авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Разработка спектрально-акустического метода контроля изменения напряженного состояния углепородного массива при горных работах

-- [ Страница 3 ] --

При входе горных работ в зону ПГД на 2 м и на 5 м,

таблица 5 это 5 и 6 строки соответственно, происходит дальнейшее нарастание амплитуды высоко частотной части спектра, коэффициент К растет существенно - до 10,7, что говорит о начале резонансной раскачки горных пород.

Сравнение полученных теоретических результатов с практическими в данном случае возможно по коэффициенту К из эксперимента (Ки=3) и расчетного (Кр). Так как по технологии горных работ велось постоянное разбуривание угольного пласта веером шпуров для предотвращения газодинамических явлений, то можно предположить, что зона ПГД ближе чем на 2-3 м к груди забоя приблизиться не могла. Поэтому максимальный коэффициент К, полученный в расчетах принимается 3,36, а измеренный 3,0.

Относительная погрешность K расчетного коэффициента Кв и измеренного Ки составляет:

K=100%*( Кв - Ки)/Кв = 100%*(3,36 – 3,0)/3,36=10%.

Проведенный комплекс исследований показал, что в качестве информативных критериев прогноза изменения напряженного состояния призабойной зоны углепородного массива должны применяться:

-максимум модуля амплитуды низкочастотной составляющей амплитудно-частотного спектра колебаний углепородного массива;

-максимум модуля амплитуды высокочастотной составляющей амплитудно-частотного спектра колебаний углепородного массива;

-энергия колебательного процесса в целом и отдельных составляющих амплитудно-частотного спектра колебаний углепородного массива;

-отношение максимума модуля амплитуды высокочастотной к низкочастотной составляющей амплитудно-частотного спектра колебаний углепородного массива.

Нарастание одного из них следует расценивать, как нарастание опасности развития внезапного выброса угля, породы и газа или горного удара. Снижение же выбросо и удароопасности следует оценивать по снижению значений комплекса таких параметров, как:

- максимум модуля амплитуды высокочастотной составляющей амплитудно-частотного спектра зарегистрированных колебаний углепородного массива;

- энергия колебательного процесса в целом и отдельных составляющих амплитудно-частотного спектра зарегистрированных колебаний углепородного массива;

- отношение максимума модуля амплитуды высокочастотной к низкочастотной составляющей амплитудно-частотного спектра зарегистрированных колебаний углепородного массива.

Критерии выбросоопасности действительны только для конкретного забоя с его горно-геологическими условиями, способами выемки и механизации.

В процессе выполнения исследований спроектирована и реализована в виде опытного образца аппаратура контроля изменения напряженного состояния углепородного массива при горных работах. При эксплуатации аппаратуры спектрально-акустического контроля волновые пакеты (сейсмоакустические сигналы), распространяющиеся в горном массиве, воспринимаются датчиком и поступают в подземный блок, обрабатываются и передаются на поверхность по линии связи в компьютер, производящий спектральный анализ исходного сигнала и осуществляющий реализацию алгоритма прогноза выбросоопасности в автоматическом режиме.

Реализованная в подземном блоке первичная обработка, поступающей от датчика сейсмоакустической информации (преобразование из аналоговой в цифровую, из временной в частотную) и последующее сглаживание спектров, позволяет значительно сократить объем передаваемых данных на поверхность без потери точности;

Полученные критерии контроля изменения напряженного состояния углепородного массива и аппаратура позволили разработать комплексную методику прогнозирования геодинамических и газодинамических явлений в шахтах, объединяя геомеханические сейсмоакустические и газодинамические методы прогноза.

Методика создана для автоматизированного прогноза опасности изменения напряженного состояния углепородного массива в шахтах с применением современной высокопроизводительной горной техники, обеспечивающей высокие скорости подвигания.

В соответствии с методикой разработана структурная схема прогнозирования изменения напряженного состояния углепородного массива (рисунок 7).

В комплекс мероприятий по прогнозу и контролю опасности внезапных выбросов угля и газа и горных ударов входят:

 Структурная схема прогнозирования изменения напряженного состояния-17

Рисунок 7. Структурная схема прогнозирования изменения напряженного состояния углепородного массива.

