PL156291B1 - Sposób sterowania operacjami wybuchu - Google Patents

Abstract

Sposób sterowania operacjami wybuchu wywołującego digania w formacjach ziemi, przy wydobywaniu złoża minerałów lub ich nadkładu w trakcie co najmniej jednej operacji, znamienny tym, że deton uje się co najmniej jeden określony ładunek wybuchowy (15) przynajmniej w pierwszym określonym położeniu w badanych nadkładach (10), przez co wytwarza się sygnał wzbudzenia, mierzy się (101) drgania gruntu przynajmniej w jednym określonym położeniu, korzystnie w budynku (20), różniącym się od pierwszego położenia, przez co wytwarza się sygnały odpowiedzi domen czasu, na podstawie zmierzonych drgań wytwarza się złożone funkcje przenoszenia domen częstotliwości między badanymi położeniami wzbudzeń i odpowiedzi, przez co wzorcuje się formacje ziemi w pobliżu miejsca wybuchu i łączy się (143,144) złożone funkcje przenoszenia domen częstotliwości z syntezowanymi, wieloładunkowymi, złożonymi sygnałami optymalnego wzbudzenia domen częstotliwości, przez co uzyskuje się przewidywane, wieloładunkowe, złożone odpowiedzi domen częstotliwości.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania operacjami wybuchu, zwłaszcza operacjami wybuchu przeprowadzanymi w zwięzku z kopalnictwem minerałów, dla przykładu kopalnie twa węgla na każdym pokładzie kopalni podziemnych. W operacjach kopalni odkrywkowych jest zwykle 'konieczne usunięcie nadkładu w celu odkrycia pokładów minerałów, dla przykładu pokładu węgla. Wówczas gdy nadkład jest złożony z luźnego gruntu lub z mt^r^eów podobnych do niezeistalonych skał, może on być łatwo usunięty przez konwen^ onalny sprzęt do usuwania ziem. Odmiennie, gdy nadkład składa się z wysoce zestalonych gruntów lub skał:, dla przykładu wapienia lub piaskowca, operacje wybuchu muszą być zwykle zastosowane do podziału materiału przed Jego usunięciem. Czasami takie operacje wybuchu mogę być również wywoływane dla wyrzucenia lub odlania maerriełu nadkładu do uprzednio wykopanego dołu. To oczywiście powoduje zaoszczędzenie czasu i nakładów przy usuwaniu przez sprzęt podzielonego nadkładu z pokładu węgla.

Operacje wybuchu w kopalniach odkrywkowych węgla mogę powodować wysoki poziom drgan i zakłóceń w powwetrzu. Wówzas gdy operacje w kopalniach odkrywkowych zachodzę w pobliżu krytycznych konssrukkji, np. domów, budynków, wieży, rurociągów itd. możliwe Jest uszkodzenia konstrukcji przez drgania w^i^c^ł.ane wybuchom i zakłócenia. W dodatku subiektywna ocena zakłóceń i wibracci przez społeczeństwo jako uszkodzeń konssrukeci lub szkód otoczenia może prowadzić do skarg, złych stosunków i procesów. Ze względu na to strzałowi albo muszę przestrzegać ściśle /i całkeem konserwa tylnie/ przepisów ogranicza jących ciężar ładunku albo muszę kontro^^ć każdy strzał co do ich zgodności z przepisami odnośnie drgań. Te nakazy określają sposób, w Jaki Jest przeprowadzany wybuch i wymagają dodatkowego czasu, sprzętu, personelu i m8teriałói wybuchowych., z których wszystkie wpływają na ekonomiczność przemysłu.

Operacje wybuchu przekazuję duże ioości energii udarowej do otaczającego ośrodka /ziemi/. Część tej energii Jest przekazywana poza obszar wybuchu w postaci fal oscylacyjnych. Jeżeli częstotliwości wzbudzenia wielo ładunkowego wybuchu sę zgodne z selekyywnymi częstotiwwościami resk^i gruntu, wówczas nawet małe amplitudy wzbudzenia mogę wywołać wzmocnione ruchy gruntu. Jeżeli częstotltwiści reakcji gruntu sę zgodne z częstotlwwościami rezonansowymi bliskich konssrukeci, Jak ma to często miejsce w przypadku operami wybuchu w nakładzie węgla, mogę występić wzmocnione ruchy konssrukeci i prawdopodobne jest uszkodzenie konstrukcji. W przypadku domów wszystkie rezonanse konssrukcci występuję ściśle między 4-10 Hz i rezonansy ścian występuję ściśle między 10-25 Hz. Dokładne częstotliwości zależę od geometrii konstrukcci i własności mateΓiału.

Pomimo znacznej pracy i badań Już dokonanych w tej dziedzinie, nadal występuje zasadnicza potrzeba zastosowania ulepszonych sposobów i urzędzeń, które mogę lepiej sterować implitudi, częstotliwością i czasem trwania drgań i zakłóceń wywoływanych wybuchem. Ponadto

166 291 muszę być ona rodzaju, który może być łatwo przenoszony do zespołów roboczych tek, że personel może stosować Je zarówno dla zapobiegania uszkodzeniu konstrukcji Jek i spełniania wymagań społeczeństwa, Poza tym pozostaje konieczność poprawienia skuteczności procesu usuwania nadkładu, jak na przykład przez zwiększenia rozprysku, spęcznienia i odlania materiału nadkładu wyrzucanego z pokładu węgla.

Okazuje się, ze większość badań omawianych w liaetaturze dotyczęcej wybuchów, przy zapewnieniu pewnego zrozumienia podstawowych zjawisk wzbudzania i drgania, daje ograniczone wartości pod względem przewidzenia dokładnej amplitudy czy częssotliwości, Ponadto metody pomiarowe i analizy wyda ję się ograniczone w ^^l^tle technik przetwarzania sygnałów, które znajduję powszechne zastosowanie w innych dziedzinach inżynierii i geofizyki.

Owa ważne wyjątki to były badania Siskinda i in. /Siskind 0. E., Stagg M.S., Kopp 317. i Dowding C.H., 1980 Reakcja i uszkodzenie konssruke^i powodowane przez drgania gruntu w wyniku wybuchu w kopalni odkryw^t^tywe , Bur. of Mines Report of Inve^tigati^ons, 8507/' i Andersona i in., 1982/, Anderson D.<^., Wnzer S.R. i Ritter A.P., 1982» Projektowanie wybuchu dla optymmaizacci rozprysku przy sterowaniu częstotiwwością drgań gruntu, Proc. 8 Conf. Explosives and Blasing Technigue, Soc. Ezplos^es Engrs/. Postęp zrozuńenia tej dziedziny jest dobrze przedstawiony w bibliografaach tych dwóch publikacji, jak również w publikacji Andersona i in., 1985, /Anderson O.A., Rtter A.P., Wnzer S.R. i Reil 3.W, 1985, Sposób przewidywania szczególnych terenów i sterowanie drganiami gruntu w wyniku wybuchu. Proc.

Cnf. E^f^ł.osiv^es and Blasting Technique, Soc. Explos ives Engrs/.

Bureau of Mines /BOM/ przeprowaddiło szerokie badania empiryczne, które usiłowały uwzględnić wpływy częstotlwwości, ciężaru ładunku i odległości dla drgań przy wybuchu na reakcję i uszkodzenie konstrukcci /Siskind i in./. Jednakże te badania przedstawiaję wiele różnych typów nadkładów i maaeriałów konstrukcyjnych i dane sę rozrzucone w 1-2 rzędach wielkości. Jednak te wyniki nie mogę być wykorzystane do dokładnego przewidzenia maksymaanej prędkości oscylacyjnej Mt^ri.αłu nadkładu, omawwanej jako αmalίtudα szczytowej prędkości cząstek /PPV/, dla określonego obszaru kopalni, ponieważ nie sę znane wpływy wzbudzenia, gruntu i częstotliwości konstrukcci na przedstawiane dane. Najlepsze co może być dokonane to zastosowanie danych BOM dla dokonania szczególnie konserwatywnych ocen ampUtudy PPV, która zapewni, że nie sę przekroczone granice reguła^i,

Skutkeem tego Office of Surface Mning /OSM/ Office of Surface Mining, 1983“ Operacje odkrywkowego kop^ł.nicwwa węgla i ragenθeθαji, Program cięgłej regulacji. Zastosowanie maaeriałów wybuchowychj Ogólne wydaaności standardowee j (Dozwolone zastosowanie Fed. Reg.

marzec 1983/ przystosowały regulacje drgań przy wybuchu w oparciu o badanie BOM, które dopuszcza trzy metody operacji wybuchu dla wykazania zgodności, tj . maksymałnę całkowitą metodę PPV, metodę skalowanej odległości i metodę wykresu częstotlwwości PPV. Jeżeli zespół może wykazać przez pomiar i analizę, że posiada dokładnę metodę przewidywania PP., która umooliwia zastosowanie większych ciężarów ładunku niż dopuszczone przez przepisy OSM, wówczas mogę one wybuchnęć przy zastosowaniu większych ciężarów ładunku dla opóźnienia. Głównym celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie tego ulepszenia.

