Sposób i układ do pomiaru względnych zmian koncentracji naprężeń przed frontem ściany wydobywczej.

Dotychczasowy stan techniki

Znany jest z opisu patentowego PL207323 B1 sposób, w którym wykorzystuje się geofony standardowej sieci sejsmoakustycznej ściany wydobywczej, zainstalowane w chodnikach przyścianowych przed jej frontem, w znanych odległościach od skrzyżowania z tą ścianą. Wartość współczynnika α absorpcji wyznacza się na podstawie skumulowanej energii umownej zdarzeń sejsmoakustycznych rejestrowanej przez wspomniane geofony w ustalonych, korzystnie obejmujących jeden pełny skraw ściany, odcinkach czasu oraz przyjmuje odległość geofonów od skrzyżowania jako ich odległość od źródła sejsmoakustycznych impulsów i oblicza tłumienie jako efektywną wartość współczynnika według znanych z fizyki równań wiążących obserwowaną energię fal z odległościami od źródła i z tym współczynnikiem.

Znany jest też z opisu patentowego PL202149 B1 układ do ciągłej kontroli względnych zmian naprężeń w górotworze przed frontem górniczej ściany wydobywczej, który charakteryzuje się tym, że do interfejsów komputera rejestrującego przyłączone są za pośrednictwem linii transmisyjnych nadajniki dołowe wyposażone w geofony zainstalowane odpowiednio w stropie oraz ociosie/pokładzie wyrobiska, przy czym nadajniki te są zasilane z tych linii prądem iskrobezpiecznym. Do oszacowywania stanu względnych naprężeń wykorzystuje się drgania wytwarzane przez pracujący element urabiający kombajnu ścianowego określając izolinie tłumienia tych drgań w kontrolowanym pokładzie lub stropie, a w komputerze dokonuje się obliczenia wielkości i rozkładu względnych zmian tłumienia fali sejsmicznej w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalnych do względnych zmian naprężeń, co umożliwia przedstawienie ich w postaci mapy tomograficznej zawierającej izolinie względnych zmian naprężeń.

Znany jest opisu patentowego PL152339 (B1) układ wielokanałowej przenośnej aparatury sejsmicznej przeznaczonej do kontroli stanu górotworu w rejonie wyrobisk górniczych w celu określenia rozkładu naprężeń w czasie i w przestrzeni oraz rozpoznania niejednorodności złoża metodą aktywnej prędkościowej tomografii sejsmicznej. Układ składa się z mikroprocesowego bloku z wewnętrzną pamięcią statyczną o dostępie swobodnym RAM i programowalną pamięcią EPROM, który połączony jest za pośrednictwem zbiorczej systemowej magistrali blokiem rozszerzonej pamięci RAM z podtrzymaniem bateryjnym, blokiem zegara czasu rzeczywistego, modułem sterującym, który pobudzany jest bezwładnościowym przekaźnikiem oraz blokiem sterującym pomiarami i wielokanałowym blokiem wejść analogowych, do których przyłączone są geofonowe czujniki. Przy czym, blok sterujący pomiarami analogowymi i blok wejść analogowych są połączone ze sobą wewnętrzną magistralą gotowości. Natomiast do systemu magistrali są przyłączone blok sterujący z ciekłokrystalicznym wskaźnikiem i blok transmisji szeregowej, który posiada dwukierunkowe szeregowe wyjście.  

Znane są też metody prześwietlania sejsmicznego z zastosowaniem aktywnej tomografii sejsmicznej oraz pasywnej tomografii sejsmicznej z publikacji pod tytułem „Metody oceny stanu zagrożenia tąpaniami wyrobisk górniczych w kopalniach węgla kamiennego” (2010r.), Praca zbiorowa pod redakcją Józefa Kabiesza, wyd. przez Główny Instytut Górnictwa w Katowicach s.165 - 320.

Znane są z opisów patentowych CN101762830 (B), CN102279410 (A) zintegrowane układy i sposoby monitorowania górotworu poprzez sieć czujników sejsmicznych i sejsmoakustycznych połączonych z bazowym komputerem poprzez sieć Ethernet, które służą do analizowania sygnałów pomiarowych rejestrowanych w układzie przestrzennym oraz do lokalizacji źródła wstrząsu sejsmicznego w monitorowanych wyrobiskach górniczych.

Znana jest też z opisu patentowego CN101581789 (A) metoda wykrywania zaburzeń w górotworze kopalni polegająca na prześwietlaniu sejsmicznym górotworu pomiędzy chodnikami przyścianowymi metodą aktywnej tomografii. W metodzie tej stosowane są trójskładowe sondy geofonowe pomiarowe usytuowane z chodnikach przyścianowych, a jako źródło fal sprężystych służy detonacja ładunku materiału wybuchowego w przeciwległym chodniku. Metoda polega na rejestracji pomiaru rozkładu fal sprężystych w pokładzie węgla przez trójskładowe sondy geofonowe przebiegu fal wzbudzanych w punktach strzałowych. Na tej podstawie analizy tych pomiarów dokonuje się ustaleń dotyczących anomalii geologicznych występujących w górotworze.

