- •Глава 1. Анализ вопроса диагностики напряженно-деформированного состояния в массивах горных пород 7
- •Глава 2. Алгоритмы обработки сигналов электро-магнитного излучения горных пород 37
- •Глава 3. Экспериментальные исследование сигналов электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород и диагностические критерии их разрушения 59
- •Глава 4. Исследования процесса разрушения горных пород на основе регистрации сигналов электромагнитного излучения в натурных условиях подземных горных выработок 84
- •Введение
- •Анализ вопроса диагностики напряженно-деформированного состояния в массивах горных пород
- •Динамические проявления горного давления в массивах горных пород как одна из опасных форм их разрушения
- •Модели разрушения горных пород и основные гипотезы возникновения электромагнитного излучения при разрушении горных пород
- •Методы и средства бесконтактной диагностики напряженно-деформированного состояния массивов горных пород
- •Анализ аппаратных решений для бесконтактного прогнозирования динамических проявлений горного давления
- •Комплекс шахтной автоматизированной аппаратуры «Ангел»
- •Регистратор электромагнитных и акустических сигналов рэмс-1
- •Линейка приборов рэми
- •Анализ систем синхронных измерений и регистрации геомеханической информации
- •1.5.1. Регистратор электромагнитных и акустических сигналов рэмс-1 в составе измерительного стенда
- •1.5.2. Стенд Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта
- •1.5.3. Система синхронной регистрации сигналов эми и механических параметров образцов игд со ран
- •Методы повышения точности аналого-цифровых преобразований
- •Цель и основные задачи исследований
- •Алгоритмы обработки сигналов электро-магнитного излучения горных пород
- •2.1. Модели сигналов электромагнитного излучения горных пород на разных этапах разрушения. Связь параметров сигналов электромагнитного излучения с параметрами разрушения
- •2.2. Обнаружение смены стадии разрушения горных пород на основе обнаружения изменения интенсивности потока импульсов электромагнитного излучения
- •2.2.1. Формулировка задачи обнаружения изменения свойств нестационарного пуассоновского потока импульсов
- •2.2.2. Синтез алгоритма обнаружения изменения свойств нестационарного пуассоновского потока импульсов
- •2.2.3. Пример реализации алгоритма обнаружения изменения свойств нестационарного пуассоновского потока импульсов
- •2.3. Оценивание энергетических параметров сигнала в системе с двумя и тремя уровнями квантования
- •2.3.1. Оценивание энергетических параметров сигнала в системе с двумя уровнями квантования
- •2.3.2. Оценивание энергетических параметров сигнала в системе с тремя уровнями квантования
- •2.4. Выводы
- •Экспериментальные исследование сигналов электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород и диагностические критерии их разрушения
- •3.1. Задачи проведения лабораторных экспериментов
- •3.2. Автоматизированный стенд для синхронной регистрации нагрузки, деформации и эми
- •3.3. Система измерения деформаций на основе датчика измерения перемещений
- •3.4. Датчики эми
- •3.5. Программное обеспечение «аси-м» автоматизированного лабораторного стенда для синхронной регистрации нагрузки, деформации и эми
- •3.6. Лабораторные эксперименты по синхронной регистрации сигналов электромагнитного излучения, нагрузки и деформации
- •3.7. Разработка диагностических критериев разрушения горных пород
- •3.7.1. Разработка способа диагностики разрушения участка массива горных пород
- •3.7.2. Способ прогноза разрушения массива горных пород
- •3.8. Выводы по главе
- •Исследования процесса разрушения горных пород на основе регистрации сигналов электромагнитного излучения в натурных условиях подземных горных выработок
- •4.1. Основные задачи при проведении экспериментальных исследований в натурных условиях подземных горных выработок
- •4.2. Общая характеристика Таштагольского железорудного месторождения
- •4.3. Экспериментальные исследования эми в условиях рудника «Таштагольский» с помощью аппаратуры рэми-2