Już ostatnio badacze tej dziedziny zrealizowali to, ze może być zastosowane właściwe sterowanie łlóźnienaea zapłonu w celu sterowania częstotlwwościami drgań, H-nimaalZiacci ampUtud drgań i czasów trwania, wspomagania wzmałcieniα lub usuw£^r^i.a przebeegów naprężenia i optymatίzacj i rozprysku mat^riiału /Anderson i in. 1982/. Chociaż istnieje potrzebny sprzęt elektryczny do sterowania częstotiwwością /okresy opóźnienia/ impulsów wzbudzenie wybuchu, dotychczas ma wiele go wykorzystywano.

Ostatnio Anderson i in, /1985/ donieśli o technice przewidywania obszarów specyficznych drgań gruntu, wzbudzanych przGz operacje wybuchu. Patrz również Anderson i in., /1983/ Anderson D.A., Winzer S.R. i Rtter A.P., 1983 Syntetyczne wykresy opóźnienia w funkcji częstot1wwości dla przewidywanych drgań gruntu w wyniku wybuchu, /Proc. 3 Inter. Symp, on Commlteraidad Seismic Analysis and Oiscriminiition, IEEE/. Ta technika wykorzystuje pomiar historii czasu reakcci gruntu na jednoaadunkowy wybuch i następnie powtarzalne nakładanie /dodawanie/ tego sygnału domen czasu, opóźnionego w czasie, dla uzyskania syntetycznej historii czasu odpowiedzi wίalct3dunkłwea. Ta procedura jest powtarzana dla dużego zakresu

156 291 przedziałów okresów opóźnienia. Zakresy poziomów amplitudy przewidywanych sygnałów wieloładunkowych są następnie nanoszone na wykres opóźnienia w funkcCi częstotliwości. Najlepszy okres opóźniania, zgodny z bieżąco akceptowaną praktyką przeprowadzania wybuchu, jeet następnie wybierany w celu właściwego zmniejszenia drgań przy krytycznych częstotliwościach drgań gruntu. To przybliżenie superpozyyji powoduje, że odpowiedź gruntu jest lńniowa. tJ. ma stosunkowo małe odchylenia, założenie czego uważa się zwykle za nie utrzymywane, szczególnie dla dużych ciężarów ładunku przy opóźnieniu tak, że są one stosowne przy operacjach rozprysku wybuchowego i odlewania w odkrywkowych kopalniach węgla.

Efekt iieliniiwości był krótko wzmiankowany przez Andersona i ir.. /1985/ i uwzględniony w późniejszych publikacjach. Natomiast Winzer i in. /Winzer S.R. Anderson Ritter

A.P., Hollonay D.C. i Tkomas R.E., 1983, “Badanie mechanizmu rozprysku i drgań w operacjach wybuchu, Mrtin Marietta Laboratories Finał Report, US Dept. of Energy Connr. Nr DE-AC01-80ET 14357/ zauważył silnie nielinriwy efekt przy wybuchach w kamienioromach przy pewnych kombinacjach ciężaru ładunku, okresu opóźnienia i odległości otworów. To spriO!^ί^ι^^i:r brak akceptami dla przybliżenia lnnoowej superρoozcjj. Oczywwście dlatego występują potencjalnie ważne niezgodności w stanie techniki.

Sposób według wynalazku polega na tym, ze detonuje się co najmniej Jeden określony ładunek wybuchowy przynajmniej w piewwszym okreś^nym położeniu w badanych nadkładach, przez co wytwarza się sygnały wzbudzenia. Mierzy się drgania gruntu przynajmniej w .jednym określonym położeniu korzystnie w budynku różniącym się od pierwszego położenia, przez co wytwarza się sygnały odpowiedzi domen czasu. Na podstawie zmierzonych drgań wytwarza się złożone funkcje przenoszenia domen częstot ^wości między badanymi położeniami wzbudzeń i odpowwedzi, przez co wzorcuje się formacje ziemi w pobliżu miejsca wybuchu. Łączy się złożone funkcje przenoszenia domen częstotlwwości z syntezowanymi, wielo ładunkowymi, złożonymi sygnałami optymalnego wzbudzenia domen częstotliwości, przez co uzyskuje się przewidywane, w-eloł^dunkowe, złożone domen częstotliwości.

Korzystnie według wynalazku detonuje się wiele wybuchów jedirłaαunkowyjh. Podczas etapu detonowania wielu wybuchów jedno ładunkowych określa się zależne od częstotlwwości skalowania ciężaru przez detonowane wybuchy ładunków o różnych ciężarach.

Korzystnie według wynalazku detonuje się co najmniej jeden wybuch wieloladunkowy. Podczas wybuchu iielołaUikrowego wykorzystuje się ładunki o różnych ciężarach. Kształtuje się sygnał wzbudzenia przy użyciu ładunków o różnych ciężarach na opóźnienie. Stosuje się w wybuchu iielołdUnkriwym co najmniej jeden opóźniony ładunek.

Podczas etapu pomiarowego uzyskuje się zależne od częstotlwwości odległość i kąt, skalowane przez pomiar wynikowych odpowiedzi równocześnie w wielu określonych położeniach. Weryfikuje się przewidywaną odpowiedź przez kolejny zapłon wiel.oladunkowego, badanego pocisku z opóźnianym ładunkiem. Moodyikuje się sygnały wzbudzenia dla uzgodnienia z badanym pociskiem. Zwiększa się dokładność rzeczywistego okresu detona^i przez to, że stosuje się jednoczasowe nasadki opóźniające.

W etapie uzyskiwania przewidywanej wieloladunkowej złożonej odparowadz^ domen częstotlwwości uzyskuje się wiele takich przewidywań przy użyciu wielu syntezowanych, wieloładunkowych, złożonych sygnałów optymalnego wzbudzenia domen częstotliwości przez co zapewnia się wiele najlepiej dopasowanych, przewidywanych wyborów zgodnie z parametrami wybranymi dla optymiaizacji.

W drugim przykładzie wykonania sposób według wynalazku polega na tym, że w wielu określonych położeniach wzbudzenia ładunków wybuchowych w badanych·formacjach ziemi wytwarza się impulsy wzbudza^ce, przez co wytwarza się sygnały wzbudzenia przez detonację wielu Jeanoładunkoiych wybuchów ładunków o różnych ciężarach oraz określa się zależne od częstotlwwości skalowanie ciężaru ładunków. Następnie detonuje się co najmniej Jeden wielobdunkowy wybuch ładunków o różnych ciężarach i co najmniej jeden opóźniony ładunek. Kształtuje się ⁸ygnał wzbudzenia przez zastosowanie iieloładunrowego wybuchu ładunków o różnych ciężarach na opóźnienie. Merzy się drgania i zakłócenia równocześnie w wielu określonych położeniach korzystnie w budynku różniących się od położeń wzbudzenia, przez co wytwarza się sygnały

156 291 odpowiedzi domen czasu i uzyskuje się skalowanie odległości i kętn, zależnych od częstotliwości· Na podstawie zmierzonych drgań i zakłóceń transformuje się sygnały odpowiedzi domeny czasu w domenę częstotliwości, przez co wytwarza się złożone funkcje przenoszenia domeny częstotliwości między badanymi położeniami specyficznych wzbudzeń i odpowiedzi oraz uzyskuje się wskaźniki formacji ziemi w pobliżu miejsce wybuchu. Łęczy się złożone funkcje przenoszenia domen częstotliwości z syntezowanymi, wieloładunkowymi., złożonymi sygnałami optymalnego wzbudzenie domen częstotliwości, przez co uzyskuje się wiele przewidywanych, minimalnych, wieloładunkowych, złożonych odpowiedzi domen częstotliwościi identyfikuje się zarówno lnnoowie jak i nieJ-nnowee częstotlówości optymalne dla ιήηίΜΠζβ^ί drgań, przez wybór częstotliwości podstawowych antyrezonansów pierwotnych i zawartych składowych częstotlwwości podharmooicznych i harmonicznych. Wytwarza się właściwą dużę liczbę syntezowanych, oieloładuπkowych, złożonych sygnałów optymalnego wzbudzenia domen częstotliwości, przez co zapewnia się wiele najlepiej dopasowanych, przewidywanych wyborów zgodnie z parametrami wybieranymi dla optymalizacji. Syntezuje się właścówę duzę lćczbę najlepiej wybranych sygnałów w oparciu o tak zidnntyfktowann optymalne częstotliwości, obejmujęc kompensację skutków ^θΙ^^α^ odpowiedzi przez zawarcie ważonych i uzgodnionych fazowo składowych podharmonicznych i harmonicznych izęstotlOwości pierwotnej w syntezowanym wzbudzeniu. Stosuje się Jednę z przewidywanych, złożonych odpowiedzi domen izęstotlόwtści do określenia optymalnej izestotlowtści wzbudzenia wybuchu okresów opóźnienia, przez co minimalizuje się drgania i zakłócenia w powietrzu, wywoływane przez operacje wybuchowe. Zwiększa się dokładność okresu rzeczywistej detonacj przez zastosowanie jednoczasowych nasadek opóźniajęcych. Meeyfikuje się przewidywanę odpowiedź przez kolejny zapłon badanego oiθtolaUik'towego pocisku o opóźnionym ładunku i mooyfikuje się sygnały wzbudzenia dla uzgodnienia z badanym pociskiem, przez co miniralizuJe się drgania gruntu i zakłócenia w powietrzu.

