402840

о п и с ГЮ 402840ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик К ПАТЕНТУ Зависимый от патентаЗаявлено 19 Х.1971 ( 1683673/26-25)Приоритет 23,Ч 11.1970,5179-70, ЧССРОпубликовано 19.Х.1973. Бюллетень42Дата опубликования описания 10.1 Ъ.1974 М, Кл. б 01 ч 1/24 Государственный комитет Совета Министров СССР ао делам изооретоиий и открытийУДК 550.834(088.8) Авторыизобретения Иностранцы Бржетислав Сташ, Людек Длоугий, Любомир Шишка и Адольф Шкрабиш(Чехословацкая Социалистическая Республика) Иностранное предприятие Ведецко Вызкумны Угелны УставЗаявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКОГО ШУМА ПОРОДНОГО МАССИВАИзобретение относится к оборудованию для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения динамического шума в породном массиве, прочность которого нарушается под влиянием добычных работ, и позволяет установить прогноз во времени предполагаемого возникновения опасного динамического явления с целью проведения своевременных профилактических мероприятий технологического характера и мероприятий по безопасности, повышающих безопасность труда при эксплуатации месторождений полезных ископаемых.Известно оборудование для регистрации частоты сейсмоакустических импульсов на регистрационную ленту в форме импульсов в одном направлении. Но такое оборудование, кроме природных сейсмоакустических импульсов, регистрирует одновременно и шумы, создаваемые шахтным оборудованием, а также помехи, возникающие в результате наличия электромагнитных связей между контурами шахтных кабелей.До настоящего времени проблема помех решается таким образом, что датчик импульсов посредством усилителя с импедансным приспособлением соединен с оптической регистрационной системой частоты амплитуд и частоты импульсов. У реконструированного исполнения усилитель с импедансным приспособлением датчика импульсов соединен с одной сто роны посредством детектора передач с оптической регистрационной системой, с другой стороны - посредством ограничителя амплитуд и интеграционного или деривационного члена, или частотного дискриминатора и вы прямителя со второй оптической регуляционной системой.Существом другого решения являются такие преобразования, когда к источнику входного импульса подключены последовательно 15 низкочастотный усилитель класса В, умножитель амплитуд и реле времени, присоединенное к батарее, к клеммам которого параллельно подключено низкочастотное оборудование для регулировки уровня импульсов и также 20 сигнализационное реле, которое взаимно соединено с устройством для индикации энергии и с сиреной или минимально одной сигнализационной лампой. При этом изменения входного напряжения низкочастотного усилителя 25 класса В преобразуются в изменения питающего постоянного тока, которые регистрируются записывающим устройством.510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Но указанные решения являются неточными и затруднительными для непрерывной обработки, а также не позволяют исключить субьективпого влияния интерпретатора. Кроме того, решают только проблему шумов, возникающих под влиянием электромагнитных связей между кабелями, а элиминация шумов от шахного выемочного, транспортного и другого оборудования является очень неточной.Общим недостатком известных измерительных устройств является трудоемкость интерпретации записей, что абсолютно исключает возможность проведения своевременных технологических мероприятий и мероприятий по безопасности. Следующим недостатком существующих измерительных сейсмоакустических устройств является небольшая динамика регистрационных систем, а именно, как в амплитуде, так и в частоте в результате небольшой скорости движения регистрационной ленты,Указанные факты ограничивают эффект существующих способов интерпретации: с одной стороны, из-за небольшой разрешающей способности, а с другой стороны, из-за того, что интерпретация проводится на основе регистрации во время перерывов при чередовании смен или на основе регистрационных материалов, содержащих, кроме природных сейсмоакустических импульсов, и шумы, вызванные шахтным производством,Существующее сейсмоакустическое измерительное оборудование не позволяет определить объективные, применительные в эксплуатации критерии прогноза для предсказания ближущегося критического состояния опасной концентрации напряжений перед горным ударом или тяжелым обрушением в условиях угольных шахт при разработке пластов под гяжелой кровлей.