SU1520243A1

SU1520243A1 - Устройство дл определени степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии

Info

Publication number: SU1520243A1
Application number: SU884365184A
Authority: SU
Inventors: Юрий Михайлович Зиновьев; Иван Прокопьевич Розманов; Александр Григорьевич Стороженко; Владимир Максимович Проскуряков; Александр Семенович Бляхман; Владимир Александрович Малашенков
Original assignee: Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика"
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1989-11-07

Abstract

Изобретение относитс к горному делу. Цель - повышение оперативности и точности определени степени удароопасности. Устройство содержит датчик 1, предусилитель 2, фильтр 3, усилитель 4, амплитудный селектор 5, формирователь 6, счетчики 7 и 8, делители 9,10, блок 11 ввода числа импульсов, дополнительные счетчики 12,13, блоки 14,15,16 сравнени , таймер 17, элемент ИЛИ 18, элементы И 19,20,21, индикаторы 22,23,24. Устройство анализирует два параметра процесса акустической эмиссии. К последним относ тс активность процесса эмиссии и показатель амплитудного распределени импульсов. Счетчики 7 и 8 подсчитывают количество импульсов, амплитуды которых превышают установленные уровни A₁ и A₂,A₁Α₂. Содержимое дополнительных счетчиков 12, 13 определ етс числом импульсов амплитуды A₁ со своими коэффициентами пересчета в делител х 9 и 10. Блок 14 сравнивает содержимое блока 11 и счетчика 7 и устанавливает на своих выходах сигналы единица-ноль либо ноль-единица. Аналогично работают блоки 15 и 16. При совпадении всех единичных сигналов на входах элементов И 19, 20, 21 срабатывает один из индикаторов 22, 23, 24. Разрешение на срабатывание элементов И 19, 20, 21 дает таймер 17. Устройство позвол ет повысить оперативность за счет автоматического определени категории удароопасности и определить диапазон значений дл показател амплитудного распределени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано дл прогноза горных ударов при .подземной разработке месторождений полезных ископаемых;

Цель изобретени - повьшение оперативности и точности определени удароопасности.

На чертеже представлена структурна схема устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных датчикЬ 1 упругих колебаний, .предусилител 2, фильтра 3, усилител 4, амплитудного селекто ра 5, формировател 6, перйьй вход которого соединен с выходом усилител 4, а выход - с вторым входом амплитудного селектора 5, первого 7 и второго 8 счетчиков, подключенных входами к перв-ому и второму выходам амплитудного селектора 5, первог о 9 и второго 10 делителей числа импуль- сов, подключенных к первому выходу амплитудного селектора 5, блока 11 ввода числа импульсов, первого 12 и второго 13 дополнительных счетчиков, подключенных к выходам первого 9 и второго 10 делителей числа импульсов первого 14, второго 15 и третьего 16 блоков сравнени , подключенных к выходам счетчиков 7,8,12,13 и блока 11 ввода числа импульсов. Устройство имеет таймер 17, элемент ИЛИ 18, первый 19, второй 20 и третий 21 элементы И, первый 22, второй 23 и третий 24 индикаторы. Выход элемента ШШ 18 соединен с вторым входом элемента И 21, выход которого подключен к индикатору 24, первый вход соединен с таймером 17 и вторым входом формировател . 6. Выходы элементов И 19 и 20 подключены соответственно к первому 22 и второму 23 индикаторам.

Устройство работает следующим образом .

С повышением опасности возникновени горного удара увеличиваетс не только активность, но и возрастает Дол сильных импульсов. Возрастание доли сильных .импульсов находит свое отражение в уменьшении величины показател амплитудного распределени b в зависимости активности акустической эмиссии от амплитудного уровн регистрации, котора , как установлено в шахтных услови х, подчин етс степенному закону вида

Na Ка

-t

(1)

где N - активность акустической

а

К

эмиссии; амплитудньй уровень;

- и b- посто нные.

При определении показател b дл конкретного случа достаточно измерить активности акустической эмиссии одновременно по двум амплитудным уровн м (а и а), а затем произвести расчет по формуле

NO,

b ig 5--/ig-T. i

a, a.

(2)

5

0

5

0

где NQ и N

2.

- средние активности . при амплитудных уровн х а, и а4.