W trzecm przykładzie wykonania sposób według wynalazku polega na tym, że detonuje się co najmniej jeden określony ładunek wybuchowy przynajmniej w piewwszym okrnś^nnym położeniu w badanych nadkładach, przez co wytwarza się sygnał wzbudzenia. Merzy się drgania w co najmniej jednym okreś^nym położeniu korzystnie w budynku rózniącym się od piecwszego położenia dla wytwarzania sygnałów odpowiedzi domen czasu. Na podstawie zmierzonych drgań wytwarza się złożone funkcje przenoszenia domen częstotliwości między badanymi położeniami specyfccznych wzbudzeń i odpowwedzi, przez co wzorcuje się formacje ziemi w pobliżu miejsca wybuchu. Następnie łączy się złożone funkcje przenoszenia domen częstotlówości z syntezowanymi, oielolydunkowyml, złożonymi sygnałami optymalnego wzbudzenia domen izęstotlówoέci, przez co uzyskuje się minimalne przewidywane olθlolddunkooθ, złożone odpowiedzi domen częstotlwwości oraz minlmalizacJę drgań wywoływanych przez operacje wybuchowe. Zwiększa się skuteczność usuwania nadkładu przez zwiększenie ciężaru ładunku na opóźnienie, przez co przywraca się obniżone poziomy drgań w kierunku dopuszczalnych wartości granicznych regulacj.

W etapie wytwarzania złożonych funkcj przenoszenia domen częs^i^wości transferuje się sygnały odpowiedzi domen czasu w domenę częstotliwości.

W etapie uzyskiwania przewidywanej, olnloladunkooej, złożonej odpowiedzi domen częstotlwwości identyfikuje się optymalne częstotlówości wzbudzania, przez co uzyskuje się wymagane drgania i syntetyzuje się najlepiej wybrany sygnał wzbudzenia w oparciu o takie zidentyfikowane częstotłówości optymalne.

W etapie identyfikacji optymalnych częstotliwości identyfikuje się zarówno ϋη1(Μ»8 jak i niemn^me optymalne częstotliwości. W etapie syntezowania najlepiej wybranego sygnału dalej kom^^nei^le się skutki nieł-nioowej odpowiedzi przez zawarcie ważnych i uzgodnionych fazowo składowych podkur^a^znych i harmonicznych pierwotnej iz@stotlówości w synnezowanym wzbudzenta.

W etapie identyfikacji optymalnych częstotliwości wybiera się częstotliwości podstawowych aitynezonansćo pierwotnych i zawartych składowych częstotlwwości ptdhθrroniiznych i hαymonicznych. Przemienia się przewidywanę, złożonę odpowiedź domen częstotliwości w funkcję domeny czasu.

Wynalazek jest wyniknem pracy nad technikę specyficznych obszarów, która również wykorzystuje pomiary reakcji gruntu na wybuchy słabej fali uderzeniowej pojedyńczego

156 291 ładunku· 3ednak według wynalazku są stosowane złożone charakterystyki domen częstotliwości dla fali uderzeniowej wraz z InnOowymi i nieliniowymi składowymi syntezowanego wieloładunkowego sygnału wzbudzenia, dla wybrania optymalnego wielołdunkOowego sygnału wzbudzenia, dla wybrania optymalnego okresu opóźnienia wzbudzenia i minimalizacji drgań gruntu· Wynalazek uwzględnia nielnnowe reakcje drgań, które występuję przy operacjach wybuchu w nadkładzie w zwięzku z powszechnie stosowanymi dużymi ciężarami ładunku przy opóźnieniu·

Badania wykazały, że przy wykorzystaniu tego przybliżenia sterowania częstotliwością dla minimalizecji promieniowanej energii i strat ze strefy wybuchu, bardziej skuteczne wykorzystanie energii wybuchowej jest uzyskiwane w samej strefie, zapewnnając poprawienie rozprysku, spęcznienia i odlania materiału nadkładu· Ponieważ ta technika umoollwia zastosowanie znacznie większych ciężarów ładunków przy okresie opóźnienia nil uwalano za możliwe poprzednio w rozwiązaniach ze skalowaną odległością, może być teraz ponownie oceniona pewna Uczba bieżąco akceptowanych praktyk wybuchu. Obejmują one zalecane współczynniki prochu, stosunki odległości do obciążenia, Uczby ładunków na opóźnienie, czasy opóźnienia na odległość między otworami wiertnćczymi i tak dalej.

Zaletą pomiaru jednoaadunkowej słabej fali uderzeniowej /zgodnej zarówno w superpozycji czasowej Andersona i ulepszeniu splotu bieżących częstotliwości / jest to, że grunt w badanym punkcie pomiarowym może być dokładnie w^^rcowany dla impulsu dostarczanego w specyficznym położeniu na terenie kopalni, tj. specyfika ι^Ιθ^ι^ i geommtrii nadkładu nie muszą być znane, ponieważ wszystkie zmienne są zawarte w dokładnie mierzonej słabej fali uderzeniowej.

3ako zalecane wykonanie wynalazku, dla ułatwienia przenoszenia i wykorzystania tej nowej technooogii przez zespoły robocze, oprogramowanie Jest właściwie zrea^żow^i^ne na komputerze osobistym, skutkeem czego realizacja w taj dziedzinie jest oczywiście ułatwiona i personel wykonujący operacje wybuchowe może być ławo wyszkolony w zastosowaniu eprzętu, software^ i procedur pomiaru, analizy, przewidywania, mnit^aa ii^iac J i i sterowania.

Wynalazek zapewnia więc sposób, dzięki któeemu drgania powierzchniowe i zakłócenia w powwetrzu, wywołane przez operację wybuchu, mogą być dokładnie analizowane, przewidywane i sterowane, Wynalazek zapewnia również środki do optymaliz8Cji okresów opóźnienia mędzy zapłonem poszczególnych ładunków lub grup ładunków dla wytwarzania przebiegów oscylacyjnych o wymaganych częstot lówościach, przy minima:), izacc i innych, nie pożądanych częstotliwości.

W uzupełnieniu do powyższego, sposób według wynalazku zapewnia również środki do obliczania okresów opóźnienia między zapłonem poszczególnych ładunków lub grup ładunków w operami wybuchu wielu ładunków w celu optymelizacji eaterilłu nadkładu usuwanego przy mini^ϋζίυοιί uszkodzeń otaczających konst t^ukcc i. W szczególności sposób określa okresy opóźnienia, które zenieJtzlją drganie niskoczęssotliwości powodujące uszkodzenie otaczających konstrukcji przy ealsyyelizacji drgań o większej częstotlówości w celu wytwarzania maksymalnego usunięcia nadkładu przez zwiększony rozprysk, spęcznienie lub odlanie.

Termin wybuchowy jest używany w tym opisie w szerokee sensie jako znaczący dowolny czynnik stosowany do wytworzenia ołlściwego wybuchu. Μ1£^1ι1 wybuchowy stanowi ładunki o różnych ciężarach do określenia zależnego od częstotlówości wzorcowania ciężaru ładunków. Również może być detonowany co najmniej jeden oielotdUunkowy wybuch, wykorzystujący ładunki o różnych ciężarach i co najmniej jeden opóźniony ładunek.

Przedstawienie domen częstotlówości według wynalazku wskazuje wartości amplitudy drgań Jak również ich rozkład częstotl^wońciowy, podczas gdy przewidywana odpowiedź domen czasu wskazuje wartość amppitudy i czas trwania. Dzięki wynalazkowi uzyskuje się einiealίzlcję drgań gruntu i zakłóceń w powietrzu oraz bardziej skuteczne wykorzystanie energii wybuchowej w strefie wybuchci-we , skutkeem czego poprawia się rozprysk, spęcznienie i odlanie nadkładu .

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.l przedstawia konwencconalną operację wybuchu dla usuwania nadkładu z ziemnego pokładu węgla lub podobnego złoża mineralnego, fig.2 - schemat blokowy proceduralny dla programu kompptera, który może być wyko rzys tany według wynalazku do analizy przewidywania i m.r^i.miaiizacci drgań przy wybuchu i fig.3 schemat blokowy proceduralny dla programu komputera do

156 291 kontroli detonacji elektrycznych układów dla nasadki pocisku według wynalazku»

Jak opisano powyżej, Bureau of Mines USA /Siskind i in/ badało problem uszkodzenia otaczających konstrukcji przez operacje wybuchowe i Ofi^ce of Surface Mining /QSM 1983/ opublikował przepisy dla takich operacji w oparciu o takie badania. Dopuszczone sę trzy metody do określania podatności. W szczególności w operacjach przeprowadzanych w kopalniach odkrywkowych jedna metoda ogranicza maksymalną szczytowy prędkość /PPV/ częstek przy najbliższej ίίοηθίπΛ©! do następujących wartości:

3,175 cm/eek D 91,44 m

PPV< 2,54 cm/sak, 91,44 m i 0 5 1524 m /1/

1.905 cm/sek D > 1524 m gdzie: 0 jest odległością do konstrukcji.

Podczas gdy jest konieczne dokonanie poprawek dla sprawdzenia powyższej prędkości PPV, nie jest potrzebne branie pod uwagę częstotliwości wywołanej przez drgania.

Druga metoda umoożiwia określenie maksymalnego ciężaru. W ładunku, który może zapalić ^się przy zastosowaniu 8 miliekunnoowego okresu opóźnienia między zapłonem poszczególnych ładunków. Wyrażenie jest:

W - /D/Ds/² /2/ gdzie: D jest równe odległości do najbliższej kons^ok© i 1 Ds jast równe 50,55,65 dla zakresów odległości danych w równaniu /1/. Przy zastosowaniu tych wyrażeń jest zapewnione, że prędkości PPV z równanie /1/ nie zostanę przekroczone i dla zapewnienia tego zostaje zachowane wyrażenie.

