Способ мониторинга процесса разрушения горных пород в массиве и автоматизированная система для его осуществления

(1 Ю (И)И 1)5 Е 21 С 39/О О АНИ ТЕНИЯ ЬСТВ г 84,1 с тра ГОСУДЮфСТОЕННЫИ КОМИТЕТт ттттит и шитттГВзИ ГН 1 Т СССР(71) Институт физики и механикиных пород АН КиргССР(56) Авторское свидетельство Ск: 1208959, кл. Е 21 С 39/00, 1Кузнецов С.В, Совместная реция электромагнитных и сейсмоаческих сигналов. - В сб. Геофические способы контроля напряжи деформаций. Новосибирск, 198с. 31-34.(54) СПОСОБ ИОНИТОРИНРУЫЕНИЯ ГОРНьХ ПОРОД ВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горномуделу, Цель - повышение достоверностиконтроля. В процессе мониторинга осуществляют непрерывную регистрациюэлектромагнитных и сейсмоакустическихсигналов разрут пя в пределах заданной зоны контроля. осуществляют селекцию пар электром гнитных и сейсмоакустических сигналов. Определяют их интенсивность. За выбранный интервал регистрации определяют гра3 164551 диент интенсивности пар и при его превышении заданной нормы в двух последовательных интервалах регистрации определяют опасное состояние мас 5 сина. Система для осуществления способа включает блок 1 приема и обработки, блок 2 селекции, блок 3 распознавания разрушения и блок 4 оповещения. С помощью антенны 5 и преобразователя 6 сейсмоакустических сигналов, входящих в блок 1, принимают электромагнитные и акустические сигналы. Последние после усиления 20(БСР), который содержит захватчик 16 длительности временной задержки, соединений с вторым входом формирователя 15, селектор 17 сейсмоакустичес ких сигналов разрушения, к первомувходу которого подключен амплитудный дискриминатор 14 сейсмоакустического канала БОС, а к второму - задатчи, 18 предельной длительности сейс-моакустических сигналов разрушения, схему И 19, первый вход которой соединен с выходом Формирователя 15 временной задержки, а второй - с выходом селектора 17 акустических сигналов разрушения, выход схемы И 19 подключен к счегному входу счетчика 20 пар электромагнитных и сейсмоакустических сигналов, входящего в состав блока 3 распознавания разрушения, который содержит генератор 21 опорной частоты, таймер 22, распределитель 23, имеющий два входа, на один из которых подается сигнал с выхода таймера, а на другой - с вьгхода генерато ра опорной частоты, и три выхода, локоторым электрические импульсы подаются последовательно на входы "Перезапись" регистра 24 сдвига, "Сброс" счетчика 20 импульсов и параллельно на вход 11 орозапись" арифметическологического устройства (АЛУ) 27, а также ла вход "Сдвиг вправо" регистров 24-26 сдвига, подключснных своими информационными выходами к соответствующим входам АЛУ, к четверто 55,му информационному входу АЛУ 27 подключен задатчик 28 нормы контроля, выход АЧУ подключен к зходу блока 4 оповещения, когорый содержит исполниИзобретение относится к горномуделУ и предназначено для осущестнленая непрерывного контроля за состоянием массива горных пород и обеспечения безопасности ведения горныхработ.Цель иэьбретения - повышение достоверности контроля,На чертеже представлена функциональная схема автоматизированнойснстелгы мониторинга процесса .разрушения горных пород н массиве.Автоматизированная система мониторинга процесса разрушения горныхпород в массиве состоит из четырехпоследовательно соединенных блоковблока 1 приема и обработки сигналов,блока 2 селекции парных электромагнитных и сейсмоакустических сигналов разрушения, блока 3 распознавания разрушения и блока 4 оповещения.