Способ определения выбросоопасных участков угольного пласта при ведении горных работ в очистных и подготовительных выработках

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЮТИЬСТВУСоеэ Советскик Соцналмстическик Реснубпнк(51)М, Кл,з Е 21 Г 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07.0981(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНЫХУЧАСТКОВ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХРАБОТ В ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛБНЫХ ВЫРАБОТКАХ Изобретение относится к горной проььцпенности и может быть использовано для определения вабросоопасных участков угольного пласта при.веде 5 нии горных работИзвестен способ прогноза выбросоопасности угольных пластов, основанный на измерении частотно-амплитудного спектра сигнала, возбужденного в забое акустической эмиссией, работой отбойного молотка, креплением или бурением. Показателем степени выбросоопасности угольного пласта является повышение частоты спектрального максимума сигнала на определен с ную величину 1 .Недостатком этого способа является относительно невысокая точность из-за трудности определения местоположения спектрального максимума не .детерменированного сигнала в допустимых пределах его изменения.Известен способ определения выбросоопасных участков угольного пласта при ведении горных работ в очистных и подготовительных выработках, включакщий генерирование акустических колебаний в горный массив, измерение и запись с помощью приборов,характеристик акустического сигнала, посту пившего иэ горного массива, их анализ и определение выбросоопасных участков угольного пласта 23 .Недостатком этого способа является его недостаточно широкая область применения. Цель изобретения - повышение точности установления выбросоопасных участков угольного пласта и расширение области применения способа. Поставленная цель достигается тем, что пераодически проводят спектральный . анализ акустического сигнала, поступившего из горного массива, определяют по спектру величину добротности горного массива, принятого за колебательную систему, и при значении добротности О, горного массива, определенной при ведении горных работ в очистных выработках, болыаем или равном 10участок угольного пЛаста относят к выбросоопасным, а при Эначении добротности Я горного массива, определенной при ведении горных рабОт в подготовительных выработках, болыаем или равном 8, участок угольного пласта также относят к выбросоопасным.Добротность горного массива, принятого за колебательную систему, определяют по формулеч- Г ю 5где О - добротность горного массива;- частота с максимальной амплитудой в спектре сигнала, Гц;н Г - минимальная и максимальная Очастоты в спектре с амплитудой равной 0,7 от максимальной амплитуды, Гц.Сущность способа заключается в следующем.В угольный пласт на расстоянии 5-10 м от источника упругих колебаний на глубину 2-6 м бурят скважину и помещают в нее сейсмоприемник любого типа, пригодный для регистрации 26 колебаний в звуковом диапазоне частот. Сигнал, возбуждаеьвяй в забое выработки любым источником (выемочными или бурильнвюи механизмами, механическим ударом или взрывом), про я ходит через массив, поступает на сейсмоприемник и регистрируется на феррсмагнитной ленте, причем при эапйси сигнала в шахте выход сейсмопри.емника включают непосредственно на вход магнитофона, а прн записи сигнала на поверхности передача сигнала осуществляется при помощи серийной аппаратуры ЗУА.Спектральный анализ сигнала производят каждые 25 мин работы механизмов в забое или анализируют каждый взрыв или удар. Для спектрального анализа применньи любые спектроаналйэаторы параллельного или последовательного действия с полосой пропус кания около 30 Гц (+20) и частотным диапазоном от 200 до 2500 Гц. Определение амплитуд частотных составляющих спектра сигнала производят через каждые 50 Гц, начиная с 200 Гц. В 4 я случае использования в качестве анализатора набора Фильтров или избирательного усилителя, удовлетворяющих вышеприведенньак характеристикам, применяется любой блок регистрации мак- у) симальной амплитуды сигнала, наприьер, импульсный вольтметр.