W uzupełnieniu do powyższego trzecia metoda umoożiwia pomiar prędkości PPV, która jest zalezna od częstotliwości jak pokazano poniżaj.

0,4762 cm/sek /1Hz 4: f -ij 4Hz/

1,905 cm/sek /4Hz © 11,25Hż/

PPV /^f/ $ . /3/

0,1694 cm/sek /11,25Hz <2 f < 30Hz/ ' '

5,08 cm/sek / f > 30Hz/

Równania /3/ były uzyskane z krzywych opublikowanych przez OSM i przemienione w wyrażenia matematyczne. jeżeli zespół może wykazać przez analizę pomiarów, że może dokładnie zmierzyć lub przewidzieć prędkość PPV przy zastosowaniu ładunków o większych ciężarach i nie przekracza powyższych poziomów, może on swobodnie stosować ładunki o większych ciężarach .

Niniejszy wynalazek przewiduje amplitudę, częstotlwwość i czas trwania drgań wynikłych z wielokrotnych operami wybuchu ładunku. W szczególności niniejszy wynalazek wykorzystuje pojedyńczy ładunek /wzbudzenie impulsowe/ dla wytwarzania drgań w ziesi w wybranym miejscu. W wybranych punktach otaczających lojjnrńczr ładunek mierzone sę drgania ziemi i oblcczana jest słaba fala uderzeniowa lojenrńjzjgo ładunku. Przy wykorzystaniu słabej fali uderzeniowej pojedyńczego ładunku, uzyskiwanej z pomiarów pojedyńczego ładunku, niniejszy wynalazek zapewnia przewidzenie reakeci w postaci drgań przy wieloładunkowej operami wybuchowej posiadajęcej różne czasy opóźnienia między detonację poszczególnych ładunków. To przewidywanie jest przeprowadzane w domenie jzęstotliwości i obejmuje skutki znacznego przemieszczenia, odpowiedzi nieliniowej.

Wynalazek wykorzystuje teorię splotów, w której reakcja w postaci drgań w domenie czasu jest wyrażona przez:

/4/

Vj/t/ » i-i/t/w \j/t/ ^Vj/t/ - j/t/* \j/«/

W powyższych równaniach V jest odpowiedzię w postaci drgań i jest impulsem wzbudzenia, h jest funkcję przenoszenia, t jest czasem, wskaźniki i oraz j przedstawiają ipjjrfćczne położenia pomiarowe i « oznacza splot. Te równania mogę być tΓansioamowane poprzez transfommatę Fouriera do domeny czę^totlZłości dla wytwarzania następujęcych równań: v77?7 - η7?7 a ię“7T7 /5/

Vj/f/ - Iy/f/ · Hjj/f/

156 291 gdzie: f jest częstotliwońcię, _____ oznacza złożoną wielkość 1, . oznacza mnożenie. Powyższe złożone wielkości mogę być przetworzone odnośnie składowych ich wartości i fazy oraz podzielone dla otrzymania następującego równanie w postaci ich wielkości:

V./f/ ^3IZ7T7gdzie: jest współczynnikiem przenoszenia akustycznego, tJ. częścią drgcń w położeniu i, która jest przenoszona do położenia j.

Analiza częstotlwwoścoowa może być przeprowadzona na podstawie mierzonych danych odpowiedzi, uzyskanych w każdym położeniu dla każdego wybuchu ładunku pojedynczego lub wielokrotnego dla zapewnnenia V_A, i , które dadzę oznaczenie strat przenoszenia wraz ze wzrastającę odległościę od wybuchu dla określonego miejsca. Można również zastosować przybliżenie analizy częstotliwoścżowij mierzonych danych w każdym położeniu dla opisu wieloładunkowych efektów wzbudzenia z funkcji przenoszenia układu gruntu. W równaniu /5/ terminy H dla ładunków pojedynczego i wielokronnego sę równe, ponieważ zależę one jedynie od parametrów układu a nie parametrów wzbudzenia dla ciężarów ładunku w podobnym zakresie i uzyskuje się:

V, /f/ SC

Ii /f/ MC /f/

SC /7/

W zwięzku z tym, Jeżeli założy się, ze wzbudzenie pojedynczego ładunku przybliża funkcję lmpulsowę delta Diraca o amplitudzie A ciężaru ładunku, równanie /7/ daje przedstawienie częstżtliwoścżowe wiilołaUonżowego ciągu wzbudzenia I. /f/ skalowanego właściwie ^XMC przez ampUtudę wzbudzenia, która jest stała w badanym zakresie częstotliwości. Odwrotna transfomrnata Fouriera x równania /7/ z powrotem do domeny czasu zapewni znormalizowany, wiilołaUinkowy ciąg wzbudzenia i_1Μθ/t/.

Z powyższego widać, że jest możliwe przewidzenie arnpUtudy, częstotlwwości i czasu trwania ruchu gruntu w specyficznym położeniu dla dowolnej liczby i rozkładu ładunków wybuchowych i czasy zapewnione przez odpowiedź w tym położeniu sę znane dla wybuchu pojedynczego ładunku. W szczególności pomiary sę dokonywane w okreźoGnym miejscu kopalni przez detonację wybuchu pojedynczego ładunku i pomiar reakcj ziemi w wielu położeniach. Na podstawie tych pomiarów Jest możliwe powiązanie ich ze wzbudzeniami wiełoładunkowymi w celu przewidzenia reakcj gruntu w tych położeniach dla wzbudzenie wielotddunkσwigż.

Na fig.l Jest pokazany typowy obszar kopalni odkrywkowej w którym jest konieczne usunięcie nadkładu 10 dla odsłonięcia pokładu 12 minerałów, w szczególności nadkład może zwykle zawierać łupki., piaskowiec lub wapień i pokład 12 minerałów może być zwykle pokładem węgla. Nadkład może być dzielony i rozluźniany przez wybuch i następnie usuwany przez urzędzenia. W pewnych przypadkach jednak jest korzystne, żeby nadkład był usuwany przez odlanie go z pokładu węgla w kierunku strzałek 11 tak, że jedynie minimalna loość materiału musi być fćzycznie usuwana w celu odsłonięcie pokładu węgla. To oczywiście ceniejscα całkowite koszty operacj wydobywaana. Zwykle zostaje wywierconych szereg otworów wybuchowych, które zostają załadowane właściwymi matt!riałaei wybuchowymi i sę one następnie detonowane w uprzednio ustalonej kolejności. Dla przykładu może zostać wywierconych pięć rzędów otworów wybuchowych pokazanych w 13 i oznaczonych przez 1, 2, 3, 4 i 5. Otwory sę zwykle wiercone w jednorodnym układzie, jeden z drugmm w układzie prostok^nnym lub przestawnie w naprzemiennych rzędach tak, że schodki 14 sę wsρpłlinżoie. W zwykłej praktyce jest wywierconych od 1 do 400 otworów /uub więcej/ załadowanych w operacj pojedynczego wybuchu. Otwory mogę zostać naładowane w jednym lub więcej ze.ładowań. Na fig.l sę pokazane dwa oddzielne zeładowania mae^ri-ału wybuchowego 15 zwykle 11,25 do 1800 kg w każdym z oddzielnych załadowań.

W konwennconalnej praktyce ładunki nie sę zwykle detonowane równocześnie. Zamiast tego sę wprowadzane pewne uprzednio określane opóźnienia dla wspoeaaanii uzyskania wymaganego wyniku. Te opóźnienia sę często uzyskiwane za pomocę kżmeinatii elektrycznie wyzwalanych nasadek ładunkowych o wielu różnych uprzednio określonych opóźnieniach wewnntrciyih i urzędzenia wybuchowego zdolnego do zapew^enia opóźnień między różnymi układami nasadek ładunkowych. Ładunki sę następnie wyzwalane jeden w danym czasie, z właściwie stsoowanymi opóźnieniami między każdym ładunkiem.

156 291

Jednym ważnym ulepszaniem niniejszego wynalazku Jest zapewnienie użycia elektrycznych nasadek ładunkowych mających jedynie jedno opóźnienie. Jeżeli jest to wymagane. To znaczy, każdy ładunek Jest ładowany z nasadkę mającą ten sam okres opóźnienie. Te identyczne opóźniania są dość długie /dla przykładu dłuższe niż 100 msek/ tak, że właściwa liczba nasadek Jest wzbudzana przez detonacją pierwszego. To zapobiega odcięciom układów de^onaaci., które mogłyby być spowodowane przez ruch gruntu /np. przerwanie przewodów prowadzących do detonatorów/· Opóźnienia między ładunkami lub grupami ładunków zapalanych razem są wówczas zapewnione w ninl^^jsymm wynalazku albo przez mikrokomputer i właściwe oprogramowanie, albo sekwencyjne urządzenie wybuchowe zdolne do zapewnienia wielu ukłedów o zmiennych opóźnieniach /dla przykładu w przyrostach milseekundowych/ między układam. Zaut^aacce, że przez zastosowanie częstotliwości /odwrotności okresów opóźnienia/, które wytwarzają minimalne drgania, może być zastosowany znacznie większy ciężar -ładunku na opóźnienie niż poprzednio uważano za roOCiwe. Tak więc w iiilθjsryra wynalazku Jest teraz możliwe ławwe ustawienie wielu ładunków w rzędzie, schodkach ltd. w tym samym czasie i Jeszcze nie przekraczać przepisów co do drgań opisanych wczeennee. W związku z tym zastosowanie ładunków o różnych ciężarach na opóźnienie może być uzyskane przez zapewnńenie różnych ciężarów ładunku, różnych ciężarów ładunków na otwór lub dodatkowych ładunków, schodków itd. na opóźnienie i tak dalej.

