Устройство для оценки напряженного состояния массива горных пород

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистичесиих

Республик

G 01 V 1/24

1аоударотвеиный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

Опубликовано 23. 11. 82 ° Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23 . 1 1. 82 (53) УДК 550,83 (088. 8) 1

В. И. Сбоев и В. И. Востриков

1 :.

4 «<

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО

СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на рудных и нерудных месторождениях для оценки напряженного состояния на глубоких подземных горных предприятиях, в том числе опасных по динамическим проявлениям °

Известно устройство для оценки напряженного состояния горных пород в массиве сейсмоакустическим методом с ударным способом возбуждения сигнала, Устройство определяет время прохождения сигнала между двумя датчиками путем счета импульсов от

l5 кварцевого генератора . с отчетом результатов измерений по цифровым индикаторам и включает первичные сейс- - . мопреобразователи и измерительную аппаратуру(1 ). го

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для оценки напряженного состояния массива горных пород, содержащее сейсмопреобразователи продольной и поперечной составляющей сейсмической волны, соединенные с усилителями-формирователями и блоками измерения-временных интервалов f 2), Однако известное устройство не позволяет автоматически определять отношение скоростей продольной и поперечной составляющей и проводить в автоматическом режиме оценку напряженного< состояния как в точке измерения, так и в пространстве горного массива.

Целью, изобретения является повышение точности и оперативности получения информации.

Указанная цель достигается тем, что устройство для оценки напряженного .состояния горных пород, содержащее сейсмопреобразователи продольной и поперечной составляющих сейсмической волны, соединенные с усилителя97641 ми-формирователямй и блоками измерения временных интервалов, снабжено блоками отношения скоростей продольной и поперечной составляющих сейсмических волн, цифровым векторным анализатором, системой регистрации данных, блоком автоматического управления и системой ударного сейсмического возбужедния, причем выходы блоков измерения временных интервалов 10 соединены с входами блока отношений скоростей продольной и поперечной составляющих сейсмических волн, выходы последнего подключены к входам цифрового векторного анализато- 15 ра, соединенного с системой регистрации данных, а выходы блока автоматического управления соединены с управляющими входами блока измерения временных интервалов, цифрового век- zo торного анализатора системы регистрации данных и входом системы ударного сейсмического возбуждения.

На чертеже представлена струк- турная схема устройства. 25

Устройство состоит из четырех трехкомпонентных первичных сейсмопреобразователей 1, выходы которых соединены соответственно с входами четырех усилителей-формирователей 2 зо .продольной волны и с входами четырех усилителей-формирователей 3 поперечной волны.

Выход каждого усилителя-формирователя 2 и 3 соединен с входами трех блоков 4 измерения временных интервалов, каждый из которых включает два канала обработки продольной и поперечной составляющей сейсмической волны. Каждый выход усилителя- 4в формирователя 2 соединен с входом канала обработки продольной составляющей, а каждый выход усилителя-формирователя 3 соединен с соответствующими входами канала обработки поперечной составляющей. Другие входы каждого канала .соединены с соответствующими выходами усилителейформирователей четвертого первичного сейсмопреобразователя, относительно которого определяется время распространения продольной и поперечной ооставляющей сейсмических волн.

В каждом канале блока 4 измерения временных интервалов выходы схем

5 и 6 управления ключом соединены с входами счетчиков 7 и 8, выходы

4 которых соединены с входами блоков

9 и 1О памяти, а выходы их соединены с входами блока 11 отношений скоростей, состоящего из трех блоков 12 делений, выходы которых соединены с тремя входами блока 13 цифрового векторного анализатора, а выход его подсоединен к системе 14 регистрации данных.

Выходы блока 15 автоматического управления соединены с тремя входами каждого блока 4 измерения временных интервалов, при чем оди н выход подсоединен к схемам 5 и 6 управления ключами, другой подсоединен к счетчикам 7 и 8, а третий — к блокам

9 и 10 памяти; с одним входом блока.13 цифрового векторного анализатора; с входом системы 14 регистрации данных и входом системы 16 ударного сейсмического возбуждения.

