Инновационный метод исследования состояния углепородного массива
Сформульовано основні вимоги до інноваційного методу моніторингу вуглепородного масиву – адаптивного. Розроблено конструктивну схему реалізації цього методу, що дозволяє генерувати вібраційно-сейсмічний вплив на масив і оперативно змінювати його відповідно до заданої програми....
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2013
|
| Назва видання: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57243 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Инновационный метод исследования состояния углепородного массива / Ю.М. Смирнов, Б.М. Кенжин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 2. — С. 92-97. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57243 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-572432025-02-10T00:47:54Z Инновационный метод исследования состояния углепородного массива Innovative Method to Study the State of Coal-Rock Mass Смирнов, Ю.М. Кенжин, Б.М. Сформульовано основні вимоги до інноваційного методу моніторингу вуглепородного масиву – адаптивного. Розроблено конструктивну схему реалізації цього методу, що дозволяє генерувати вібраційно-сейсмічний вплив на масив і оперативно змінювати його відповідно до заданої програми. Basic requirements to the innovative adaptive rock mass monitoring method are defined. Design scheme for implementation of this method is developed that enables to generate vibration and seismic impact on the rock mass and to change it quickly according to the program. 2013 Article Инновационный метод исследования состояния углепородного массива / Ю.М. Смирнов, Б.М. Кенжин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 2. — С. 92-97. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57243 550.834:622.12 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України application/pdf Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Сформульовано основні вимоги до інноваційного методу моніторингу вуглепородного масиву – адаптивного. Розроблено конструктивну схему реалізації цього методу, що дозволяє генерувати вібраційно-сейсмічний вплив на масив і оперативно змінювати його відповідно до заданої програми. |
| format |
Article |
| author |
Смирнов, Ю.М. Кенжин, Б.М. |
| spellingShingle |
Смирнов, Ю.М. Кенжин, Б.М. Инновационный метод исследования состояния углепородного массива Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| author_facet |
Смирнов, Ю.М. Кенжин, Б.М. |
| author_sort |
Смирнов, Ю.М. |
| title |
Инновационный метод исследования состояния углепородного массива |
| title_short |
Инновационный метод исследования состояния углепородного массива |
| title_full |
Инновационный метод исследования состояния углепородного массива |
| title_fullStr |
Инновационный метод исследования состояния углепородного массива |
| title_full_unstemmed |
Инновационный метод исследования состояния углепородного массива |
| title_sort |
инновационный метод исследования состояния углепородного массива |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57243 |
| citation_txt |
Инновационный метод исследования состояния углепородного массива / Ю.М. Смирнов, Б.М. Кенжин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 2. — С. 92-97. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT smirnovûm innovacionnyimetodissledovaniâsostoâniâugleporodnogomassiva AT kenžinbm innovacionnyimetodissledovaniâsostoâniâugleporodnogomassiva AT smirnovûm innovativemethodtostudythestateofcoalrockmass AT kenžinbm innovativemethodtostudythestateofcoalrockmass |
| first_indexed |
2025-12-02T07:21:43Z |
| last_indexed |
2025-12-02T07:21:43Z |
| _version_ |
1850380232982265856 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013
92
УДК 550.834:622.12
ИННОВАЦИОННЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
СОСТОЯНИЯ УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА
Смирнов Ю. М.
(Карагандинский государственный технический университет,
г. Караганда, Казахстан)
Кенжин Б. М.
(ТОО «Карагандинский машиностроительный консорциум»,
г. Караганда, Казахстан)
Сформульовано основні вимоги до інноваційного методу
моніторингу вуглепородного масиву – адаптивного. Розроблено
конструктивну схему реалізації цього методу, що дозволяє гене-
рувати вібраційно-сейсмічний вплив на масив і оперативно змі-
нювати його відповідно до заданої програми.
Basic requirements to the innovative adaptive rock mass moni-
toring method are defined. Design scheme for implementation of this
method is developed that enables to generate vibration and seismic
impact on the rock mass and to change it quickly according to the
program.
Данные геологической службы шахт Карагандинского
угольного бассейна свидетельствуют о том, что при расстоянии
между скважинами до 500 м количество выявленных нарушений
составляет 20-30 % от общего числа, а для малоамплитудных
нарушений с амплитудой смещения угольного пласта 0,5-3,0 м
эта цифра значительно меньше.