Powmując się wtedy na to, że w operami wybuchowej w uzupełnieniu do usuwania nadkładu 10 Jest również konieczne zapobieganie uszkodzeniu otaczających budynków, tak Jak przedstawiono w budynku 20, niniejszy wynalazek łatwo spełnia także to wymajgjiθ. Jak wyjaśniono powyżee, sposób według wynalazku obejmuje pierwszy, detonujący, pojedyńczy badany wybuch w wybranym miejscu kopalni i dokonanie pomiarów drgań ziemi co najmniej w Jednym położeniu w bezpośredniej bliskości lub w danym miejscu. Korzystnie pojedyńczy badany wybuch może obejmować Jeden lub więcej otworów, które są naładowane jednym lub większą lcczbą ładunków mat^riałt^w wybuchowych. Pomiary są następnie dokonywane w różnych odległościach od miejsca wybuchu dla uzyskania wystarczających danych do przeprowadzenia sposobu według wynalazku. Po uzyskaniu reakeci gruntu niniejszy wynalazek umoiliiij następnie przewidzenie reakcci dla wielu wybuchów, jak pokazano na fig.l.

W uzupełnieniu do przewidywania reakeci gruntu na wielokrotne wybuchy, sposób według wynalazku zapewnia również elementy do optyroaaizacci usuwania nadkładu przy minimaizacc i uszkodzenia otaczających konstrukkci, takich Jak budynek 20. W szczególności odkryto, że jeżeli są stefowane okresy opóźnienia, korzystnie w zakresie od 15 do 40 milieakund /częstotlb*ości 25-57 Hz/ między poszczególnymi opóźnieniami dla nadkładów w od^^kowych kopalniach węgla, wynikowe wybuchy obejmują zasadniczo większe wzbudzenia wysokoczęstotlwwościowe i wzbudzenia iiskiisęititliwościiwi są wzbudzeniami, które wytwarzają drgania ziem, które powodują uszkodzenie otaczających konssrukkci. To pozostaje prawdziwe dla każdej operacc! wybuchowee, tj. innej niż węgla, chociaż zakres częstotlwwości /czasów opóźnienia/ może zostać zmieniony, o ile jest zapewniane, że pierwotna częstotlwwość wzbudzenia Jest wystarcza jąco wyższa od częstot liwoέcl rezonansowej gruntu /^p^^wotny okres opóźnienia jest wystarczająco krótszy od okresu rezonansu gruntu/ i jest ściśle zgodny z minimum częstotKwości gruntu /antyiezoijise/.

W powołaniu na fig.2 i J zostaną wyjaśnione zalecane procedury analiyyczne i sterowani w sposób bardzo szczegółowy. Teraz nastąpi wyjaśnienie schematu blokowego proceduralnego, pokazanego na fig.2, w którym następuje analiza, przewidywanie i minimalizacja drgań przy wybuchu.

Faza I. Przetwarzanie wstępne mierzonych sygnałów odpowwedzi.

Etap

Numer:

100 - Wyszczególnić parametry przekształcanie danych w cycowa. Parametry przekształcania danych w cyfeowe obejmują szybkość próbkowania, numery kanałów i czas trwania przekształcania danych w cyfrowe. Te parameery są wprowadzane do komputera przez operator i komputer przesyła następnie informację do jednostki przekształcania danych w cyfrOwe /multi12

156 291 programator/'. Szybkość próbkowania informuje komputer, Jak szybko powinien być przekształcany w cyfrowy /w próbkach na sekundę/ każdy sygnał lub kanał danych. Parametr numerów kanału informuje kompptar, które kanały z 16 osiągalnych maa? być analizowane, Parametr czasu trwania wskazuue, Jak długo proces odbioru danych powinien trwać /np. 10 sekund/.

101 - Przekształcić w cyfrowe sygnały odpowiedz-i mierzonych drgań gruntu i zakłóceń w powietrzu. Po rozpoczęciu procesu przekształcania danych w cyfrowe owa on nadal aż do upływu czasu trwania /ustaronego w etapie 100/. Dana sę następnie przenoszone z muutiprogramatora do ^r^pueTa.

102 - Usunęć składowe stałe z sygnałów. Przesunięcie ttaropęędow/ czy stałe przesunię cie każdego kanału Jest nastawiane na zero. Stałe przesunięcie Jest wprowadzane przez sprzęt elektroniczny stosowany do pomiaru sygnałów i nie Jest częścię sygaału drgań gruntu.

103 - Zidentyfikuj rodzaj sygnału, położenie, kierunek, liczbę przebiegu i współczynnik wzorcowania. Wszystkie sygnały przekształcone w cyfrowe w etapie 101 sę uporządkowane według położenia pomiarowego i przekazuję informację o rodzaju sygnału /tj. prędkości przyspieszania/, kierunku /X, Y, Z lub M/, lćczbie przebiegów i współczynniku wzorcowania.

Uwaai: X, Y i Z sę kierunkami prostopadłymi względem drgań gruntu i M określa kanał mikrofonowy.

104 - Początkowe położenie sygnałów przajścriwych w domenie czasu. Zwykle operator zapoczątkowuje etap 101 w kilka sekund przed aktualnmm sygnałem gruntu. Ten etap usuwa kilka sekund danych elektronicznych, które sę urteksztaicane w cyfrowe przed aktualnym badanym sygnałem drgań.

105 - Usunąć zakłócenia następnego sygnału w domenie czasu. Teraz ponieważ początek sygnału jest ustalony prawid-owo w czasie, zakłócenia elektronćczne występujęce w kanale po zaniknięciu aktualnych danych drgań, zostagę ustalone na zero.

106 - Sygnały wzorcowania· Poszczególne współczynniki wzorcowania wchodzęce w etapie 103 sę dostarczane do potzizegótlyih sygnałów.

107 - Scałkować sygnały /jeżeli jest to wymagan/. Każdy mierzony sygnał przyspieszenia jest zwykle całkowany do prędkości, ponieważ prędkość jest dopuszczalnę wielkością w pomiarach przemysłowych dta drgań gruntu. Całkowanie jest przeprowadzane w domenie częstotliwości. Zwykle bezpośrednio mierzna prędkość i sygnały akustyczne nie sę całkowane.

108 - Sygnały okna w domenie czasu /jeżeli sę wym^gan^ Matemmaycznie prawidłowe, wykładnicze, w/ki:adnicze funkcje okna czasowego mogę być dostarczone do przekształconych w isfrow/ dtlsch w tym czasie, w znany sposób, dta ymnlβjszelia wysokeTc-zs 11 lwoscrowych zakłóceń wprowadzanych prz/t urri/t przekształcania danych w cyfrowe. Wymagane sę trzy param'y dta takiego-wykładniczego okna. Sę to wykładniczy współczynnik zaniku, punkt początku okna i punkt końca okna. Te wspó^zyno^! sę wprowadzane przez użytkownika.

109 - Transformata Fouriera sygnałów domen w złożone sygnały domen częstotlwwości /jeżeli jest to wymraaal/. Szybka Transformata Fouriera /FFT/ Jest przeprowadzana we wszystkich sygnałach domen czasu dta wytwarzania złożonej r/prezenlacii domen częstotlww-ści każdego sygnału /wartość i faza//. Atgorymm FFT jest dobrze znany i dopuszczany pryey fachowców zarówno w dziedzinie inżynierii jak i nauki komputo/owi//.

110 - Wyi;reśl sygnały odpowiedzi w domenach czasu i/uub złożonych c^^sti^tiwości /Jeżeli jest to wymmaaan/. Sygnały mogę być wykreślone w domenie czasu i/uub częstotliwości.

111 - Zachowaj sygnały odpowiedzi na środku pamięciowym. Przekształcone w cyfrowe sygnały mogę być t/ray zachowane dta zmiany zatOotr^iania w programie.

Faza II. Normmaizacja jednego riertrnego sygnału odpowiedzi prz/y inny:

A: WySdtθltnl/ prawdziwego sygnału wzbudzenia dla porównania z syntezowanym sygnałem wzbudzenta.

B: Skalowanie ciężaru ładunku, odległości, kierunku itd.

120 - Odczytaj dwa sygnały odpowiedzi ze środka pamięciowego. Owa poprzednie pry/kształcone w cyfrowe 1 yachrwal/ sygnały sę odczyt-wane ze środka pamięciowego. Κθβ{:^βΓ

156 291 następnie sprawdza oba parametry przekształcenia w cyfrowe danych sygnałów dla zapewniania, że sygnały sę kompptybbłne.

121 - Ponowne okno sygnałów w dom^r^l.e czasu /Jeżeli jest to wymagan/» Okno dostarczane do sygnału w etapie 108 może teraz być zmieniane, jeżeli jest to pożądane.

122 - Transformata Fouriera sygnałów domeny czasu w złożone sygnały domeny częstotliwoścl /jeżeli jest to wymagane. Sygnały domeny czasu są przetwarzane w złożone sygnały domeny częstotliwości.