В системе 16 ударного сейсмического возбуждения выход блока 17 питания соединен с входом электромагнитного возбудителя 18.

Устройство работает следующим образом.

Механические колебания, возникающие в массиве горных пород, принимаются четырьмя трехкомпонентными первичными сейсмопреобразователями

1, расположенными в пространстве шахтного поля по осям и в центре прямоугольной системы координат, причем расстояние по осям определяется реальными рудничными условиями.

Принятые механические колебания преобразуются в электрические сигналы по трем взаимно перпендикулярным направлениям и передаются усилителямформирователяи 2 и 3,посредством которых производится согласование с первичными сейсмопреобразователями, усиление электрических сигналов, фильтрации, с целью исключения частотной зависимости при определении временных интервалов, формирование модуля мгновенного значения. С помощью сформированных сигналов осуществляется запуск блока 4 измерения временных интервалов.

В каждом интервале блока 4 измерения временных интервалов с поступлением сигнала от центрального (опорного) первичного сейсмопреобразователя,. недалеко от которого размещено ударное устройство системы 16 ударного возбуждения массива, покомпонен5 976 тно начинается счет импульсов заполнения, поступающих с блока 15 автоматического управления, через ключи 5 и 6 и заканчивается по проходу сигнала компоненты от соответствующего первичного сейсмопрвобразователя, расположенного на оси координат. Далее идет счет счетчиками 7 и 8, затемрегистрация блоками 9 и 10. Управление счетчиками 7 и 8 и блоками 9 и 10 1 памяти осуществляется в заданном режиме.от блока 15 автоматического уп.равления.

Информация в цифровой форме с блоков 4 измерения временных интерва- I> лов передается в блок 11 отношенйй скоростей, где производится деление скоростей продольной и поперечной составляющих сейсмических волн в схемах 12 деления по каждой оси. 20

С блока 11 отношений скоростей результаты, полученные для каждой оси, поступают в блок 13 цифрового векторного анализатора, где определяется герметическая сумма отношений 25 скоростей и направление в пространстве.

В блоке 14 результаты анализа регистрируются в цифровой форме и имеется возможность геометрического щ построения результирующей, что позволяет определять ее направление в измеряемом пространстве.

Блок 15 автоматического управления управляет работой блока 4 измерения временных интервалов, блока

13 цифрового векторного анализатора, блока 14 регистрации данных и автоматической системой 16 ударного возбуждения, т.е. синхронизирует gp работу устройства в целом.

Основными особенностями устройства являются высокая эффективность оценки напряженного состояния.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность и оперативность обработки данных для

416 оценки напряженного состояния массива горных пород. формула изобретения

Устройство для оценки напряженного состояния массива горных пород, содержащее сейсмопреобразователи продольной и поперечной составляющих сейсмической волны, соединенные с усилителями-формирователями и блоками измерения временных интервалов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности и опера тивности обработки информации, оно снабжено блоком отношения скоростей продольной и поперечной составляюших сейсмических волн, цифровым векторным анализатором, системой регистрации данных, блоком автоматического управления и системой ударного сейсмического возбуждения, причем выходы блоков измерения временных интервалов соединены с входами блока отношений скоростей продольной и поперечной составляющих сейсмических волн, выходы последнего подклю" чены к входам цифрового векторного анализатора, соединенного с системой регистрации данных, а выходы блока автоматического управления соединены с управляюшими входами блока измерения временных интервалов, цифрового векторного анализатора, системы регистрации данных и входом системы ударного сейсми-ческого возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ваталин Е. С, и др. Оценка напряженного состояния горных пород сейсмическим методом. 1Х Всесоюзная акустическая конференция. И., 1977, с. 9-12.

2. Авторское свидетельство СССР

N 38408b, кл. G 01 V 1/24, 1973 (прототип).