Статистика по Карагандинскому угольному бассейну свиде-
тельствует о том, что 20 % из общего числа нарушений, неожи-
данно встреченных, то есть не выявленных детальных разведкой,
невозможно пройти лавой без демонтажа оборудования и про-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013
93
ходки новых горных выработок, что существенно снижает эко-
номическую эффективность работы шахты. Таким образом, по-
вышение достоверности геологической информации о малоам-
плитудной нарушенности угольных пластов является актуальной
проблемой горноугольной промышленности.
Своевременный прогноз геологической нарушенности поз-
воляет решать ряд важных задач:
– управлять добычными работами при отработке участков
шахтного поля с установленными тектоническими нарушениями;
– повысить производительность труда путем сокращения по-
терь рабочего времени и простоев оборудования (создания опе-
ративных резервов мощности);
– повысить качество добываемого угля;
– снизить непроизводительные расходы, связанные с прове-
дением бросовых горных выработок;
– повысить технику безопасности путем обнаружения текто-
нических нарушений, являющихся потенциально опасными зонами
по внезапному выбросу газа, пыли и угля.
В настоящее время существует ряд методов прогнозирова-
ния состояния горного массива, основанных на его сейсмическом
просвечивании. Анализ этих методов показывает, что им прису-
щи некоторые недостатки, снижающие в значительной мере
надежность прогнозирования. Это обусловлено неоднородностью
физико-механических свойств массива, как по площади забоя, так
и по глубине. Отражение сейсмических волн при этом осуществ-
ляется с разной интенсивностью и со значительными погрешно-
стями при их регистрации.
Исходя из отмеченного, на первый план, как с научной, так
и с практической точек зрения выходит разработка метода про-
гнозирования на базе новых способов и средств возбуждения
сейсмических сигналов в угольном пласте. При этом следует
иметь ввиду, что для повышения эффективности процесса про-
свечивания массива необходимо:
– производить обработку угольного пласта сейсмическими
импульсами по всей площади очистного забоя;
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013
94
– в качестве средств возбуждения импульсов использовать
вибрационные и пульсационные механизмы, реализующие неод-
нократно и периодически повторяющиеся во времени сигналы;
– обеспечить различные формы импульсов, плавное и неза-
висимое изменение амплитуды, частоты и скважности импуль-
сов.
На основании вышеприведенных требований предлагается
адаптивный метод сейсмоакустического исследования углепо-
родного массива для прогнозирования их нарушенности [1, 2].
Метод заключается в следующем (согласно рисунку 1).
Рис. 1. Структурная схема вибрационно-сейсмического воз-
действия на углепородный массив
Исполнительный орган сейсмоисточника (ИО) получает
энергию от источника энергии (ИЭ) и работает согласно режиму
органа управления (ОУ). Режим задается генератором импульсов
(Г) и усилителем сигналов (УС). Полученный сигнал от ИО пе-
редается на забой угольного пласта (З) в виде различных по фор-
ме и чередованию сейсмических сигналов. Отраженный импульс
регистрируется сейсмоприемником (С) и передается на анализа-
тор сигналов (А).
Обработка угольного пласта, согласно описанной последо-
вательности, производится по всей площади и различными сиг-
налами до появления максимальных параметров отраженных
сигналов на анализаторе. Качественный и количественный анализ
максимальных значений позволит установить степень тектониче-
ской нарушенности пласта, размеры и форму нарушений.
Согласно вышеотмеченному, разработана принципиальная
схема, которая представлена на рисунке 2. Она включает в себя
ИЭ ИО З С
А Г УС
ОУ
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013
95
базовую машину I – это проходческая или выемочная машина,
оснащенная объемным гидравлическим приводом, силовой блок
II, гидравлический блок управления силовым блоком III и элек-
тронный блок управления и регистрации IV.