Znany jest z publikacji opisu patentowego RU2011112877 (A) sposób monitorowania stanu naprężenia i deformacji masywu górniczego w trakcie przeprowadzania prac górniczych, który charakteryzuje się tym, że proces pomiaru cech charakterystycznych pola fal sprężystych w górotworze jest wykonywany nieustannie wzdłuż trzech osi współrzędnych, z użyciem trójskładowych czujników drgań rejestrujących zmiany parametrów pola falowego oraz ilościowe zmiany stanu naprężenia i deformacji według danych z bezpośrednich i odbitych fal o różnej polaryzacji.

W trakcie wykonywania prac górniczych trójskładowe czujniki drgań rozmieszcza się z dwóch stron wzdłuż wyrobisk przygotowawczych, gdzie dokonuje się monitoringu stanu naprężenia i deformacji, a jako źródło fal sprężystych wykorzystuje się drgania powstające w trakcie oddziaływania części roboczej kombajnu. Z kolei w procesie pomiaru cech charakterystycznych fal sprężystych w górotworze wykorzystuje się metodę prześwietlania sejsmicznego do lokalizacji naprężeń w caliźnie węglowej na wybiegu eksploatowanej ściany.

Znane są też z opisów patentowych EP1085347  (A2), EP0333363  (A2), RU2011142893 (A), urządzenia do sztucznego wzbudzania fal sejsmicznych w celu prześwietlania sejsmicznego górotworu. W urządzeniach tych energia kinetyczna mechanicznych elementów udarowych wyzwalana jest medium pneumatycznym.

Znana jest między innymi z publikacji K.OSET, Z.ISAKOW, S.TRENCZEK, „Rozpoznawanie stanu górotworu za pomocą nowoczesnej aparatury pomiarowej PASAT M” Materiały z XV Jubileuszowego Międzynarodowego Sympozjum Geotechnika – Geotechnics 2012, Materiały Naukowe, Gliwice – Ustroń, 23-26 październik 2012, iskrobezpieczna przenośna aparatura sejsmiczna przeznaczona do prześwietlania sejsmicznego pomiędzy wyrobiskami i pomiędzy otworami, a także do profilowania sejsmicznego podłużnego w wyrobiskach górniczych, do sondowania sejsmicznego oraz do badania górotworu na okoliczność występowania utajonych zbiorników metanu, a także innych gazów. Aparatura przeznaczona jest do okresowo wykonywanych pomiarów sejsmicznych metodą aktywnej tomografii sejsmicznej, które umożliwiają określenie zasięgu stref zagrożonych wstrząsami pokładowymi poprzez prześwietlanie górotworu sztucznie wzbudzaną falą sejsmiczną.

Aparatura złożona jest z modułów pomiarowo - transmisyjnych MPT połączonych z sondami geofonowymi zbudowanymi z trzech geofonów, zorientowanych w układzie prostokątnym odcinkiem kabla ekranowanego dla analogowej transmisji danych. Moduły te wyposażone są w mikrokontrolery z pamięcią FRAM, precyzyjne wzmacniacze instrumentalne ze zmiennym wzmocnieniem, 24 - bitowe przetworniki kompensacyjne z filtrem antyaliasingowym oraz układy transmisji CAN. Każdy moduł zasilany jest z własnej iskrobezpiecznej baterii. Moduł MWP zarządza konfiguracją i transmisją sygnałów z modułów MPT. Jest również zasilany z własnej baterii. Posiada wejście wyzwalające, umożliwiające start pomiarów przy inicjacji za pomocą mikrowybuchu lub mechanicznej, za pomocą udaru młotem Dodatkowo posiada interfejs Bluetooth do komunikacji z modułem PDA, który zawiera oprogramowanie zapewniające konfigurację sesji pomiarowej tj. czasy pomiarów, częstotliwości, wzmocnienia oraz akwizycję danych pomiarowych.

Dane te przesyłane są również za pomocą interfejsu Bluetooth do komputera klasy PC znajdującego się na powierzchni kopalni w celu dalszej ich obróbki. Zasadą pomiaru jest wzbudzenie fali sejsmicznej z jednoczesnym wygenerowaniem sygnału wyzwolenia za pomocą zwarcia lub rozwarcia pętli prądowej. Sygnał ten odebrany przez moduł MWP pozwala na synchronizację wszystkich modułów MPT. Od tego momentu następuje rejestracja fali sejsmicznej. Dane pomiarowe zapisywane są w module PDA. Oprogramowanie narzędziowe w oparciu o zarejestrowane dane, pozwala na wykreślenie sejsmogramów, z których można wyznaczyć czasy wystąpienia fal poszczególnego typu, ich amplitudę, częstotliwość oraz np. wyliczyć prędkość lub przyspieszenie drgań ośrodka. Zabudowanie aparatury i wykonanie pomiarów realizowane jest w ciszy sejsmicznej, co wymaga unieruchomienia ściany, na co najmniej jedną zmianę wydobywczą.

Drukuj E-mail

BIGtheme.net Joomla 3.3 Templates