123 - Wykreśl sygnały w domenie czasu i/lub złożonej częstotlwwości /jeżeli jest to wyi^ag^· Oba sygnały mogą być wykreślone jako amplituda sygnału w funkcji czasu 1/lub wartość widma sygnału i fezy w funkcji częstotliwości.

124 - Transformata Fouriera sygnałów domeny czasu w złożone sygnały domeny cząstotlwyości, Oba sygnały domeny czasu są transformowane w złożone sygnały domeny częstotyiwości.

125 - Podziel jeden sygnał przez drugi dla uzyskania wzbudzenia lub skalowanego sygnału. Ten podział w domenie czę^tottl-wości usuwa /niitluJt/ wpływy jednego sygnału na drugi. Iloraz jest iieloładukkiwyr sygnałem wzbudzenia, jeżeli dzielna jest iitlotaduπkową odpowiedzią i dzielnik jest jednoładunkową odpowiedzią /SC/. Jeżeli oba sygnały są z podobnych wybuchów, np. wybuchów SC, wówczas Iloraz przedstawia badany skalowany sygnał.

126 - Odwrotna transfomata Fouriera złożonego sygnału domeny częstotliwlści w sygnał domeny czasu. Ten etap jest odwrotnym procesem etapu 122. Jednakże w zalecanym wykonaniu jedynie sygnał 'Hoaazu jest transformowłπy odwrotnie w domenie czasu. Sygnały dzielnika i dzielnej domeny czasu są uzyskiwane ze środka pamięciowego, jeżeli jest to wymagane.

127 - Usunąć bieżące okno domeny czasu z sygnału /jeżeli jest to wymagane. Sygnał ihjn^zu jest teraz w domenie czasu. Zawiera on charakterystyki okna dostarczane do sygnałów dzielnika i dzielnej w etapie 108 i 121. Okno może być usuniąte z sygnału ihjn^^u w tym punkcie, jeżeli jest to wymagane.

128 - Usunąć zakłócenie nastąpnych danych z sygnału /jeżeli jest to iymałgłe/. Zwykle ostatnia cząść sygnału iloaazu jest szumem elektronicznym. Ta cząść sygnału może być usuniąta. Jeżeli jest to wymagane.

12S - Wykreśl sygnał w domenach czasu i/uub złożonej częstotliwości. Sygnał ihjn^^u może teraz być wykreślony w domenach czasu i/uub złożonej częstotliwości.

130 - Zachowaj sygnał na środku lαriąiiowyr /Jeżeli Jest to wymagane. Sygnał lfocazu może teraz być zachowany i później użyty, jeżeli jest to wymagane.

Faza III. Synteza sygnałów wzbudzenia i przewidywanie odpowiedzi dla minimmaizacci drgań i zakłóceń.

140 - Odczytaj jeden jednoładunkoik sygnał odpowiedzi za środka paIrięiiowtgo. Ten sygnał jest zwykle wytwarzany w fazie I, chociaż komputer w rzeczywistości przyjmuje dowolny sygnał .wytwarzany przez układ.

141 - Znormmaizuj jβdnołθdunkowk sygnał odpowiedzi przez właściwe współczynniki skalowania ciężaru ładunku określone z fazy II. Sygnał odczytany w etapie 140 jest norma^zowany dla uwzzgędnienia skalowania ciężaru ładunku. Wsppłczynnik skalowania ciężaru ładunku Jako funkcja częstotliwoέci- Jest określony w fazie II Jako Horaz z podziału dwóch jednoładunkowych sygnałów różnych ciężarów ładunku.

142 - Wybierz najteps^t propozycje izęstotliwości wzbudzenia dla minimałizacii przewidywanej ΙίηίοΝ^ odpowiedzi· wieloładunkoiej z minimów /ant ytθzonantt/ krzywej odpowiedzi jθdnlłθdunklwej powyżej dlriiująitgl zakresu częstotHwości ldpowiedzC. Określ najlepszy czas opóźnienia do zastosowania dla liniiwθgl wybuchu wielołθdnnliwegl przez zbadanie wykresów dlrti częstotliwości cnormalCfowanegl sygnału odpowiedzi jθdnoładuπkoiej i wybranie cząstotiwwości minimalnej odpowiedzi /minimalny aitkrezln8ns/. Optymalny lnniwwy czas opóźnienia Jest odwrotnością tej częstotliwości.

156 291

143.-144 - Otrzymaj optymalny sygnał wzbudzenia dla minimalizacji niepożądanej odpowiedzi w postaci drgań albo przez 143 albo 144.

143 - Odczytaj sygnał wzbudzenia ze środka pamięciowego albo z fazy II jak obliczony ze zderzonych sygnałów albo z fazy III jak poprzednio syntezowany. Sygnał wzbudzenia stosowany do przewidywania wieloaddnnkowych drgań gruntu może być sygnałem wzbudzenia zachowanym w etapie 130. Możnaby wybrać ten sygnał, jeżeli chce się potwierdzić wyniki uzyskane w fazie II programu lub jeżeli chce się użyć sygnału jednoaddunkowego z innego położenie dla przewidzenia wieloładunkowej odpowiedzi w nowym położeniu w związku z tym samym wzbudzeniem.

144 - Syntezuj sygnał wzbudzenia przez» 144/a - Wytwórz okresowy sygnał domeny czasu, złożony z przebiegu sinusoidalnego o podstawowej częstotliwości. Wprowadź właściwie ważone i uzgodnione w fazie podharmoniczne i harmoniczne dla uwzględniania efektów nieUniowych.

Sygnał okresowy jest wytworzony dla podstawowej częstotliwości wzbudzanie. Sygnały okresowe o częstotlwwościach podharmonicznych i harmonicznych podstawowej sę następnie właściwie tworzone i iwazone, zgodnie ze specyficznę analioowaną sytuację. Sę one dodawane do podstawowej, uwzględniając właściwą fazę każdej względem podstawowej, zgodnie ze specyficzną analizowaną sytuacją.

144/b - Transformata Fouriera syntezowanego sygnału wzbudzenia i lirmalizowanelo sygnału odpowwedzi jedniładunkooej dla złożonej domeny częstotliwości. Oba sygnały domen szacu są traπfiormowαlj w złozone sygnały domen częstotliwości.

144/c - Wybierz trzy najlepsze podstawowe częstot lwwości wzbudzenia dla ιηίηίΓηθΙίζα^ i odpowiedzi lielinίowej. Analizuj normalizowany sygnał odpowiedzi j©dnitadunkowej z sygnałem wzbudzenia wytwarzanym w 144/a w podsuwonym badanym zakresie częstotliwości. Wybiec trzy najbardziej podstawowe cgęstotlOwości dla minimaaizacci odpowiedzi nijlinioweJ.

144/d - Wybberz optymalną częstotiwwość podstawową stosowaną w przewidywanej odpowiedzi oijlit^dulkioee. Ootmum spośród llπiowych lub nijllniowych najlepszych częstotlOw^iści wzbudzenia z 142 lub 144/c jako właściwych lub inna dowolna badana CiąstitlOwość może być wybrana do zastosowania z syneezowanym wieioł8Ulkiowym sygnałem wzbudzenia.

144/e - Zastosuj właściwe skalowanie ciężaru ładunku. Zależnie od częstotHwości skalowanie ciężaru ładunku, uzyskiwane w etapie 125, jest dostarczane w tym czasie do syntezowanego sygnału wzbudzania.

144/f - Zastosuj właściwe wspóóczynniki kształtowania domen czasu Jak otrzymana z oisθrwaαji fazy II. Wówczas gdy ciężer ładunku na opóźnienie Jest zmieniony w układzie wybucho wym, ammlituda syntezowanego sygnału wzbudzenia musi być ukszttłiowana w czasie dla uwzględnienia tej zmiany. Ukształtowanie może być poprawione przez wykorzystanie poprzedniego doświad czenia operacyjnego uzyskanego z analizy aktualnych sygnałów /jak wyjaśniono w etapie 125/.

145 - Optymalne wzbudzenie okna i znormalizowane sygnały odpowiedzi jednoładunkowej w domenie czasu z takim samym ważeniem /jeżeli jest to konieczne/. Okno stosowane tutaj Jest podobne do okna stosowanego w etapach 108 i 121.

146 - Transformata Fouriera optymalnego sygnału wzbudzenia i gloryθlioowanjgo sygnału odpowiedzi jednoładunkioej dla złożonej domeny częstotliwości. Ten proces wykorzystuje ten sam podprogram programu FFT jak wykorzystywany w etapie 109.

147 - Pomnóż optymalny sygnał (wzbudzenia przez znormalizowany sygnał odlov»Oedz± jednoładunkowej dla uzyskania przewidywanej minimalnej odpowiedzi wielotBdunkióej. Te dwa złożone sygnały są mnożone /łączone/ w domenie częstotlwwości dla wytwarzania przewidywanej minimalnej odpowiedzi wielotadunkioej .

148 - Odwrotna transformatora Fouriera przewidywanego, złożonego sygnału odpowiedzi domeny częs^l^wości w sygnał domeny czasu. Ten etap trans formuje wynik etapu 147 w domenę przy użyciu odwrotnej transformaty FFT.

149 - Usuń okno z przewidywanego minimalnego sygnału odpowwedzi oijlotaUunkowjj /eeżeli jest to konieczne/. Okno dostarczane do sygnałów w etapie 145 może teraz być usuń ięt^e. Jeżeli Jest to konieczne.