Поскольку по величине показател амплитудного распределени b производ т разделение участков по степени удароопасности, то на практике можно, выбрав посто нным отношение , например, равным 2, использовать более простое соотношение дл оценки показател амплитудного распределени

Ы„

ь . х, , (3)

При 2, если bit,, то b i-2 или если , то Ь 8 и т.д. Поэтому дл того, чтобы определить в каком диапазоне значений находитс величина Ь, достаточно определить в каком диапазоне значений находитс Ь . Датчик 1 упругих колебаний принимает и преобразует упругие импульсы акустической эмиссии в электрические импульсы, которые после предварительного усилени в предусилителе 2, фильтрации в фильтре 3 и усилени в усилителе 4 одновременно поступают на амплитудный селектор 5 и формйро5 ватель 6. В амплитудном селекторе 5 происходит зaпo шнaниe максимальной амплитуды входного импульса на врем его действи . По окончании импульса акустической эмиссии формирователь 6

д в случае, если есть разрешение от таймера 17, вырабатывает короткий импульс, который подаетс на амплитудный селектор 5. Если максимальна амплитуда входного сигнала npeBbmia- ет первый амплитудный уровень а, то импульс возникает на первом выходе амплитудного селектора 5. В случае же превышени максимальной, амплитудой входного сигнала и второго амплитудного уровн а импульс возникает и на первом и на втором выходах амплитудного селектора 5. Первый амплитудный уровень а, устанавливают превышающим уровень сигналов акустических помех, а второй амплитудный уровень а - превышан5щим первый, например, в два раза. Импульсы с первого выхода амплитудного селектора 5 подсчитываютс первым счетчиком 7, а импульсы с второго вькода - вторым счетчиком 8. Кроме того, импульсы с первого выхода амплитудного селектора 5 поступают на входы первого 9 и второго

10делителей числа импульсов, имеющих разные коэффициенты делени . Импульсы с выходов делителей 9 и 10 подсчитываютс первым 12 и вторым 13 дополнительными счетчиками соответственно . Число импульсов, записанное в счетчиках 7,8,12,13 и блоке 11 ввода числа импульсов, непрерывно сравниваетс между собой в блоках 1416 сравнени . В первом блоке 14 сравнени сравниваетс число импульсов , введенное в блок 11, и содержимое счетчика 7. Если число импульсов в счетчике 7 превьппает или равно числу импульсов, записанному в блок 11, то на первом выходе первого блока 14 сравнени устанавливаетс еди- ничньй потенциал, а на втором выходе - нулевой потенциал. В противном случае единичный потенциал устанавливаетс на- втором выходе первого блока 14 сравнени -, а нулевой - на первом. Аналогично работают блоки 15 и 16 сравнени .

Число импульсов, вводимое в блок

11ввода числа импульсов, интервал времени разрешени таймера 17 и козффициенты делени делителей 9 и 10 устанавливаютс исход из следующих соображений.

Предварительно дл данного месторождени устанавливают значени активности акустической змиссии и по- казател амплитудного распределени импульсов, соответствующие различной степени удароопасности. Дл этого по результатам измерений параметров процесса акустической эмиссии в услови х различной степени удароопас-. ности, определ емой апробированными методами, например методом керново- го бурени , значени этих параметров группируют в классы, соответствующие различной степени удароопасности.

s

0

5

0

5

0

5

0

5

Например, дл некоторых месторождений получено, что при средней активности Nc,(a, 0,15 В, коэффициент усилени раз) менее 3 имп за 15 с и любом показателе амплитудного распределени b (расчет по формуле (2)), участок массива горных пород относитс к неудароопасным (категории III). Неудароопасным вл етс также участок, на котором средн активность N,, более 3 имп за

.

15 с, но показатель b более 2. При средней активности NQ, равной 3 имп за 15 с и более, и показателе b 2 участок относ т к опасным по горным ударам, причем если b 1, то участок наиболее опасен (категори I), а если 2 b 7 1, то участок опасен (категори II). Кроме того, экспериментально установлено, что дл получени надежных данных продолжительность измерений должна составл ть 20 мин. В св зи с этим устанавливаетс длительность интервала времени разрешени таймера 17, равна 20 мин, а число импульсов, вводимое в блок 11, равным 240, коэффициент делени блока 9 равным 2, коэффициент делени блока 10 рав ным 4. 1

По окончании заданного интервала

времени на выходе таймера 17 устанавливаетс единичный потенциал, который запрещает работу формировател 6, а также поступает на входы элементов И 19 - 21. В. зависимости от состо ни выходов блоков 14 - 16 сравнени на выходе одного из элементов И 19 - 21 по вл етс единичный потенциал , что приводит к загоранию одного из индикаторов 22 - 24. Например, при категории II удароопасности загораетс индикатор 23, поскольку число импульсов, записанное в первом счетчике 7, превышает число импульсов , введенное в блок 11, и на первом выходе первого блока 14 сравнени единичный потенциал. Кроме того показатель b в услови х категории II удароопасности лежит в диапазоне 2 - 4 и содержимое второго счетчика 8 больше содержимого первого дополнительного счетчика 12, но меньше содержимого второго дополнитель- .ного счетчика 13. Поэтому единичный потенциал присутствует на втором выходе второго блока 15 сравнени и первом выходе третьего блока 16 сравнени . Таким образом, на всех четырех входах элемента И 20 после сра- батьшани таймера 17 присутствуют единицы.