Блок 1 приема и обработки сигналов (БОС) содержит направленнуюантенну (преобразователь электромагнитного сигнала) 5 и преобразователь6 сейсмоакустического сигнала, подключенные к каналам регистрации,каждый нэ котогых включает последовательно соединенные лредусилители 7и 8, фильтры 9 и 10, усилители 11 и12 и амплитудные дискриминаторы 13 и14 (нечетнаяцифра означает принаддежность элемента к элек громагнитному сигналу), причем выход амплитудного дискриминатора 13 электромагнитного канала БОС соединен свходом формирователя 15 временной задержки, входящего в состав блока 2селехции парных сигналов разрушення и фильтрации поступают иа схму И 19блока 2. Количество лар электромагнитных и акустических сигналов определяют с помощью счетчика 20 блока 3за интервал, задаваемый таймером 22,Градиент интенсивности пар и сравнение его с нормой осуществляют с помощью арифметическо-логического устрна 27. При установлении опасногосостояния массива с помощью блока 4осуществляют оповещение горнорабочихв шахте, 2 з.л, ф-лы. 1 ил.164551 55 тельный элемент 29, соединенный с звуковым сигиализатором 30 и радиомаяком .31, а также приемники-сигиализаторы 32Способ осуществляют следующим образом.Предварительно в целях выбора оптимальных параметров режима регистрации электромагнитных и сейсмоакустических сигналов (частотные диапазоны, уровни амгцштудисй дискрими- наций) Формирования необходимой коиФигурациц эоны контроля и сведения к минимуму в процессе монитсринга как ложной тревоги, так и пропуска цели, с помощью серийной аггпдратуры (например, регистратора акустической и электрсмагнитнсй эмиссий типаЭЕШ, выпускаемого в ИбисыП АЕ Кирг ССР) 70 осуществляют измерение пдрдметрсв иызнаниой сейсмоакустцческой и электромагнитной эмиссий, Дгя этого в окрестности предполагаемой эоны контроля возбуждают, например, с иомоггью взрывов сейсмоакусгические и электромагнитные сигналы и гпределяют наряду с частотными и амп.итудными па . раметрами этих сигналов, во-первы. скорость распространения сейсмоакустических импульсов, кстсраи с вместно с максимлльиой протя бренностью зоны контроля используется для расчета времени задержки прихода сейсчодкустического сигиалд относителг.ио электромагнитного, устанавливаемого вэадатчнке 16 врсглециой задержки, повторых, определяют пороговое значение градиента иитенс.гвиости парных электромагнитных и сейсмодкустглеских сигналов как разность между числом парных сигналов зарегистрированных непосредственно до и после взрыва эа время, равное длительности одного а-.ервдла регистрации, устанавливаемого в ;аймере 22 лрц мониторинге. Еекомендуемое время диого интервала регистрации не должно превьпэа гь 10-15 мии. Полученное значение градиента интенсивности пар электрзмагиитиых и сейсм акусгических сигналов служит заранее заданной нормой контроля и вводится в зддатчик 28 нормы контроля градкеига интенсивности блока 3 распознавания разрушения. 3. тем в задатчике 16 предельной длительности сейсмоакустических сигналов разрушения блоха 2 сепекпии устанавливают длительность 4 6сейсмоакустических сигналов разрушг.ния, которая, как правило, непревьппдет 5 мсПосле установки необходимых режимов регистрации и размещения иа обнажении потенциальноопасного участка направленной антенны 5 и преобразонателя 6 САЭ. сучетом их диаграмм напранлениости автоматизированная система считаетсяподготовленной к работе и включается в дежурный режим. Весь персонал,временно илн постоянно иаходящиисявблизи контролируемой зоны, снабжается индивидуальными приемниками-сигидлизатордм срабатывающими от раднос 1 ггидлд. излучаемого радиомаякомбиска оповещения в случае возникновения угрозы разрушения горных пород.В процессеоииториига в блоке 3 распознавания разруп,ения автоматизированной системы осуществляется автоматический циклический контрольотносительного изменения интенсивности пдр электромагнитных и сейсмоакустича ких сигналов разрушения,выделенных бпгком 2 селекции парныхсигналов. В случае, если градиент интеисивиоеги -.рных сигналов разрушения в двух пе дедова гельиых интер" валах регистра 1 дги гоег:ысгг норму контроля, т.е и сл де резкого всдрдстания интенсивности пар электро -мд нитных и е ейгмоаку этических сигнд -лов разрушеии , свидетельствующего о ид .