Przedmiotem wynalazku jest sposób okreslania stanu spekania skal w wyrobiskach górniczych.Znajomosc stanu spekania skal w wyrobiskach górniczych ma duze znaczenie dla praktyki górniczej, zwlaszcza przy eksploatacji pokladów zagrozonych tapaniami i zawalami. Znajomosc ta stanowi bowiem podsta¬ we do okreslenia wzglednych róznic i zmian koncentracji naprezen panujacych na poszczególnych odcinkach frontu eksploatacyjnego, oceny szerokosci strefy oporowej w czole sciany na calej dlugosci sciany, wykrycia odspojen i oceny stanu spoistosci stropu oraz oceny skutecznosci stosowania srodków rozladowywania koncentracji naprezen w skalach.Okreslenie wzglednych róznic stopnia koncentracji naprezen panujacych na posczególnych odcinkach frontu eksploatacyjnego sluzy do wykrywania odcinków najbardziej zagrozonych tapaniami, a wiec wymagajacych stosowania srodków zabezpieczajacych. Okreslenie zmian koncentracji naprezen zachodzacych wdanym miejscu w czasie eksploatacji stanowi podstawe do rozeznania zmian stopnia potencjalnego zagrozenia tapaniami panujacego w tym miejscu, a zarazem do okreslenia wplywu górniczo-geologicznych warunków eksploatacji na stan naprezen w przodku eksploatacyjnym. Szerokosc strefy oporowej w czole prowadzonej eksploatacji ma decydujace znaczenie dla wystapienia wzglednie niewystapienia tapan. Z tego wzgledu mozliwosc oceny tej serokosci jest niezmiernie wazna dla codziennej kontroli stopnia zagrozenia tapaniami danego wyrobi¬ ska.Szerokosc strefy oporowej jest równoznaczna z szerokoscia strefy spekan wytwarzajacej sie w czole prowadzonej eksploatacji. Im szerokosc ta jest wieksza, tym mniejsze jest zagrozenie tapaniami. Wykrywanie odspojen w stropie nad przestrzenia robocza jest równoznaczne z wykrywaniem miejsc zagrozonych opadem skal (zawalem). Wskazuje to na koniecznosc wzmocnienia obudowy w tych miejscach, wzglednie zastosowania innych srodków zabezpieczajacych zaloge przed skutkami zawalu. Ocena stanu spoistosci stropu, dokonywana na biezaco w trakcie eksploatacji ulatwia bezawaryjna prace obudów, zwlaszcza zmechanizowanych.Dysponowanie mozliwoscia oceny skutecznosci stosowania srodków rozladowywania koncentraqi naprezen w skalach pozwala na dobór odpowiednich parametrów tych srodków oraz na rozeznanie aktualnego stopnia zagrozenia tapaniami w wyrobiskach, w których zostaly one zastosowane.2 115 943 Znany jest sposób okreslania szerokosci strefy oporowej przed frontem eksploatacyjnym polegajacy na obserwacji zjawisk towarzyszacych wierceniu otworów malosrednicowych na przyklad ilosci i sily danymicz- nych odprezen zachodzacych w czasie wiercenia, glebokosci strefy zakleszczania wiertla i innych. Sposobem tym wyznacza sie polozenie strefy-maksymalnych cisnien, przy czym pas wegla lezacy pomiedzy ociosem, a ta „strefa uwazany jest za strefe oporowa. Sposób ten jest, jako obowiazujacy, stosowany bardzo szeroko w kopal- ' niach do oceny stopnia zagrozenia tapaniami danego.wyrobiska, jednak nie zawsze daje wlasciwe wskazania,ze wzgledu na duza zaleznosc mierzonych parametrów wiercen od wlasciwosci i skladu petrograficznego wegli i istniejacych w nim przerostów skal plonnych. Poza tym sposób ten jest bardzo pracochlonny i kosztowny. Do - wykrywania spekan i szczelin skonstruowano tez tak zwane mlotki odbojne. Przyrzady te opieraja sie na zasadzie wielkosci odskoku mlotka. Nie znalazly one jeszcze szerszego zastosowania w praktyce górniczej, nie mozna wiec postawic im jednoznacznej oceny ich przydatnosci. Analogicznie nalezy ustosunkowac sie do penetrome- trów otworowych dzialajacych na zasadzie pomiaru sily oporu stawianego przez osrodek przy wbijaniu do niego stalowej iglicy.Jak wynika z przedstawionych danych, brak jest calkowicie pewnych sposobów pozwalajacych na okresle¬ nie stanu spekania górotworu znajdujacego sie wokól wyrobisk górniczych. Kazdy z opisanych sposobów ma pewne wady i niedogodnosci zmniejszajace ich rzeczywista efektywnosc.Celem wynalazku jest podanie sposobu, który bylby przydatny do uzyskania pelniejszego, niz to jest mozliwe dotychczas, rozeznania stanu spekania górotworu kopalnianego, a tym samym umozliwial biezaca kon¬ trole stopnia zagrozenia danego wyrobiska tapaniami lub zawalami, a takze okreslenie skutecznych srodków profilaktycznych.Cel ten osiagnieto za pomoca sposobu wedlug wynalazku, przy wykorzystaniu punktowego wzbudzania fali akustycznej, na przyklad przez uderzenie mlotem w skale wzdluz wybranych partii lub w otworach wiertni¬ czych. Istota wynalazku polega na tym, ze najpierw mierzy sie czestotliwosc i/lub czas trwania wzbudzonej fali dzwiekowej odbiornikiem umieszczonym w powietrzu obok punktu wzbudzenia tej fali. Nastepnie