспринимаемому преобразователем 4, достаточно великои превосходит величину временной зоны запрета, что говорит о нахождении источника в пространственной зоне 5 контроля, Таким образом, селекция акустических сигналов осуществля.ется по разности времени их приходана преобразователи 4 и 7.Способ позволяет повысить надежность селекции сигналов акустическойэмиссии за счет получения в массиве угол между осью размещения преобразователей и направлением минимальной скорос - половина расстояния между преобразователями; пород гарантированной границы эоныконтроля. Сь о р м у л а и э о б р е т е н и я Способ селекции акустических сигналов в массиве горных пород, включающий прием сигналов двумя преобра зователями, первый иэ которых является преобразователем запуска временного интервала запрета, а второй -преобразователем сигнала проверки,при этом оба преобразователя устанавливают на одной оси, проходящей через вершину конической поверхности,ограничивающую пространственную зонуконтроля, так, что эта вершина размещается между источником помехи изоной контроля, причем первый преобразователь расположен внутри пространственной зоны контроля, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности селекции в ани эотропном массиве, предварительноопределяют коэффициент аниэотропиискоростей распространения акустических сигналов и направление минимальной скорости их распростране ния, задают угол между осью конической поверхности пространственнойзоны контроля и направлением минимальной скорости распространенияакустических сигналов меньше 90,угол между осью размещения преобразователей и направлением минимальной скорости выбирают иэ условия величину временного и вала запрета;коэффициент анизотропиростей распространениястических колебаний вЬ2(4 - + г - 1)г 82 К где е(,угол между осью 10 размещения акустических преобразователей и направлением11 минимальной скоростираспространения акустических сигналов в массиве 1 горных пород;половина расстояния междуакустическими преобразователями 4 и 71произведение максимальнойскорости распространенияакустических сигналов в вают преобразователь 4 запуска временного интервала запрета таким образом, чтобы угол М, между осью 10 массиве горных пород навеличину временного интервала запрета;г - коэффициент анизотропиискоростей распространенияакустических сигналов вмассиве 1 горных пород;Ы. - угол между осью 12 конической поверхности 9 и направлением 11 минимальнойскорости распространенияакустических сигналовПреобразователи 4 и 7 размещаютна равном расстоянии от вершины 8конической поверхности 9 на однойоси 10,Так как массив 1 горных пород,прилегающих к обнажению, как правило, нарушен трещинами, акустическиепреобразователи 4, 7 размещают вшпуре 13, пробуренном через вершину8 конической поверхности 9 и ориентированном в направлении оси 10.В иэотропном массиве 1 горныхпород время распространения акустических сигналов из источников,симметрично расположенных относительно оси 10,одинаково, Поэтому ось 12конической поверхности будет совпадать с осью 10 В анизотропном массиве 1 горных пород происходит с тклонение (поворот) оси 12 симметриик направлению 11 минимальной скорости, Это отклонение обусловлено тем,что от источников, симметрично расразмещения преобразователей 4 и 7 инаправлением 11 удовлетворял условию положенных относительно оси 10,акустические сигналы распространяются в сторону каждого из акустических преобразователей 4 и 7 по разнымнаправлениям и с разной скоростью,В результате этого время приходасигнала на каждый из преобразователей от симметрично расположенных источников будет разное, хотя путираспространения сигналов одинаковы,Для случая, изображенного на фиг. 1с укаэанным расположением оси 10и полуоси 11, сигналы из источников, 25 расположенных выше оси 10, будутраспространяться со скоростью,меньшей скорости распространениясигналов из источников, расположенньж ниже оси 10. Поэтому пары источников, от которых время приходаакустических сигналов на каждый иэпреобразователей 4 и 7 совпадает,будут смещены вниз, Меньшая скоростьраспространения акустических сигналов будет скомпенсирована меньшим расстоянием, а большая скорость - соответственно большим расстоянием. Это иприводит к повороту оси 12, являющейся осью симметрии поверхности 9, 40 в направлении 11В массиве 1 горных пород со слабо выраженной анизотропией (г близок 1) зависимость между угламиоо и о, (фиг, 2) близка к линейной 45 зависимости 14. В массиве с выраженной анизотропией (г ) 1) эта зависимость отличается от линейной и имеетвид кривых 15, Это отличие тем больше, чем больше величина коэффициента анизотропии г и отношение половины расстояния (Ъ) между акустическими преобразователями 4 и 7 к произведению максимальной скорости распространения акустических сигналов 55на величину временного интервала(О), Так, например, нижняя из кривых 15 рассчитана для значенийЪ/д5; г = 2, а верхняя для Ь/д0,5. Эти зависимости иплюстриру14 ч.".028 Составитель К. ЛыковТехред Л,Сердюкова Ко А, Обручар едактор В, Бугренко аказ 3846/34 Тираж 449 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10