дле герцода повышенной верог 1 т. ности мдкрсрдзрушеиця, автомдтичес,:и вялюив гся устройства двдрийной сигидлизаци 1, вход 1 гме в блок 4 оповещгиия, например местный звуковой сигидлиздтор 30 и ус гройство оповещения диспетчера объекта, а также радиомдяк 3, от сигналов кого рого срабдтывдют гидцнидуальиые приемникцс 1 п иализаговы 32, вруч немые иерсоналу, и тем самьм оГл сиецивается заблаговременное иредуг;реждение н вывод иерсоиалд цз си .исй зоны, сводящие к минимуму опасность травмирования и гибели людей.Автоматизированная сис гемд мониторинга работает слсдуюапч образом.Электромагнитный сцгиал от источника разрушения горной поропы микро- или макрстрещ.щы) воспринимаетсяя направленной антенной 5, предварительно усиливается и вредусигителе 7 и поступает через Фильтр 9, основной усилитель 11 и амплитудный диск 1645514риминатор 13 на первый вход блока 2 . селекции парных электромагнитных и сейсмоакустических сигналов, а именно на первый вход формирователя 155 временной задержки, который вырабатывает импульс задержки, длительность которого относительно входного сигнала задается задатчиком 16 длительности временной задержки, подключенным к второму входу формирователя 15. Выходной сигнал последнего поступает на один из входов схемы И 19. Сейсмоакустический сигнал разрушения, воспринимаемый преобразователя САЭ 6, также предварительно усиливаетсяпредусилителем 8 и поступает через фильтр 10, основной усилитель 12 на вход амплитудного дискриминатора 14, который вЫделяет огибающую выходного сигнала усилителя 12. С выхода амплитудного дискриминатора 14 сигнал подается в блок 2 селекции парных электромагнитных и сейсмоакустических сигналов на первый вход селек тора 17 сейсмоакустических сигналов разрушения, который осуществляет выделение сейсмоакустических сигналов разрушения по их длительности, которая не должна превышать предельное значение, устанавливаемое в подключенном к второму входу селектора 17 задатчике 18 предельной длительности. Выделенный селектораи 17 сейсмоакустический сигнал разрушения поступает на второй вход схемы И 19. При совпадении временного положения выходного сигнала селектора 17 сейсмоакустических сигналов разрушения с временныи положением выходного сигнала 40 формирователя 15 временной задержки на выходе схемы И 19 появляется сигнал, который, подается в блок 3 распознавания разрушения на счетный вход счетчика 20 пар электромагнит ных и сейсмоакустических сигналов разрушения. Счетчик 20 в течение установленного в таймере 22 времени интервала регистрации, например 10 мнн, ведет счет количества выходных сигналов схемы И 19, т,е. подсчитывает Число пар электромагнитных и сейсмоакустических сигналов разрушения в следующих друг за другом интервалах. Информация о количестве И парных сигналов каждого интервала записывается по его окончании по сигналу распределителя 23 импульсов в первый регистр 24 сдвига. Вслед за этим по сигналу на втором выходе распределителя 23 импульсов проводится обнуление счетчика 20 и перезапись содержимого регистров 24-26 памяти в оперативную память АЛУ. По окончании процесса перезаписи по сигналу на третьем выходе распределителя импульсовпроисходит сдвиг информации вправо врегистрах сдвига таким образом, чтосодержимое регистра 24 переносится врегистр 25, а содержимое лоследнего -в регистр 26, Таким образом, по окончании любсго 3-го (где 3 В 3) интервала регистрации в регистрах 24-26сдвига будет храниться информация обинтенсивностях парных импульсов акустической и электромагнитной эмиссий,соответственно Б 1, Б; , Бза ус 4тановленный временной интервал. ВАЛУ 27 после перезаписи информации срегистров 24-26 определяется приращение числа импульсов в каждом издвух смежных интервалов, т,е. разности ЬГ = Г - Б . и Ь 1 Я = И,1-1,1 й 1- И 1, и сопоставляются полученныезначения с нормой контроля цИ, задаваемой подключенным к АЛУ задатчиком 28. При одновременном превышенииградиентами интенсивности парных сигналов Ь, и 6 И порогового значения,т.