В табл. 1 и на фиг, 1 приведен частотно-амплитудный спектр сигнала от работы отбойного молотка в очистной выработки пласта ЬВ - Прасковиевский на шахте им. газеты "Социалистический Донбасс" производственного объединения "Донецкугольф (Дойбасс), в безопасной по выбросам зоне. Ампли-, туда частотных составляющих спектра 49 выражена в условных единицах, т. е. вычислена как отношение амплитуды данной частотной составляющей (А;) к максимальной амплитуде (АО) в спектре (А;/ А О). Добротность горного масси Эва как Колебательной системы олределяются по формуле (1). Значения частот Г и Г, определяют по графику спектра как абсциссы точек спектра с амплитудой, равной 0,7 от максимальной амплитуды или по формуле:50(0,7 Ао А -) -о- А - д(а)ом 0-15 о(о,тАо -Ао;)где Г , - первое значение частоты перед спектральным максимумом самплитудой меньшей или равной 0,7 Гц; А , - значение амплитуды спектра о- для частоты Гусл. ед, или мвВ А , - значение амплитуды спектра для частоты, последующейза Гдусл ед или мв Г . - первое значение частоты о+ т после спектрального максймума с амплитудой меньшей или равной О, 7 Ад, Гц 1 А, - значение амплитуды спектра для частоты Г,+, усл. ед.или мв 1 А- значение амплитуды спектра для частоты, предшествующей Го усл. ед, или мв 50 - шаг анализа спек.тра, Гц. Добротность сигнала, определенная таким образом, равна 3,.5. В табл. 2 и на Фиг. 2 приведена та же характеристика для того же пласта в выбросоопасной зоне. Добротность равна 11,5.Способ применяется для прогноза выбросоопасности угольного пласта в любой выработке в процессе выемки угля отбойным молотком, комбайном, взрывным способом, при бурении шпу-: ров или скважин по углю 1 источником колебаний могут быть также удары по пласту, взрывы зарядов ВВ или детонаторов. Прогноз не зависит от естественной сейсмоактивности горного массива. Область применения предложенного,способа распространяется на все выработки, проходиьне на выбросоопасиых щастах, а сам способ не связан с измерением скоростных параметров сигйала и уровня естественной сейсмоактивности горного массива. 1Способ позволяет увеличить точность определения выбросоопасных участков угольного пласта, прогностическим признакам служит добротность, которая является мерой затухания сигнала в связи с напряженным состоянием пласта, Если увеличение выбросоопасности изменяет. положение спектрального максимума иа 20"30,то добротность, а значит и затухание сигнала изменяется на 200-300 и больше, таким образом увеличивается точность определения выбросоопасных участков.861648 Лродолжение табл. 2. 97 014 90 0,13 117 О, 17 550 600 650 50(0 7-0, 2) - 469 Гц 1 - 0,2 к 5002 62 0,09 700 750 800 850 11,5 900 950 1000 1100 1200 1300 7 0,01 1400 7 0,01 1500 1600 1700 1800 1900 формула изобретения 55 0,08 48 0,07 48 0,07 48 0,07 28 0,04 35 0,05 28 0,04 21 0,03 14 0,02 1, Способ определения выбросоопасных участков угольного пласта при ведении горных работ в очистных .и подготовительных выработках, включающий генерирование акустических колебаний в горный массив, измерение и запись с помощью приборов характеристик акустического сигнала, поступившего из горного массива, их анализ и определение выбросоопасных участков уголь ного пласта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности установления выбросоопасных участков угольного пласта и расшире" ния области применения способа, пе" риодически проводят спектральный анализ акустического сигнала, поступившего из горного массива, определяют по спектру величину добротности горного массива, принятого за колебательную систему, и при значении добротности Ю горного массива, определен ной при ведении горных работ в очист-ных выработках, большем или равном10, участок угольного пласта относятк выбросоопасным, а при значении добротности О горного массива, определенной при ведении горных работ в подго- О товительиых выработках, большем илиравном 8, участок угольного пластатакже относят к выбросоопасным. 2.Способпоп. 1, отлича ю щ и й с я тем, что добротность горного массива, принятого за колебательную систему, определяют по формуле где Я - добротность горного массива;- частота с максимальной амплитудой в спектре сигнала, 65 , Гц- минимальная частота в спектре с амплитудой, равной 0,7от максимальной амплитудыспектра, Гц;- максимальная частота в спектре с амплитудой, равной О, 7от максимальной амплитудыспектра, Гц. Источники информации принятые во внимание при экспертизе1, Иванов-Шиц Н. К. Спектральныехарактеристики сейсмоакустическихсигналов как прогностический параметр динамических явлений. Рудничнаяаэрология и внезапные выбросы угля,породы и газа. Научные сообщения ИГДим. А. А, Скочинского, вып. 142, И.,1976, с. 27- 30.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2835952/22-03,кл. Е 21 Г 5/00, 1979 (прототип).6488/1 4/5 П "Патент", г, У Проектная, 4 или Тираж 463ИИПИ Государспо делам изо35, Москва, Ж вени ог ретени 35, Ра одписноекомитета ССи открнтийская наб.,