156 291

150 - Wykreśl znormalizowany sygnał odpowiedzi JednoładunkoweJ, optymalny sygnał wzbudzenia i przewidywany minimalny sygnał odpowiedzi wlelołddunkowej w domenie czasu i/uub złożonej częstotliwości /Jeżeli Jest to wyrnaggae/. Operator ma możliwość wykreślenie przewidywanego sygnału zarówno w domenach czasu i częstotliwości.

151 - Zachowaj sygnały syntezowane wzbudzenia i przewidywanej odpowiedzi na środku pamięciowym dla zMany porównań i mooyfikacji w oparciu o mierzone wzbudzenia wieloładunkowe pola i odpowiedyi. Przewidywany sygnał może być zachowany dla dalszej analizy.

Wyjaśnienie schematu blokowego proceduralnego /fig.3/. Oetonacja sterowana komputerem elektrycznych układów dla nasadki ładunku.

200 - Określ geometrię, regulację w czasie i sekwencję parametrów układu wybuchowego. Układ wybuchowy jest wprowadzany do układu komputera poprzez wy4wietlani/ graficzne. Otwory wiertnicze sę wprowadzane rzędami i kolumnami. Każdy otwór wiertniczy może zawierać wiele ładunków /pokładowych/. Ładunki detonowane w tym samym czasie sę wprowadzane do tego samego układu wybuchowego. Ostatni wprowadzanym parametrem Jest stały czas opóźnienia między układami.

201 - Oołęcz ręcznie układy nasadki ładunku do skrzynki zaciskowej układów. Układy wybuchowe sę dołęczone do systemu komputera. To jest etap ręczny i jest on realioiwanr po włączeniu sprzętu i samoczynnym przebadaniu dla zapewnienia bezpiecznego działania systemu.

202 - Sprawdzić układy wybuchowe dla stanów rozwarcia, zwrcia lub urzecięz/nia. Ostrzec strza^Nego i zakończyć procedurę wybuchową, gdy sę wykryte któreś z tych stanów. Wydrukuj tablicę stanów układu. Każdy układ wybuchowy jest sprawdzany dla stanów rozwarcia, zwarcia i urzeciązenia. Rozwaacie wynika z iyłąjz/iia przewodu. Zwarcie wynika z przecięcia przewodów. Prz/ciąż/ii/ wynike ze zbyt wielu nasadek ładunku dołączonych do pojedyńczego układu. Jeżeli odkryto dowolny z tych stanów, komuter uniemo0liii detonację dowolnego układu aż do korekeci tego stanu.

203 - Jeżeli układy przechodzę badania, wprowadzić słowo zabezpieczające dla zapoczątkowania zlćczania w tył detonacci wybuchu. V celach bezpieczeństwa procedura wybuchu może być przerwana w dowolnym czasie podczas zlcczania w tył przed detonację. Jeżeli wszystkie układy wybuchowe stosowane w systemie przechodzę kontrolę ukłedowę, wybuch Jest przygotowany do detonaaci. W celach bezpieczeńswwa użytkownik musi wprowadzić słowo zabezpieczające do kompuuera przed rizρoczęjtee przez kompuuer s/kwe/iji detonaaci. Wymagane słowo zabezpieczające zapobiega przedwczesnej detona^i wybuchuo Po wprowadzeniu słowa zabezpieczającego komputer rozpoczyna sekwencję zlcczenia w tył. Podczas zlcezania w tył, detonacja wybuchu może być przewana przez naciśnięcie dowolnego x przycisku na klawiaturze koeputera.

204 - Jeżeli nie ma przerwania, wybuch jest detonowany na końcu zliczania w tył.

Jeżeli zlćczanie w tył nie zostaje przerwane, wybuch jest detonowany na końcu sekwa^ci zlcczania w tył. Zliczanie w tył trwa w przybliżeniu 10 sekund. Jak widać w zwięzku z tym, niniejszy wynalazek zapewr^i-a wiele zalet. Szczególnie zapewnia on dla specyficznych miejsc sposób pomiaru, analizy przewidywania, ιηΐηίιηθίίζθ^i i sterowania drganiami gruntu oraz w powietrzu, wywołanymi przez operacje wybuchu w nadkładzie, takm jak kopalnie odkrywkowe. Badania terenowe zweryfikowały ten sposób uzyskiwania wskaźników drgań nadkładu i charakterystyk zakłóceń w powietrzu w badanych położeniach w pobliżu kopalni, wybierając optymalną częstotlwwość wzbudzenia dla minimalizacci drgań, mierząc i syntezując wielołyUikiow/ sygnały, wzbudzenia dla i amρUitudr drgań i czasu trwania oraz sterując częs tot lwością, dokładnie przewidując wi/lolddnniową odpowiedź w postaci drgań zarówno w domenach czasu jek i częs^i^wości oraz dokładnie sterując detonacją wybuchu dla uzyskania przewidywanego stero wania drganiami przez minimalizację energii drgań promieniowanej ze strefy wybuchu /tj. ograniczając energię do strefy wybuchu/ i przez iptrmalizację icezby i wymisrów ładunków dęto nowanych na okres opóźnienia, co dopuszczono w tej technice, uzyskuje sią bardziej skuteczne wykorzystanie energii wybuchu w sam^;| strefie wybuchu dla poprawienia rozprysku nadkładu spęczniania i idl/iaπia. We wszystkich fazach tej techniki, obejmując aktualną detonację wybuchu, oprzyrządowanie i oprogramowanie komputera osobistego może być stosowane w każdym otoczeniu terenu czy biura, W przeciwieństwie do wcześniejszych przybliżeń superpozy^J, domen

156 291 czasu, które skutecznie ograniczają przewidywania do przypadków drgań liniowych napotykanych przy użyciu ładunków o małych ciężarach dla wytwarzania małych odchyleń. Niniejszy wynalazek uczy zastosowania splotu w domenie częstotliwości, poddając rozważaniom drgania nieliniowe, które są często napotykane w ładunkach o dużym ciężarze, dużych powłokach, wykorzystywanych prze operacjach wybuchowych w nadkładzie. Niniejszy wynalazek zapewnia również bardziej bezpośrednie zrozuMenic charakterystyk i skutków działania wieloładυnki~ wego sygnału wzbudzenia w badanym położeniu reakcji. Należy również zrozumieć, jak wyjaśniono wcześniej , że gdy ciężar ładunku na opóźnienie wybuchu wielołddnniowego nie różni sią znacznie od ciężaru masy wybuchu jednoładunkowego, gdy położenie pomiarowe Jest wystarczająco daleko odsunięte od położenia wzbudzenia tak, żeby wytwarzać jedynie małe, ΙίηίΜθ drgania, wówczas optymalny okres opóźnienia częstotliwości wzbudzenia dla liniowegi wybuchu wieloładunkowego można otrzmrnać na podstawie wskaźnika jediiładuikowej, złożonej odpowóedzi domen częstotliwiści bezpośrednio, tj. jest to częstitliwość odpowiadająca minimalnej odpowwedzi /antyΓezoiaisowi/.

FIG. 3 STEROWANA KOMPUTEREM DETONACJA UKŁADÓW ELEKTRYCZNYCH DLA NASADKI ŁADUNKU

KONIEC

156 291

FIG. 2 ANAUZA, PRZEWIDYWANIEIMINIMAUZACJA DRGAŃ PRZY WYBUCHU FAZA I·· PRZETWARZANE WSTĘPNE MIERZONYCH SYGNAŁÓW ODPOWIEDZI.

SYGNAŁU WZBUDZENIA DLA PORÓWNANIA Z SYNTEZOWANYM SYGNAŁEM WZBUDZENIA

B SKALOWANIE CIĘŻARU ŁADUNKU. ODLEGŁOŚCI. KIERUNKU ITD.

T

156 291

FIG. 2 FAZA II-(CIĄG DALSZY)

FAZA III- SYNTEZA SYGNAŁÓW WZBUDZENIA I PRZEWIDYWANIE

FIG- 2 FAZA IIP CIĄG DALSZY)

KAc

156 291

FIG. 2 FAZA III·· (CIĄG DALSZY)

FIG. 2 FAZA III·· (CIĄG DALSZY)