Аналогично в услови х категории I удароопасности загораетс индикатор 22, а в услови х категории III - индикатор 24,

Применение предлагаемого устройства позвол ет повысить оперативность за счет автоматического определени категории удароопасности, а также повысить точность и дойтовер- ность за счет одновременного использовани двух параметров процесса акустической эмиссии и определени диапазона значений дл показател амплитудного распределени ,

Фо;рмула изобретени

Устройство дл определени степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, предусилитель, фильтр.и усилитель, амплитудный селектор , формирователь, первый и вто- рой счетчики, причем выход усилител соединен с первым входом амплитудного селектора и первым входом формировател , выход которого ПОД1СГ1ЮЧеН к

второму входу амплитудного селектора первый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого и второго счетчиков, о т л и- чающеес тем, что, с целью повышени оперативности и точности определени степени удароопасности, оно снабжено блоком, ввода числа импульсов , первым и вторым делител ми числа импульсов, первым и вторым до0

0

5 о

Q

полнительными счетчиками, первым, вторым и третьим блоками сравнени , элементом ИЛИ, первым, вторым и третьим элементами И, таймером, первым , вторым и третьим индикаторами, причем входы первого и второго делителей числа импульсов соединены с входом первого счетчика, их выходы подключены соответственно к входам первого и второго дополнительных счетчиков, выход первого дополнительного счетчика соединен с первым входом второго блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу второго счетчика и второму входу третьего блока сравнени , первый вход которого соединен с выходом второго дополнительного счетчика, первый выход подключен к четвертому входу второго элемента И, второй выход св зан с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым выходом первого блока сравнени , первый вход которого подключен к блоку ввода числа импульсов, второй вход соединен с вькодом первого счетчика, первый выход подключен к второму входу второго элемента, И и первому входу первого элемента И, выход которого св зан с первым индикатором, второй вход соединен с первым выходом второго блока сравнени , третий вход подключен к второму входу формировател , выходу таймера, первому входу третьего элемента И и третьему входу второго элемента И, первьй вход которого соединен с вторым выходом второго блока сравнени , а выход подключен к второму индикатору, при этом второй вход и выход третьего элемента И соответственно соединены с выходом элемента ИЛИ и третьим индикатором.

Claims

Формула изобретения

Устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, предусилитель, фильтр.и усилитель, амплитудный селектор, формирователь, первый и второй счетчики, причем выход усилителя соединен с первым входом амплитудного селектора и первым входом формирователя, выход которого подключен к второму входу амплитудного селектора, первый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого и второго счетчиков, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения оперативности и точности определения степени удароопасности, оно снабжено блоком, ввода числа импульсов, первым и вторым делителями числа импульсов, первым и вторым до полнительными счетчиками, первым, вторым и третьим блоками сравнения, элементом ИЛИ, первым, вторым и третьим элементами И, таймером, первым, вторым и третьим индикаторами, причем входы первого и второго делителей числа импульсов соединены с входом первого счетчика, их выходы подключены соответственно к входам первого и второго дополнительных счетчиков, выход первого дополнительного счетчика соединен с первым входом второго блока сравнения, второй

15 вход которого подключен к выходу второго счетчика и второму входу третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом второго дополнительного счетчика, первый вы2Q ход подключен к четвертому входу второго элемента И, второй выход связан с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым выходом первого блока сравнения, пер25 вый вход которого подключен к блоку ввода числа импульсов, второй вход соединен с выходом первого счетчика, первый выход подключен к второму входу второго элемента. И и первому входу первого элемента И, выход которого связан с первым индикатором, второй вход соединен с первым выходом второго блока сравнения, третий вход подключен к второму входу формирователя, выходу таймера, первому входу третьего элемента И и третьему входу второго элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом второго блока сравнения, а выход подключен к второму индикатору, при этом второй вход и выход третьего элемента И соответственно соединены с выходом элемента ИЛИ и третьим индикатором.