Кроме того, применяемый способ регистрации обладает небольшой чувствительностью для различения сейсмоакустической активности, проявляющейся в породном массиве, а именно по той причине, что только при регистрации частоты породных импульсов не учитывается динамический характер интенсивности отдельных импульсов во времени и их продолжительность.Предлагается устройство для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения изменений динамического шума породного массива, состоящее из геофонов, кабелей связи и концевых механизмов.Существо изобретения заключается в том, что к геофонам последовательно подключены по двум измерительным каналам искробезопасные буферные ступени, аттенюаторы, усилители, низкочастотные фильтры, разделительные усилители, регуляционные контуры для выбора амплитудного уровня, детекторы, опрокидывающиеся схемы Шмитта с параллельно включенными регуляторами постоянной времени и далее счетчики. Последние параллельно подключены к параллельно включенным блоку индикации и записывающему блоку, с выходом которого соединена пишущая машина. К электронному эталону времени последовательно подключен блок управления, к выходам которого параллельно подключены счетчик и блок индикации.Предлагаемое изобретением оборудование для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения изменений динамического шума в породном массиве по своей конструкции является надежным, точным и совершенно исключает субъективное влияние интерпретатора.Оборудование позволяет составлять синхронизированные во времени многоканальные системы в соответствии с требованиями и возможностью применения во взрывоопасной среде,Принципиальное повышение динамики регистрации, включающей кроме частоты и энергетическую интенсивность отдельных сейсмоакустических импульсов, которая является решающей при достоверном прогнозировании динамических явлений, достигнуто с помощью цифровой формы записи с возможностью регуляции чувствительности и постоянной времени опрокидывающейся схемы Шмитта. Влияние всех шумов у данного оборудования исключено благодаря возможности выбора оптимальной комбинации частотных фильтров, чувствительности и постоянной времени формирующей опрокидывающейся схемы Шмитта.Оборудование, предлагаемое в данном изобретении, позволяет производить быстрый анализ с помощью автоматическоп цифровой записи частоты сейсмоакустических импульсов в выбранном интервале времени, что является условием для реализации эффективного сейсмоакустического диспетчерского пункта, т. е. каждодневной передачи прогноза во времени возможностей возникновения опасных динамических явлений на следующие сутки руково. дящим органам и органам безопасности шахтного производства.На фиг. 1 изображена схема расположения подземной части оборудования; на фиг. 2 -- концевые механизмы сейсмоакустического диспетчерского пункта в лаборатории на поверхности; па фиг. 3 - блочная схема устройства; на фиг. 4 - функция контура для регуляции чувствительности данного оборудования; на фиг. 5 - регуляция постоянной времени опрокидывающейся схемы.Подземная часть оборудования для непрерывного автоматического сейсмоакустического измерения изменений динамического шума в породном массиве расположена таким образом, что в кровле 1 угольного пласта установлены в шпурах 2, 2 а, проведенных из горных штреков 3, За, по простиранию, реконструированные сейсмические электродинамические геофоны 4, 4 а. Усиленный сигнал геофонов передается дистанционным кабелем 5, 5 а в лабораторию на поверхности шахты. Подземная часть оборудования по условиям ра 4028405 10 15 го 25 зо 35 40 45 50 55 боты выполнена взрывобезопасной. Фактический диапазон чувствительности геофонов 4, 4 а обозначен окружностями с диаметром 6, 6 а и выбран так, чтобы лава 7 была сейсмоакустически коцтролирована по всей ее длине.