okresla sie stan spekania skaly przez wyznaczenie na profilu miejsc, w których fala dzwiekowa ma „normalna", podwyzszo¬ na lub zanizona czestotliwosc i/lub „normalny", podwyzszony lub zanizony czas trwania. Wzajemna korelacja mierzonych wielkosci pozwala na podstawie zaobserwowanych anomalii tych wielkosci ocenic zasieg i gestosc spekan w badanej skale.Do pomiarów czestotliwosci dzwieku stosuje sie zestaw aparatury zlozony z mikrofonu oraz miernika czestotliwosci na przyklad P—44. Mozna równiez zamiast miernika czestotliwosci zastosowac analogowy sposób rejestracji fali glosowej przy uzyciu jednego ze znanych rejestratorów oscylograficznych, pod warunkiem zastoso¬ wania w nich duzej predkosci rejestracji, umozliwiajacej dokladne wyliczenie czestotliwosci zarejestrowanych drgan. W przypadku malej czulosci rejestratora wzmacnia sie sygnal elektryczny powstajacy w mikrofonie za pomoca jednego ze znanych wzmacniaczy elektrycznych. Mikrofon trzyma sie w powietrzu obok miejsca udaru.Zestaw aparatury jest poreczny i lekki, tak, ze pomiary moga byc w sposób szybki wykonywane przez maksi¬ mum 2 osoby. Korzystnie jest, gdy aparatura jest tak dobrana, aby wykonujacy pomiary mieli moznosc okresla¬ nia czestotliwosci dzwieku bezposrednio po kazdym uderzeniu, to znaczy aby nie zachodzila potrzeba interpre¬ tacji materialu pomiarowego dopiero po wykonaniu pomiarów, po wyjezdzie na powierzchnie.Dla wykrywania spekan w stropie uderza sie mlotem w strop i rejestruje za pomoca opisanego zestawu aparatury powstajaca przy tym fale glosowa. Wzajemne odleglosci od siebie punktów pomiarowych dobiera sie tak, aby cala powierzchnia stropu byla dokladnie osluchana. Ogólnie biorac, odleglosc ta musi byc mniejsza od spodziewanej dlugosci wykrywanych spekan. Miejsce, w którym zaobserwowano obnizenie czestotliwosci dzwie¬ ku w porównaniu do czestotliwosci rejestrowanych w sasiednich punktach pomiarowych odslonietego stropu jest miejscem wystepowania spekan* a wielkosc róznicy tej czestotliwosci miedzy poszczególnymi punktami stanowi podstawe do oceny stopnia spekania warstw stropu bezposredniego. Dluzszy czas trwania dzwieku o zanizonych czestotliwosciach dowodzi glebszego zasiegu spekan.Okreslenie stanu spekan w weglu, w czole prowadzonej eksploatacji, przebiega w sposób zblizony do wykrywania spekan w stropie. Wzajemne odleglosci punktów sytuowane sa wzdluz liniowych profili pomiaro¬ wych, które sa do siebie prostopadle. Zaobserwowane zmniejszenie czestotliwosci dzwieku w danym punkcie lub w punktach lezacych obok siebie w porównaniu do innych punktów profilu swiadcza o istnieniu w nich spekan.Miejsca zwiekszonej czestotliwosci dzwieku sa miejscami niespekanymi, a wiec miejscami, w których koncentra¬ cja naprezen jest najwieksza, miejsca te sa najbardziej narazone na wystapienie w nich tapan.Odleglosc strefy maksymalnych naprezen od ociosu wyrobiska ocenia sie na podstawie róznicy czestotli¬ wosci dzwieku wytworzonego w danym punkcie pomiarowym w porównaniu do czestotliwosci „normalnej", to znaczy czestotliwosci przecietnej, dla danych warunków. Róznica ta obserwowana jest w tym przypadku na115943 3 wiekszej, bo wynoszacej minimum kilkanascie m, powierzchni ociosu niz w przypadku wykrywania pojedyn¬ czych spekan. Im wieksze sa wartosci róznic czestotliwosci i dluzszy czas trwania dzwieku, tym dalej od ociosu polozona jest strefa maksymalnych naprezen. Korelacja czestotliwosci obserwowanych w tym samym wyrobi¬ sku, w róznym czasie, stanowi podstawe dla stwierdzenia przesuwania sie strefy maksymalnych naprezen w kie¬ runku od lub do calizny, co jest równoznaczne ze stwierdzeniem wzrostu lub zmniejszenia sie zagrozenia tapa¬ niami. Jakosciowa ocena przyblizania sie, wzglednie oddalania strefy maksymalnych naprezen od czola eksploa¬ tacji umozliwia dobór takich parametrów eksploatacji, które utrzymuja ja w jak najdalszej odleglosci od ociosu.Zastrzezenie patentowe Sposób okreslania stanu spekania skal w wyrobiskach górniczych, poprzez punktowe wzbudzanie fali akustycznej, na przyklad przez uderzanie mlotem w skale wzdluz wybranych profili lub w otworach wiertni¬ czych, znamienny tym, ze najpierw mierzy sie czestotliwosc i/lub czas trwania wzbudzonej fali akusty¬ cznej odbiornikiem umieszczonym w powietrzu obok punktu wzbudzenia tej fali, a nastepnie okresla stan speka¬ nia skaly przez wyznaczenie na profilu miejsc, w których fala dzwiekowa ma „normalna", podwyzszona lub zanizona czestotliwosc i/lub „normalny", podwyzszony lub zanizony czas trwania oraz przez wzajemna korelacje tych wielkosci, pozwalajaca na podstawie zaobserwowanych anomalii mierzonych wielkosci ocenic zasieg i ge¬ stosc spekan w badanej skale. » PL