I – базовая машина, II – силовой блок, III – гидравлический блок
управления, IV – электронный блок управления и регистрации
1 – силовой гидравлический цилиндр; 2 – камера прямого хода; 3 –
камера обратного хода; 4 – плита; 5 – датчик положения; 6 – гидравличе-
ский распределитель; 7 – электронно-гидравлический распределитель
Рис. 2. Принципиальная схема вибрационно-сейсмического
модуля
Силовой блок вмонтирован непосредственно в стрелу ком-
байна и имеет силовой гидравлический цилиндр 1 с рабочими
камерами прямого 2 и обратного 3 хода. На штоке гидроцилиндра
установлен рабочий инструмент в виде опорной плиты 4, осна-
щенный датчиком положения 5. Блок предназначен для генери-
рования и передачи массиву искусственных механических коле-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013
96
баний с изменяющимися амплитудой, частотой, скважностью и
формой импульса.
Гидравлический блок управления также располагается на
базовой машине на рабочем месте оператора. Он включает руч-
ной трехпозиционный гидравлический распределитель 6, питаю-
щийся от объемного гидравлического привода, и электронно-
гидравлический распределитель 7, получающий управляющие
сигналы от электронного блока управления и регистрации.
Блок предназначен для перераспределения потока жидкости
между рабочими камерами силового блока и придания штоку
совместно с исполнительным органом, контактирующим с забо-
ем, заданного закона искусственных колебаний.
Электронный блок управления и регистрации IV состоит из
программатора, работающего по заранее составленной програм-
ме, сигналы от которого поступают в генератор импульсов и ре-
гистратор. Генератор преобразует электронные импульсы от про-
грамматора в электрические и подает их на электронный усили-
тель. От усилителя сигналы поступают на электрический вход
электронно-гидравлического распределителя, который преобра-
зует сигналы в гидравлические и перераспределяет поток жидко-
сти от источника гидравлической энергии между рабочими каме-
рами исполнительного органа.
С другой стороны сигнал от датчика положения 5 подается
на вход навигатора, где устанавливается текущее положение ис-
полнительного органа по отношению к заранее выбранной трех-
мерной системе отсчета. Электронные сигналы от навигатора и
программатора передаются в регистратор, где происходит согла-
сование отрабатываемых программатором сигналов с получен-
ными геофонами отраженных сигналов и одновременная привяз-
ка их к системе отсчета. Сигналы от регистратора передаются на
дешифратор, откуда подаются на записывающее устройство.
В соответствии с изложенным, синтезированная схема рабо-
тает следующим образом. При включении ручного гидравличе-
ского распределителя 6 в крайнее правое положение рабочая
жидкость от источника гидравлической энергии по напорному
трубопроводу поступает в поршневую камеру 2 гидроцилиндра,
из штоковой камеры жидкость удаляется в сливной трубопровод,
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина II), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part II), 2013
97
таким образом, режущий инструмент внедряется в массив и про-
исходит его разрушение с одновременным перемещением ин-
струмента по площади забоя. При включении программатора
сигналы через генератор импульсов и усилитель поступают в
электрогидравлический распределитель, который производит пе-
рераспределение давления рабочей жидкости между рабочими
камерами гидроцилиндра в соответствии с заданной программой.
Согласно этого на режущей кромке рабочего органа генерируют-
ся механические колебания, которые распространяются в массив
и отражаются в нем от различного рода нарушений. Отраженные
сигналы регистрируются геофонами, расположенными в массиве.
Сигналы, поступающие в регистратор от навигатора, программа-
тора и геофонов, сопоставляются, регистрируются их искажения
в каждой точке массива, дешифруются и передаются на запись.
Оператор, наблюдающий за ходом технологического про-
цесса, отмечает искажения и принимает решение по дальнейшей
обработке забоя.
Таким образом, использование в схеме электронного блока
управления и регистрации, силового блока и гидравлического
блока управления позволяет генерировать вибрационно-
сейсмическое воздействие на массив в соответствии с заданной
программой, оперативно изменять ее при изменении условий за-
легания массива, осуществлять мониторинг за состоянием масси-
ва и принимать по осуществлению основного технологического
цикла.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Кенжин Б. М., Смирнов Ю. М. Исследование имитационной
модели взаимодействия вибрационно-сейсмического модуля с
углепородным массивом. / Збірник наукових праць
«Проблеми гірсікого тиску» (ground control in mining). ––
№ 17. –– Донецк. –– 2009. –– С. 58––66.
2. Кенжин Б. М., Смирнов Ю. М. Геофизические исследования
углепородного массива. / Караганда: издательство КарГТУ,
2011. –– 256 с.
|