В лаборатории на поверхности сигнал с помощью дистанционного кабеля связи 5, 5 а поступает в концевой механизм (см. фиг. 2), который состоит из двухканального дигитального сейсмоакустического преобразователя 8, позволяющего производить регистрацию ца электрической пишущей машине 9 в цифровой форме. Для контроля интервалов времени акчивного нарушения породного массива регистрируется в приборе 10 в лаборатории ца поверхности посредством шахтного производственного диспетчерского пункта потребление тока двигателем выемочного мехацизма. Запись прибора 10 используется для контроля интерпретации изменений динамического шума породного массива, зарегистрировацшях электрической пишущей машиной 9.Как видно из блок-схемы на фиг. 3, сигнал из геофонов 4, 4 а передается посредством кабеля связи 5, 5 а ца предохранительные разделительные каскады 11, 11 а, которые отчеляют контуры искробезопасные - шахтная часть - от контуров в нормальном исполнении.Далее, сигнал передается на аттенюаторы 12, 12 а, усилители 13, 1 За и низкочастотные фильтры 14, 14 а, которые служат прежде всего для фильтрации шумового спектра импульсов, возникающего от шахтных транспортных и выемочных механизмов.За разделительными усилителями 15, 15 а сигнал поступает на регуляционцые контуры 16, 16 а для регулятора амплитуды, затем на детекторы 17, 17 а и далее на опрокидывающиеся схемы Шмитта 18, 18 а. Постояццая времени схем 18, 18 а выораца регуляторами 19, 19 а. Регулирующие счетчики 20, 20 а реагируют только ца постоянное напряжение определенной величины Аяо, которое создано ца детекторах 17, 17 а. Счетчики 20, 20 а, блок индикации 21, блок записи 22 и электрическая пишущая машина 9 управляются блоком управления 23. Регуляция во времени осуществляется с помощью электронного часового эталона 24. В выбранных интервалах времени осуществляется запись ца электрической пишущей машине 9 дпцамичсской частоты импульсов из обои геофоцов 4, 4 а в цифровом виде.Влияние функции регуляционпых контуров 16, 16 а для выбора амплитуды на величину динамической частоты У вытекает из фиг. 4. При различной амплитуде А,=Аь А 9 и Аз одного сейсмоакустического импульса и одинаковой постоянной времени т-константа опрокидывающихся схем Шмитта 18, 18 а записана различная динамическая частота Л во времени с учетом референтного амп,читудцого уровня Аво.Влияние функции регуляторов 19, 19 а постоянной времени опрокидывающихся схем Шмитта 18, 18 а объяснено на фиг. 5. Прн константной отрегулировке регуляциоцных контуров 16, 16 а для выбора амплитудного уровня идентичный импульс А,=А =константа вызывает при различной постоянной времени т цли т опрокидывающихся схем Шмцтта 18, 18 а с учетом референтного амплитудного уровня Аво различную запись динамической частоты Л 1 во времени .Таким образом, с помощью данных регуляционцых контуров можно в широких пределах регулировать динамику разрешающей способности регистрационного механизма.Оборудование, предлагаемое в данцом изобретении, можно использовать там, где цеобходимо наблюдать за изменениями напряженно-деформациопцых и неустойчивых состояний породного массива, или данного объекта, например, в угольных, рудных и нерудных шахтах, при строительстве тоннелей, дамб, подземных выработок большого сечения, в специальной строительной проблематике, в геологической разведке и в сейсмологии земной поверхности. Предмет изобретенияУстройство для непрерывного автоматического ссйсмоакустического измерения изменений динамического шума породного массива, содержащее геофоцы, кабели связи и концевые механизмы, от.гачаютцееся тем, что, с целью повышения эффективности исследований, к геофонам последовательно по двум измерительным каналам подключены искробезопасные буферные ступени, аттешоаторы, усилители, низкочастотные фильтры, разделительные усилители, регуляцпоццые контуры для выбора амплитудного уровня, детекторы, опрокидывающиеся схемы Шмитта с параллельно присоединенными регуляторами постоянной времени и далее счетчики, которые параллельно подсоединены к параллельно включенным блоку индикации ц блоку записи, к выходу которого подключена пишущая машина, причем параллельно счетчикам подключен блок управления, к выходам которого подключены эталон времени и блок индикации.402840 Составитель М. Алимова Редактор Б. Нанкин аказ 709/5ЦН зд.2082 Тираж 755дарственного комитета Совета Министропо делам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская иаб., д. 4/5 ПодпиССР ПИ Г ипография, пр. Сапунова хред А. Камышникова Корректор Т. Хворова