е. нормы контроля, на выходе АЛУ27 формируется сигнал, который поступает в блок 4 оповещения на входисполнительного элемента 29, которыйвключает звуковой сигнализатор 30и радиомаяк 31. Радиомаяк излучаетсигналы, вослринигаемые антеннойприемников-сигнализаторов 32, от которых срабатывает световое сигнальное устройство, закрепленное, например, на каске горнорабочего и оповещающее о возникновении угрозы разрушеня горных пород,Использование предлагаемых способа л автоматизированной системы мониторинга процесса разрушения горныхпород в массиве обеспечивает посравнению с существующими способамираспознавание начала стадии макроразрушения и своевременное предупреждение об этом персонала, что позволяет уменьшить опасность травмированияи гибели людей, т.е, повысить безопасность горных работ,Формула изобретения 1, Способ монн горинга процесса разрушения горныг: пород в массиве,.10 1645514 25 30 со звуковым сигцалцз;тторм и радиомаяком, который посредством радиоканала связан с прцемццклмв-сгцализагорами. Составитель К.ЛыковТехред С,Мигунова 1 оррег гор П.1 Ьтлцлецко Редактор А.Маковская Заказ 1332 Тираж 302 ПодпискаВНИИПИ Государтвецного комитета по изобретениям и отко.тиям црн ГК 11 Т ГССР113035, Москва, Ж, Рауша хая цаб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гаг:,рина,01 включающий непрерывную регистрацию электромагнитных н сейсмоакустических сигналов разрушения в пределах заданной зоны контроля и определение интенсивности пар электромагнитных и сейсмоакустнческих сигналов, по которой определяют опасное состояние массива, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, определяют градиент интенсивности за определенный интервал регистрации, а опасное состояние массива определяют по превышению градиента интенсивности заданной нормы в двух последовательцых интервалах регистрации.2, Автоматизированная система мо" ниторцнга процесса разрушения горных пород в массиве включающая блок приема и обработки электромагнитных и сейсмоакустцческцх сигналов разрушения, соединенный с блоком селекции пар электромагнитных ц сейсмоакустических сигналов и счетчиком пар сигналов, при этом блок приема и обработки содержит преобразователи электромагнитного и сейсмоакустнческого сигцапов, последовательно соединенные с предусилителямц, фильтрами, усилителямц ц амплитудными дискриминаторами, а блок селекции соде;: - жит формирователь временной задержки эадатчик длительности временной задержки, ременной селск гор сейсмоакустических сигцалов и схему И, причем первый вход формирователя соединен с выходом амплитудного дискриминатора электромагнитного сигнала, его второй вход - с задатчиком длцтельцости временной задержки, а выход - с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к дыходу селектора, вход которого соединен с выходач амплитудного дискриминатора сейсмоакустического сигнала, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что оца снабжена блоком распознавания разрушения и блоком оповещения, причем блок распознавания разрушения содержит счетчик числа пар электромагнитных и сейсмоакустических сигналов, генератор опорной частоты, таймер, распределитель импульсов, гри регистра сдвига, арифметическологическое устройство и задатчик нормы при этом входы распрецелителя импульсов соединены с выходами генератора опорцой частоты и таймера, выходы распределителя - с входами регистров сдвига, вторым входом счетчика пар импульсов ц входом арифметическо-логического устройства, первый вход счетчика подключен к выходу схемы 1 его выход соединен с инФормационным входам первого регистра сдвига, а информационные выходы регистров сдвига - с тремя входами арифметцческо-логического устройства, к четвертому ицфчт"тццоцному входу которого подключен з, дат жк нормы.3, Лнтомати и 1 т.", ццая снс гема по п.2,отлцчякщаяся тем, что блок опонг ецця,ключает исполнитель:;ьи 1 элем, ц г, звуковой сигнализатор, радиомаяк ц приемники-сцгцалцзэторы, прц зтсм вх Л ис тол.кительного элемента сог: гццец с выходом арифме т цческо-логцческс г усто тйств блока распознавания азоушения, а выход цсполцител: ц г тцсмецта