Способ определения удароопасности участков массива горных пород и устройство для его осуществления

А 1 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3у ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Авторское свидетельство СССР В 1315620 кл. Е 21 Е 5/00, 1985.Авторское свидетельство СССР В 1121431, кл, Е 21 С 39/00, 1984.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРООПАСНОСТИ УЧАСТКОВ МАССИВА ГОР 1 ПЛХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для прогноза ,удароопасности и выбросоопасности участков массива горных пород (ИГП). Цель изобретения - повышение достоверности и точности определения степени удароопасности участков ИГП. Для этого на участке 11 ГП устанавливают преобразователь 1 упругих колебаний и принимают сигналы акустической эмиссии (АЭ). В каждом сигнале выде1553717 55 яют момент его прихода к преобразоателю 1 и момент достижения сигналом максимума. Измеряют .интервал времени между выделенными моментами по котоФ5 рому определяют дальность до источника. Выделяют сигналы, дальность до которых не превьппает заданную. Затем измеряют в точке приема амплитуду сигнала (АС) и по определенной дальности, учитывая затухание сигнала фри распространении в 1".ГП, восстанаву,ивают АС в очаге. По восстановленым АС определяют интенсивность проесса АЗ-число импульсов в единипуремени и показатель амплитудногоаспределения. Во внимание принимаютя только те сигналы АЭ, у которыхС в источнике превышает минимальнуюля заданной дальности Полученные 2 Оеличины интенсивности АЭ и показателя ее распределения группируют в два Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при прогнозе удароопасности и выбросоЬпасности участков массива горных ло род.Пель изобретения - повьппение досоверности и точности определения степени удароопасности участков мас,сива.35На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема амплитудного селектора; на фиг. 3 - блок-схема формирователя строба.. Способ осуществляется следующим образом.Предварительно, одним из известных способов, например, по разнице времени прихода сигналов от одного источника акустической эмиссии на че тыре преобразователя, определяют дальности от источников до каждого преобразователя и интервалы времени (М ,) между моментом прихода и моментом достижения сигналом максимума, Затем50 устанавливают величину коэффициента 1( по зависимости дальности от датчика до источника акустической эмиссии от ЬСщ,К - дальность от датчика до источника акустической эмиссии К " постоянный коэффициент класса, соответствующие удароопасному и неудароопасному состояниям участков МГП, Граница между классами является параметрами процесса, характеризующими степень удароопасностиучастка 1",ГП. Устройство для реализации способа, содержащее последовательно соединенные преобразователь 1,предусилитель 2, фильтр 3, усилитель4, амплитудный селектор 5, а такжерегистрирующий блок 11 и формирователь 6 строба, снабжено дополнительно генератором 12, блоками 13 и 14сравнения и последовательно соединенными триггером 7, счетчиками 8 и 9и блоком 10 вычисления АС, В устройстве производится отсев сигналов АЭ,источники которых находятся за пределами заданной дальности и АС которыхв источнике меньые минимальной длязаданной дальности. 2 с.п. ф-лы, 3 ил,С- интервал времени между моментом прихода и моментом достижения сигналом максимума,Далее задаются дальностью приема и определяют максимальную величину амплитуды сигнала в источнике, необходимун для приема сигнала при заданной дальности, исходя из затухания сигнала лри распространении в массиве горных пород.Па участке массива горных пород, удароопасность которого определяется, устанавливают преобразователь упругих колебаний и принимают сигналы акустической эмиссии. В каждом сигнале выделяют момент его прихода к преобразователю и момент достижения сигналом максимума, а также измеряют интервал времени мекду выделенными моментами, по которому определяют дальность до источника. Выделяют сигналы, дальность до которых не превышает заданную. Измеряют амплитуду сигнала в точке приема и по определенной дальности, учитывая затухание сигнала при распространении в горных породах, восстанавливают амплитуду сигнала в очаге. По восстановленным амплитудам сигналов определяют интенсивность процесса акустической эмиссии - число импульсов в единицу времени и показатель амплитудного распределения, Причем принимаются во внимание толь 5 15537ко те сигналы акустической эмиссии,у которых амплитуда в источнике превьппает минимальную для заданной дальности. Затем полученные величины па 5раметров процесса акустической эмиссии - интенсивность и показатель амплитудного распределения, сравниваютс параметрами процесса, характеризующими степень удароопасности участка 10массива данного месторождения,Параметры процесса, характеризующие степень удароопасности участкамассива данного месторождения, определяются следующим образом. 