моделирование процессов изменения напряженного состояния призабойной части углепородного массива и предварительной оценки влияния данного изменения на колебательные процессы генерируемые буровзрывными работами или горными машинами. Определение априорных спектрально-акустических критериальных показателей опасности развития внезапных выбросов или горных ударов;

текущий сеймоакустический контроль напряженного состояния призабойного массива, его выбросоопасности и удароопасности по АЧХ зондирующего сигнала при техногенном воздействии на призабойный массив и по акустической эмиссии массива;

текущий контроль газодинамической активности призабойной части угольного пласта на основе регистрации изменения концентрации метана в рудничной атмосфере и расхода воздуха в призабойной части горной выработки;

текущий контроль изменчивости физико-механических свойств (прочности, упругости и коэффициент газоотдачи) угольного пласта по трассе подвигания горной выработки экспресс методом прочностномером П-1;

текущий прогноз опасных зон, газодинамических явлений комплексным сейсмо-геомеханическим методом (по раздельным и комплексным критериям);

контроль эффективности противовыбросных и противоударных мероприятий, рекомендации по способам предотвращения газодинамических явлений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-исследовательскую работу, содержатся результаты теоретических и экспериментальных исследований, совокупность которых может квалифицироваться как решение актуальной научной задачи разработки метода и аппаратуры автоматизированного контроля в режиме реального времени изменения напряженного состояния углепородного массива в зонах ведения проходческих горных работ, обеспечивающих повышение информативности и надежности прогнозирования степени опасности горных ударов и внезапных выбросов.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации работы заключаются в следующем:

1) разработана физико - математическая модель и алгоритмы расчетов формирования и развития акусто-вибрационных процессов в углепородном массиве в зоне ведения горных работ при наличии влияния зон повышенного горного давления, зон трещиноватости и ряда других нарушений. Модель и алгоритмы позволяют проводить моделирование и анализ колебательных процессов, их амплитудных, энергетических и спектральных характеристик в плоскости геологического разреза и зоны влияния горной выработки;

2) установлены закономерности влияния горной выработки, строения и состояния угольного пласта и вмещающих пород в зоне ведения горных работ на структуру, спектральный состав, амплитудные и энергетические характеристики регистрируемых колебаний. Полученные закономерности показывают тесную взаимосвязь формы и параметров амплитудно-частотных спектров с мощностью и свойствами угольного пласта, параметрами горной выработки и степенью нарушенности горных пород вокруг нее;

3) установлены закономерности процессов фильтрации горной выработкой и углепородным массивом широкополосного источника акусто-вибрационных процессов при различных горно-геологических условиях, физико-механических свойствах угольного пласта и вмещающих пород и параметрах горной выработки;

4) разработаны информативные спектрально-акустические критерии прогнозирования зон и степень их выбросопасности при ведении проходческих работ. В качестве базовых критериев рекомендуется использовать изменение в режиме реального времени полной энергии сигнала, максимума модуля амплитуды в заданном частотном диапазоне, отношение максимума модуля амплитуды высокочастотной части спектра к низкочастотной;

5) разработана аппаратура нового технического уровня и методика сейсмоакустического контроля изменения напряженного состояния в зонах ведения горных работ и прогнозирования выбросоопасности. Сконструированная аппаратура и методика позволяют в режиме реального времени вести контроль изменения напряженного состояния углепородного массива, информировать о входе горных работ в опасную зону и оценивать качество и эффективность проведенных противовыбросных мероприятий.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Гуляев П.Н. Текущий контроль риска газодинамических явлений в угольных шахтах активными сейсмоакустическими методами.//Горная геология, геомеханика и маркшейдерия. Сборник научных докладов. Донецк: УкрНИМИ НАН Украины, 2004, С. 195-199.
  2. Захаров В.Н., Гуляев П.Н., Харченко А.В. Исследование акусто - вибрационных процессов углепородного массива в зонах ведения горных работ. ГИАБ, №6, изд-во МГГУ, 2005, С.69-74.
  3. Захаров В.Н., Харченко А.В., Гуляев П.Н. Исследования энергетических и спектральных характеристик колебательных процессов угольного пласта и вмещающих пород при проходке горных выработок.//Физическая акустика. Распространение и дифракция волн. Геологическая акустика. Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества. Т.1. –М.: ГЕОС, 2005, С. 342-347.

4.Гуляев П.Н. Информативные параметры акусто-вибрационных процессов в зонах ведения горных работ при подземной разработке угольных месторождений. ГИАБ, №6, изд-во МГГУ, 2006, С.140-146.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.