156 291

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz. Cena 3000 zł

Claims (20)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sptsób sterowania operacjami wybuchu wywołującego drgania w formacjach ziem, przy wydobywaniu złoża minerałów lub ich nakładu w trakcie ct najmniej jednej tperacCi, znamienny tym, że detonuje się ct najmniej Jeden określony ładunek wybuchowy /15/ przynajmniej w pierwszym okreśOonym położeniu w badanych nadkładach /10/, przez co wytwarza się sygnał wzbudzenia, mierzy się /101/ drgania gruntu przynajmniej w Jednym okreśOonym ou.'.ożeniu, korzystnie w budynku /20/, różniącym się od pierwszego położenia, przez co w/ęw^rza się sygnały odpowwedzi domen czasu, na podstawie zmierzonych drgań wytwarza się złożone funkcje przenoszenia domen częstotlwwości między badanymi położeniami wzbudzeń i odpowwedzi, przez co wzorcuje się formacje ziemi w pobliżu miejsca wybuchu i łączy się /143, 144/ złożone funkcje przenoszenia domen częstotlwwości z syntezowanymi, wieloładunkowymi, złożonymi sygnałami optymalnego wzbudzenia domen częstotliwości, przez co uzyskuje się przewidywane, wieloładunkowe, złożone odpowiedzi domen częstotliwości.
2. 2. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że detonuje się wiele wybuchów Jednoładunkowych.
3. 3. Sposób według zastrz,2, znamienny tym, że podczas etapu detonowania wielu wybuchów Jednoładunkowych określa się zależne od częstotlwwości skalowania ciężaru przez detonowane wybuchy ładunków o różnych ciężarach.
4. 4. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że detonuje się co najmniej Jeden wybuch wieloładunkowy.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że podczas wybuchu wieloładunkcwógo wykorzystuje się ładunki o różnych ciężarach.
6. 6. Sposób według zastrz.5, znamienny tym, że kształtuje się sygnał wzbudzenia przy użyciu ładunków o różnych ciężarach na opóźnienie.
7. 7. Sposób według zastrz.4 albo 5 albo 6, znamienny tym, że stosuje się w wybuchu wieloładnntrwym co najmniej jeden opóźniony ładunek,
8. 8. Sposób według zastrz.l albo 7, znamienny tym, że podczas etapu pomiarowego uzyskuje się zależne od częstotliwości odległość i kęt, skalowane przez pomiar wynikowych odpowiedzi równocześnie w wielu określonych położeniach,
9. 9. Sposób według zastrz.8, znamienny tym, że weryfikuje się przewidywaną odpowiedź przez kolejny zapłon wielołaUunkoregt, badanego pocisku z opóźnienym ładunkiem.
10. 10. Sposób według zastrz.9, znamienny tym, że moOdflkuje się sygnały wzbudzenia dla uzgodnienia z badanym pociskiem.
11. 11. Sposób według zastrz.l, znamienny tym, że zwiększa się dokładność rzeczywistego okresu detonacji przez to, że stosuje się Jeantcza8ore nasadki opóźniające.
12. 12. Sposób według zastrz.l albo 10, znamienny tym, że w etapie uzyskiwania przewidywanej, wieloładunktrej, złożonej odpowiedzi domen częstotlwwości uzyskuje się wiele takich przewidywań przy użyciu wielu syntezowanych, wielo^ócH^^ch, złożonych sygnałów optymalnego wzbudzenia domen częstotliwości, przez co zapewnia się wiele najlepiej dopasowanych, przewidywanych wyborów zgodnie z parametrami wybranymi dla optymmliz^aj ji.
13. 13. Sposób sterowania operacjami wybuchu w specyficznych miejscach dla pommaru, analizy, przewidywania, sterowania i minimmaizai^ i drgań gruntu i zakłóceń w powietrzu, wywoływanych przez operacja wybuchowa w formacjach ziem, takich jak odkrywkowe kopalnic^o węgla, znamienny tym, że w wielu określonych położeniach wzbudzenia ładunków wybuchowych /15/ w badanych formacjach ziemi wytwarza się impulsy wzbudzajęce przez co wytwarza się

    156 291 sygnały wzbudzenia przez detonację wielu jednoładunkowych wybuchów ładunków o różnych ciężarach oraz określa się zależna od częstotliwości skalowanie ciężaru ładunków, następnie detonuje się co najmniej jederi wielołddunkowy wybuch ładunków o różnych ciężarach i co najmniej jeden opóźniony ładunek, kształtuje się sygnał wzbudzenia przez zastosowanie wieloładunkowego wybuchu ładunków o różnych ciężarach na opóźnienie, mierzy się /101/ drgania i zakłócenia równocześnie w wielu określonych położeniach, korzystnie w budynku /20/, różniących się od położeń wzbudzenia, przez co wytwarza się sygnały odpowiedzi domen czasu i uzyskuje się skalowanie odległości i kgta, zależnych od częstotliwości, na podstawie zderzonych drgań i zakłóceń transformuje się /109/ sygnały odpowiedzi domeny czasu w domenę częstotliwości, przez co wytwarza się złożone funkcje przenoszenia domeny częstotliwości między badanymi położeniami specyficznych wzbudzeń i odpowiedzi oraz uzyskuje się wskaźnńki formacji ziemi w pobliżu miejsce wybuchu, łączy się złożone funkcje przenoszenia domen częstotliwości z syntezowanymi, wieloładunkowyrni, złożonymi sygnałami optymalnego wzbudzania domen częstotliwości, przez co uzyskuje się Hele przewidywanych, minimalnych, wielołauunkowych, złożonych odpowiedzi domen częstotliości i identyfikuje się /144a/ zarówno linoowe jak i nielnnoowe częstotliwości optymalne dla 1^011^31123^1 drgań, przez wybór częstotliwości podstawowych antyrezonansów pierwotnych i zawartych składowych częstotliwości podharmonicznych 1 harmonicznych, wytwarza się /1.440/ właściwę dużę Hczbę syntezowanych, oielo1ddunkooych, złożonych sygnałów optymalnego wzbudzenia domen częsktlioości, przez co zapewnia się wiele najlepiej dopasowanych, przewidywanych wyborów zgodnie z parametrami wybieranymi dla optymeH zacci, syntetyzuje się /145-147/ właściwą dużę lćczbę najlepiej wybranych sygnałów w oparciu o tak zidentyfikowane optymalne częstotliwości, tbsJmując kompeenację skutków nielintowej odpowiedzi przez zawarcie ważonych i uzgodnionych fazowo składowych podharmonicziyjh i harmonie z nych częstotliwości pierwotnej w synteow^i^r^^m wzbudzeniu, stosuje się jednę z przewidywanych, złożonych odpowiedzi domen częstotliwości do określenie optymalnej częstotliwości wzbudzenie wybuchu i okresów opóźnienia, przez co minimalizuje się drgania i zakłócenia o powietrzu, wywoływane przez operacje wybuchowe, zwiększa się dokładność okresu rzeczywistej detona^i przez zastosowanie jednoczasowych nasadek opóźniajęcych, weryfikuje się przewidywana odpowiedź przez kolejny zapłon badanego oltlolaUinkowego pocisku o opóźnionym ładunku i moodfikuje się sygnały wzbudzenia dla uzgodnienia z. badanym pociskiem, przez co minlmalizuJe się drgania gruntu i zakłócenia w powietrzu.
14. 14. Sposób sterowania operacjami wybuchu dla skutecznego usuwania nadkładu podczas operacji wybuchowych w formacjach ziemi, znamienny t y m, ze detonuje się co najmniej jeden określony ładunek wybuchowy /15/ przynajmniej o piewwszym okreś^nym położeniu o badn-iych nadkładach /10/, przez co wytwarza się sygnał wzbudzenia, mierzy się /101/ drgania o co najmniej jednym okreś^nym położeniu korzystnie w budynkach /20/, różniących się od pierwszego położenia, dla wytw&rzania sygnałów odpowiedzi domen czasu, na podstawie zmierzonych drgań w/twsrza się złoż.one funkcje przenoszenia domen częstotliwości między badanymi położeniami &p©cyfic:znych wzbudzeń i odpowiedzi, przez co wzorcuje się formacje ziemi w pobliżu miejsca wybuchu i łęczy się /147/ złożone funkcje przenoszenia domen częstotliwości z syntezowanymi, witłolaUunkooyyi, złożonymi sygnałami optymalnego wzbudzenie domen częstotliwości, przez co uzyskuje się minimalne przewidywane wieloldUunkooe, złożone odpowiedzi domen częstotliwości oraz minimalizację drgań wywołanych przez operacje wybuchowe.
15. 15. Sposób według zastrz.14, znamienny tym, że zwiększa się skuteczność usuwania nadkładu przez zwiększenie ciężaru ładunku na opóźnienie, przez co przywraca się obniżona poziomy drgań w kierunku dopuszczalnych wartości granicznych regułami.
16. 16. Sposób według zastrz.12 albo 13 albo 14 albo 15, znamienny tym, że w etapie wytwarzania złożonych funkcji przenoszenie domen częstotliwości trans formuje się /103/ sygnały odpowiedzi domen czasu w domenę częstotliwości.
17. 17. Sposób według zastrz.16, znamienny tym, że w etapie uzyskiwania przewidywanej oiαłoł9duikowθt, złożonej odpowiedzi domen częstotliwości, identyfikuje się

    156 291 /142/ optymalne częstotliwości wzbudzania, przez co uzyskuje się wymagane drgania i syntetyzuje się /144/ najlepiej wybrany sygnał wzbudzenia w oparciu o takie zidentyfiowwane częstotłWwości optymalne.
18. 18. Sposób według zastrz.17, znamienny tym, że w etapie identyfikacji optymalnych częstotlwwości identyfikuje się zarówno liniwwe Jak i nieliniwwe optymalne częstotlwwości i w etapie syntezowania najlepiej wybranego sygnału dalej kom^ei^si^je się skutki nielińioowej odpowiedzi przez zawarcie /144a/ ważonych i uzgodnionych fazowo składowych podharmonicznych i harmonicznych pierwotnej częstotlwwości w syntezowanym wzbudzeniu.
19. 19. Sposób według zastrz.16, znamienny tym, że w etapie identyfikacji optymalnych częstotlwwości wybiera się częstotlwwości podstawowych antyrezonansów pierwotnych i zawartych składowych częstotlwwości podharmonicznych i harmonicznych.
20. 20. Sposób według zastrz.14 albo 15 albo 16 albo 17 albo 18 albo 19, znamienny tym, że przemienia się przewidywaną, złożonę odpowiedź domen częstotlwwości w funkcję domeny czasu.

    * * *