15По результатам определений параметров процесса акустической эмиссиив условиях различной удароопасности,определенной апробированными методами, значения этих параметров группируются в два класса, соответствующиеудароопасному и неудароопасному состояниям участков массива. Границамежду классами является параметрамипроцесса, характеризующими степень 25удароопасности участка массива данного месторождения,Устройство для определения удароопасности участков массива горных по"род содержит последовательно соединенные преобразователь 1, предусилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, амплитудный селектор 5, а также последовательно соединенные формирователь 6строба, триггер 7, вспомогательныйсчетчик 8, основной счетчик 9, блок1 О вычисления амплитуды, регистрирующий блок 11, генератор 12, подключенный к счетному входу вспомогательногосчетчика 8, первый блок 13 сравнения, 40вход которого подключен к выходу основного счетчика 9, а выход - к второму входу блока 10 вычисления амплитуды, второй блок 14 сравнения, входкоторого подключен к выходу блока 10 45вычисления амплитуды, а выход - квторому входу регистрирующего блока11. Причем вход формирователя 6 строба подключен к выходу усилителя 4, апервый выход амплитудного селектора 505 - к .обнуляющим входам счетчиков 8и 9.Лмплитудньш селектор 5 (фиг, 2)состоит из последовательно соединенных первого порогового элемента 15,первого счетчика 16, блока 17 кодирования, а также Формирователя 18 порога, линии 19 задержки и второго генератора 20, выход которого подключен 17 бк счетному входу счетчика 16. Формирователь 6 строба (фиг. 3) состоитиз второго порогового элемента 21,второго счетчика 22 и третьего генератора 23, выход которого подключенк счетному входу счетчика 22,Устройство работает следующим образом,ПреобразОватель 1 преобразует упругие импульсы акустической эмиссиив электрические сигналы, которые пос,пе предварительного усиления в предусилителе 2, фильтрации в фильтре 3,усилеция в усилителе 4 одновременноцоступают на .амплитудный селектор 5и на формирователь б строба, В амплитудном селекторе 5 (фиг. 2) припревьпдении входным сигналом порогового уровня элемента 15 происходят егосрабатывание и разрешение счета счетчиком 16, который первым же импульсомс второго генератора 20 переходит вследующее состояние и выдает соответствующий сигнал на блок 17 кодирования. Изменение состояния счетчика 16приводит к изменению напряжения. на выходе формирователя 18 порога, что переводит первый пороговый элемент 15 в исходное состояние.В результате этого .счетчик 16 находится в состоянии, соответствующем максимальной амплитуде входного импульсаакустической эмиссии. При пос" туплении строб-импульса по входу Е блок 17 кодирования выработает сигнал, соответствующий максимальной амплитуде импульса эмиссии, а после прохождения сигнапа через линию 19 задержки происходит обнуление первого счетчика 16.Формирование строба осуществляется в блоке 6 (фнг. 3). При отсутствии импульсов акустической эмиссии второй пороговой элемент 21 находится в нулевом состоянии. При этом происходит счет тактовых кжульсов третьего генератора 23 вторым счетчиком 22 с ограниченной скоростью. После заполнения счетчика 22 на его выходе появляется единица, которая залрещает дальнейший счет счетчика 22 и поступает с выхода формирователя 6 строба на вхоц Е амплитудного селектора 5.Строб-импульс устанавливает триггер 7 в единичное состояние и запрещает счет иьшульсов генератора 12 вспомогательным счетчиком 8, После задержки в линии 19 задержки амплитудногоселектора 5 строб-импульс обнуляет первый счетчик 16 и по выходу Д амплитудного селектора 5 обнуляет основной 9 и вспомогательный 8 счетчики.При поступлении импульса акустической эмиссии каждый положительный полупериод колебаний в импульсе при превьппении порогового уровня элемента 21 переводит его на время превышения в единичное состояние, Возникающая на вьгсоде порогового элемента 21 единица обнуляет счетчик 22. Первой же единицей; соответствующей мо" менту первого вступления сигнала акустической эмиссии, триггер 7 устанавливается в нулевое состояние и разрушает счет импульсов генератора 12 вспомогательным счетчиком 8, Во время отрицательного полупериода колебаний в импульсе эмиссии счетчик 22 считывает импульсы генератора 23. По окончании импульса акустической эмиссии происходит заполнение счетчика 22 25 с ограниченной емкостью и на его выхоце появляется единица, которая запрещает дальнейший счет счетчику 2 и устанавливает триггер 7 в единичное состояние. Таким образом, строб-им пульс возникает на выходе формирователя 6 по окончании импульса эмиссии, если между. его окончанием и приходом следующего импульса проходит время большее, чем наибольшая длительность3 полупериода колебаний в импульсе эмиссии.В то же время, при действии импульса эмиссии на каждое срабатывание первого порогового элемента 15 4 О амплитудного селектора 5 сигналом по выходу С производится перезапись содержимого вспомогательного счетчика 8 в основной счетчик 9. Таким обра" зом, к моменту окончания импульса акустической эмиссии в основном счетчике 9 записано число тактовых импульсов, пропорциональное интервалу времени между моментом первого вступления и моментом достижения сигналом максимума или дальности до источника акустической эмиссии.