- •4.3.1. Регистрация процесса разрушения в Орте № 4 горизонт –210м
- •4.3.2. Регистрация процесса разрушения в Ортах №№ 18, 19, 20 горизонт –350м
- •4.4. Регистрационно-диагностический комплекс рдк рэми-3
- •4.5. Экспериментальные исследования разрушения горных пород в натурных условиях подземных горных выработок Таштагольского месторождения с использованием рдк рэми-3
- •4.5.1. Предварительные испытания прибора рэми-3 в условиях Таштагольского месторождения при различных ориентациях антенн
- •4.6. Экспериментальные исследования по диагностике процесса разрушения участка массивов горных пород с помощью аппаратуры рэми-3 на Таштагольском руднике
- •4.7. Выводы
- •Заключение Список литературы
2.4. Выводы
Таким образом, в ходе проделанной работы:
Предложен алгоритм обнаружения смены стадий разрушения горных пород на основе регистрации сопутствующих трещинообразованию импульсов электромагнитного излучения. Алгоритм основан на обнаружении изменения свойств потока регистрируемых импульсов при переходе от одной стадии разрушения к другой. Разработанный алгоритм автоматически подстраивается под характеристики регистрируемого потока электромагнитных импульсов, обеспечивает наперед заданное значение вероятности ложного принятия решения о смене стадий и максимизирует вероятность правильного принятия решения.
Для упрощения практической реализации портативных систем регистрации ЭМИ предложено использовать АЦП с добавочным шумом с двумя и тремя уровнями квантования. Предложены алгоритмы, обеспечивающие близкую к потенциальной точность оценки измеряемого сигнала. В отличие от системы с двумя уровнями квантования при использовании АЦП с тремя уровнями квантования не требуется априорная информации о значении дисперсии аддитивного шума, так как алгоритм автоматически подстраивается по характеристики наблюдаемой смеси сигнала и шума.
Экспериментальные исследование сигналов электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород и диагностические критерии их разрушения
3.1. Задачи проведения лабораторных экспериментов
Известно, что в массивах горных пород при приближении к моменту их разрушения существенно изменяется их напряженно-деформированное состояние (НДС). Однако, измерение напряжений в натурных условиях затруднено, в связи с этим, исследователи используют величину перемещений или деформационные характеристики, аналогичные напряжениям.
В работах [х] показано, что изменению НДС горных пород сопутствует электромагнитное излучение. В работах [х] показано, как меняются характеристики сопутствующего электромагнитного излучения на различных стадиях разрушения горных пород.
Задачей проведения лабораторных экспериментов является:
Обеспечить синхронную регистрацию сигналов ЭМИ, нагрузки и перемещений на различных стадиях нагружения в диапазоне частот до 125 кГц. Для этого необходимо усовершенствовать стенд для обеспечения трехканальной синхронной регистрации механических и электромагнитных характеристик образцов горных пород.
Разработать адаптер для преобразования сигналов инкрементального датчика в непрерывную аналоговую величину, синхронно меняющуюся с перемещением штока датчика в заданном направлении и с заданным коэффициентом масштабирования, а также сформировать двоичный эквивалент положения датчика с последующей передачей по последовательному каналу.
Разработать модуль канала системы АСИ-2 для регистрации продольных перемещений в образцах горных пород при их одноосном нагружении.
Разработать программное обеспечение для хранения, отображения и анализа экспериментальных данных;
Провести экспериментальные исследования на образцах горных пород различного структурно-текстурного состава и анализ результатов исследований при трехканальной регистрации сигналов ЭМИ, нагрузки и перемещений
Выявить взаимосвязи между изменением перемещений и изменениями структуры и параметров сигналов ЭМИ на различных этапах нагружения и на этой основе выявить новые закономерности в сигналах ЭМИ.
На основе полученных результатов разработать диагностические критерии разрушения горных пород