СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для обеспечения контроля зарождающихся процессов разрушения в массиве горных пород, ведущих к катастрофическим проявлениям, а также для исследования подобных процессов.

Известен способ [1], в котором ведется прозвучивание участка массива сигналами, использующими серии из пачек равномерных импульсов, оценивают эксцесс каждой выборочной составляющей спектров сравниваемых сигналов в различные моменты времени и по его изменению судят об изменении напряженно-деформированного состояния массива.

К недостаткам следует отнести сложность реализации и низкую достоверность, так как при смене частотного промежутка оценки эксцесса могут оказаться неизменными, и ввиду сложности таких спектров непосредственно принятый широкополосный сигнал может быть с низким отношением сигнал/шум, что в результате ведет к ошибкам контроля.

Наиболее близким является способ [2], заключающийся в использовании дополнительных пар схем «усилитель - схема селекции», управление которыми осуществляется вырабатываемыми сигналами управления, величина которых, для последующих схем, зависит от длительности выбросов предыдущей пары. Количество пар схем «усилитель - схема селекции» выбирают из соотношения.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность ввиду того, что в способе не учитывается насыщение схем селекции и усилителей. Так, при выборе отношения сигнал/шум по формуле может оказаться, что сигнал сильно искажен за счет насыщения в парах, в результате чего получена недостоверная и неточная информация.

Заявленное решение направлено на повышение достоверности контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород при выборе прогностических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в прозвучивании контролируемого участка горных пород акустическими импульсами, приеме сигналов, использовании пар схем «усилитель - схема селекции», соединенных последовательно, с управлением, осуществляющимся вырабатываемыми сигналами, величина которых выбирается в зависимости от длительности выбросов предыдущей пары «усилитель - схема селекции», дополнительно определяют напряжение насыщения схем селекции, определяют уровень входного сигнала схемы селекции, выбирают одинаковые значения коэффициента режекции и усиления в парах, причем значение коэффициента усиления k определяют из выражения:

где U_нас-сс - напряжение насыщения схемы селекции;

U_вх - входное напряжение схемы селекции;

р - количество пар схем «усилитель - схема селекции»,

а напряжение насыщения усилителей U_нас-у в парах выбирают из неравенства U_нас-у<U_нас-сс.

Для повышения достоверности контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород необходимо дополнительно определить напряжение насыщения схемы селекции, т.к. по аналитическому выражению [2] теоретически можно найти отношение сигнал/шум для конкретных значений n и k. Однако выбранное конкретное значение k может привести к насыщению схемы селекции и на выходе получим искаженный сигнал далекий от истинного, т.е. недостоверный. Теоретически все сделано верно, но в результате может быть загублена идея использования пар схем «усилитель - схема селекции», что является важным фактом. Для устранения указанных недостатков необходимо учитывать напряжение насыщения схемы селекции, а так же сигнал на входе схемы селекции. Это указывает на то, что предварительно перед использованием аналитического выражения из [2] необходимо определить k - коэффициент усиления усилителя в парах по следующему выражению:

где U_нас-сс - напряжение насыщения схемы селекции;

U_вх - входное напряжение схемы селекции;

р - количество пар «усилитель - схема селекции».

Затем найденные значения k по приведенному выражению подставить в выражение из [2] для определения отношения сигнал/шум. При этом необходимо учитывать тот факт, что напряжение насыщения усилителей в парах должно быть больше напряжения насыщения схемы селекции, т.е. U_нас-у>U_нac-cc. В этом случае можно получить не искаженный, а более достоверный сигнал для ведения контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород. Что в конечном итоге является более правильным при выборе прогностических характеристик разрушения массива горных пород.

Таким образом, органично дополняя известный способ контроля физико-механического состояния массива горных пород указанными действиями, получаем более достоверные результаты, т.к. избавляемся от искажений, которые могут возникнуть при несоблюдении указанных процедур.

В результате могут быть получены более достоверные признаки изменения контролируемого участка массива горных пород, которые могут быть с уверенностью использованы в качестве прогностических.

Литература

1. Патент РФ № 2192657 от 10.11.02, БИ №31.

2. Полож. реш. по заявке №2013106110/28(009055) от 03.2014.