Число импульсов, записанное в счетчике 9, сравнивается в первомблоке 13 сравнения с числом импуль 55 сов, соответствующим заданной дально" сти. Если число импульсов в счетчике 9 превьппает число импульсов, записан-, ное в блоке 13, то на блок вычисления амплитуды поступает запрещающийсигнал, и вычисления амплитуды непроизводятся. Дальность источникаакустической эмиссии больше заданной.ЕсЛи число импульсов в счетчике 9 не.превьппает числа импульсов в блоке 139то на блок 10 поступает разрешающийсигнал.По окончании сигнала эмиссии формируется строб-импульс, и с блока 17кодирования амплитудного селектора 5на блок 10 вычисления поступает кодамплитуды сигнала акустической эмиссии в точке приема. При поступленииэтой информации блок 10 вычисления,учитывая число импульсов в счетчике9, производит определение амплитудысигнала акуспической эмиссии в источ"нике, которая поступает в блок 4сравнения и на регистрирующий блок11. Если амплитуда в источнике превышает минимальную для заданной дальности, то блок 1 ч сравнения разрешаетрегистрацию в блоке 11, В противномслучае регистрация запрещается, После задержки строб-импульса линией 19задержки происходит обнуление счетчиков 16, 8 и 9 и устройство переходитв исходное состояние,Таким образом, в предлагаемых способе и устройстве производится отсевсигналов акустической эмиссии, .источники которых находятся за пределамизаданой дальности, и амплитуды которых в источнике меньше минимальнойдля заданной дальности, Интенсивностьи показатель амплитудного распределе"ния определяют по восстановленнымамплитудам сигналов и источнике, Этоповышает достоверность и точностьопределения удароопасности и обеспе"чивает дополнительную защиту от помех,Формула изобретения1. Способ определения удароопасности участков массива горных пород, включающий прием сигналоз акустической эмиссии участков горного массива установление интенсивности и показателя амплитудного распределения сигналов и определение степени удароопасностй горного массива, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности и точности определения степени удароопасности участков массива, устанавливают момент первого прихода каждого сигнала9 15537 акустической эмиссии и момент достижения сигналом его максимума, измеряют интервал времени между выделенными моментами, после чего определяют дальность до источника указанных сиг 5 налов акустической эмиссии, задают дальность последующего приема сигналов и выделяют сигналы акустической эмиссии, дальность до которых не пре О вьппает заданную, измеряют амплитуду сигналов в точке приема, после чего восстанавливают амплитуду сигналов в источнике акустической эмиссии, а интенсивность н показатель амплитудного распределения определяют по восстановленным амплитудам сигналов, амплитуда которых в источнике превы.шает минимапьную для заданной дальности, после чего восстановленные и определенные ранее интенсивности и показатели распределения группируют в два класса и устанавливают границу между ними, а степень удароопасности горного массива горных пород опреде ляют по месту попадания восстановленных значений интенсивности и показателя амплитудного распределения относительно указанной. границы.2. Устройство для определения уда- Зо роопасности участков массива горных пород, содержащее последовательно соединенные преобразователь упругих колебаний, предусилитель, фильтр, усилитель, амплитудный селектор, а 17 1 Отакже регистрирующий. блок и формиро"ватель строба, вход которого подключен к .выходу усилителя, а первый выход подключен к второму входу амплитудного селектора, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повьппения достоверности и точности определения. Удароопасных участков, устройство снабжено последовательно соединенными триггером, вспомогательнымсчетчиком, основным счетчиком, блокомвычисления амплитуды, а также генератором, первым и вторым блоками сравнения, при этом первый и второй входытриггера соединены соответственно спервым и вторым выходами формирователя строба, выход блока вычисленияамплитуды параллельно подключен кпервому входу регистрирулцего блокаи к входу второго блока сравнения,выход которого соединен с вторымвходом регистрирующего блока, причемвыход генератора подключен к второмувходу вспомогательного счетчика,вход первого блока сравнения подключен к выходу основного счетчика, авыход - к второму входу блока вычисления амплитуды, третий вход которого подключен к первому выходу амплитудного селектора, второй выход которого подключен к управляющему входуосновного счетчика, а третий выходподключен к обнуляющим входам основ"ного и вспомогательного счетчиков.1553717 асар дакто Корректор Т.Мал аж аб. оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор Гагарина, 1 Заказ 444 ВНИИПИ ГосударСоставитель В.Тыч Гехред М.Ходанич венного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушская Подписноеи открытиям при ГКНТ ССС