- •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
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
Орт пройден преимущественно в рудном теле, расчлененном в субширотном направлении диоритовыми и сиенитовыми дайками, множеством субмеридиональных тектонических микротрещин. Безрудные включения сланцев и сиенитов сложной конфигурации характерны для северо-восточного кольцевого штрека между ортами № 3 и № 4. Юго-западная часть орта № 4 пройдена в зоне тектонического разлома и трещин сиенито-сланцевого наполнения. Глубина от поверхности 820 м. План участка проведения исследований по регистрации фонового ЭМИ и прогноза динамических проявлений массива гор.–210 м, орт № 4 приведен на Рис. 4 .34. Прибор РЭМИ-2, как известно, предназначен для регистрации средних энергетических характеристик сигналов ЭМИ, возникающих при трещинообразовании горных пород за определенные промежутки времени. В связи с этим, увеличение среднеэнергетического параметра сигналов ЭМИ характеризует увеличение процесса трещинообразования и, следовательно, приближение процесса разрушения горных пород на исследуемом участке.
Рис. 4.34 Участок проведения экспериментальных исследований по измерению уровня сигналов ЭМИ на гор.–210 м, орт № 4.
Методика экспериментальных исследований заключается в следующем. Измерения сигналов ЭМИ проводились на гор. –210, орт 4 м по пикетам. В каждой точке регистрировался уровень сигнала, принимаемый антенной, расположенной в трех взаимно–перпендикулярных направлениях каждым из трех операторов. Время измерений в одной точке достигало 5 – 10 минут. После этого операторы передвигались в следующую точку. На протяжении всего времени измерений (около одного часа) уровни сигналов ЭМИ во всех точках были примерно одинаковы, но более высокие, чем во время предыдущих измерений. В последней точке (т. 5) при положении антенны вертикально был зарегистрирован существенно повышенный уровень сигнала (таблица 4.1.). После фиксации повышенного уровня ЭМИ в т. 5 через 2 минуты произошло динамическое проявление в виде стреляния, очаг которого находился на гор.–280 м, орт № 12 и был зарегистрирован Таштагольской сейсмостанцией.
Таблица 4.1.
Показания приборов РЭМИ-2 (№ 1, № 2 и № 3) перед динамическим проявлением и после него на гор.–210 м, орт 4 рудника “Таштагольский” 15.11.99 г.
Дата измерения |
№ |
Показания прибора по направлениям |
Примечание |
|||
вдоль |
поперек |
вертикально |
||||
15.11.99 г. |
1 |
19 |
18 |
24 |
|
|
18 |
19 |
22 |
||||
16 |
18 |
14 |
||||
2 |
12 |
19 |
18 |
|
||
19 |
19 |
18 |
||||
19 |
18 |
18 |
||||
3 |
18 |
18 |
18 |
|
||
18 |
18 |
18 |
||||
19 |
18 |
18 |
||||
4 |
18 |
17 |
18 |
|
||
18 |
17 |
18 |
||||
19 |
17 |
18 |
||||
5 |
26 |
20 |
46 |
После фиксации повышенного уровня ЭМИ в точке 5 произошло динамическое проявление в виде стреляния |
||
32 |
18 |
48 |
||||
39 |
19 |
48 |
||||
16.11.99 г. |
1 |
12 |
12 |
12 |
|
|
12 |
12 |
12 |
||||
12 |
12 |
12 |
||||
2 |
12 |
12 |
12 |
|
||
13 |
12 |
13 |
||||
12 |
12 |
12 |
||||
3 |
12 |
12 |
12 |
|
||
12 |
12 |
12 |
||||
12 |
12 |
12 |
||||
4 |
12 |
12 |
12 |
|
||
12 |
12 |
12 |
||||
12 |
12 |
12 |
||||
5 |
12 |
12 |
12 |
|
||
12 |
12 |
12 |
||||
12 |
12 |
12 |
||||
Расстояние между очагом разрушения и регистратором составляло величину ~100 м. В таблице 4.1 приведены также результаты повторных измерений сигналов ЭМИ на следующий день после стреляния.
При проведении повторных измерений в этой же выработке на следующий день после стреляния уровень сигналов ЭМИ был в 2 – 4 раза ниже, чем накануне. Таким образом, показано, что перед динамическим проявлением регистрируется повышенный в 2 – 4 раза уровень сигнала ЭМИ для всех видов ориентации приемных антенн.
