Спосіб оцінки стану призабійної частини гірського масиву та пристрій для його здійснення

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при создании безопасных условий тр уда при разработке выбросоопасных угольных пластов. Известен способ прогноза выбросоопасности призабойной части угольного пласта [1], по которому измеряется изменение концентрации метана в атмосфере выработки. Недостатком данного способа является ограниченность применение его только при проведении выработок буровзрывным способом, низкая оперативность и надежность прогноза. Известен способ экспресс-оценки удароопасности горных пород [2] при непрерывном измерении интенсивности акустической эмиссии по нескольким каналам и сравнении полученных результатов между собой и критической интенсивностью. Недостатком данного способа является низкая надежность оценки удароопасности горных пород. Также известен способ проведения горной выработки [2] по которому, с целью повышения безопасности проходческих работ, регулирование скорости подачи комбайна ведется по изменению удельных энергозатрат на разрушение пород забоя. Недостатком данного способа является низкая надежность определения энергозатрат. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ оценки выбросо-опасности призабойной зоны подготовительной выработки [4]. Он включает сейсмоакустический контроль и определение динамики газовыделения. По этим показателям определяется размер разгруженой зоны и ее выбросоопасность. Недостатком этого способа являются ошибки в определении состояния массива по показателям сейсмоакустического контроля. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа оценки вы-бросоопасности призабойной зоны подготовительной выработки, в котором за счет повышения надежности оценки состояния горного массива повышается безопасность условий труда при разработке выбросоопасных угольных пластов, а также повышается эффективность ведения горных работ за счет использования энергии горного массива при разрушении пород забоя путем регулирования скорости подачи рабочего органа. Поставленная задача решается тем, что в способе оценки состояния призабойной части горного массива, включающем непрерывное изменение параметров акустической эмиссии, газовыделения в выработку и энергозатраты на разрушение пород забоя (величины которых разбиты на определенное число интервалов) и определение по этим величинам опасной зоны путем сравнения измеренных параметров с эталонами. Согласно изобретению, предварительно рассчитываются по всем возможным сочетаниям интервалов параметров состояния массива (опасно или безопасно), которые запоминаются; текущая оценка производится путем нахождения в памяти такого состояния горного массива, которое соответствует воспринятому текущему соче танию интервалов параметров. Существующие нормативные методы оценки состояния [5] позволяют определять выбросоопасные зоны в массиве, но даже они, обладая высокой надежностью в одних условиях, в других дают значительную ошибку, поэтому эти методы не могут быть универсальными. Для повышения надежности и эффективности оценки состояния горных пород предлагается использовать многофакторный прогноз, при котором анализировались бы такие свойства и состояния пород, которые не являются взаимозависимыми и комплексно определяют конкретное состояние в локальных областях горного массива. Для этого предлагается использовать такие геофизические методы оценки состояния массива, которые обладают высокой оперативностью и информативностью данных, реально отражают оцениваемую ситуацию и не нарушают те хнологический цикл по проведению выработки. Состояние горного массива полностью характеризуется его физико-механическими свойствами, газоносностью и напряженным состоянием пород. Поэтому оценка состояния горного массива осуществляется по акустическим эмиссионным показателям разрушения, энергетическим параметрам воздействия, характеризующим физико-механические свойства и газовым характеристикам в локальных областях разрушения. Принятие решения о состоянии горного массива осуществляется на основе обработки информации, поступающей от системы первичных датчиков методом распознавания образов [6]. Для этого предварительно от датчиков получают информацию о состоянии горного массива в заведомо выбросоопасных и невыбросоопасных зонах. Эти данные являются эталонами. Затем диапазон изменения величин параметров каждого датчика разбивают на определенное число интервалов (чем больше интервалов - тем точнее оценкам тем больше необходим объем памяти), и просчитывают оценки состояния горного массива для всех возможных вариантов сочетаний интервалов параметров датчиков. Эти оценки ("опасно" или "безопасно") заносятся в память. Текущая оценка состояния горного массива производится путем нахождения в памяти такого состояния, которое соответствует сочетанию измеренных интервалов параметров. Предлагаемый способ оценки позволяет оперативно с высокой достоверностью, не нарушая технологический цикл обработки забоя судить о состоянии массива при комбайновой проходке выработки. Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью чертежа, на котором представлено устройство для оценки состояния горного массива представленного на схеме. Оно включает датчики: метана 1, энергозатрат 2 и акустической эмиссии 3; аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) 4,5 и 6; устройство памяти 7; сигнальное устройство 8 и устройство синхронизации 9. Работает устройство для оценки состояния горного массива следующим образом. Нормированные аналоговые сигналы поступают от датчиков 1,2,3 на входы соответствующих АЦП 4,5,6, с выходов которых снимаются сигналы в виде двоично-десятичного цифрового кода, соответствующий уровням входных сигналов. Выходы АЦП 4,5,6 соединены с адресными шинами устройства памяти. Сочетания кодов поступающих с АЦП (4,5,6) являются адресами ячеек памяти, в которых заложены состояния массива, которые были заранее определены на заведомо опасных и безопасных участках. Таким образом, поступившей кодовой реализации в устройстве памяти 7 отыскивается состояние массива, которое соответствует этой реализации (состояний горного массива два: опасное и безопасное). Из устройства памяти 7 сигнал поступает в сигнальное устройство 8, которое оповещает машиниста комбайна и оператора о состоянии массива в призабойной зоне при работе в ручном режиме или изменяет скорость подачи проходческого органа при работе в автоматизированном режиме. Синхронизация работы устройства осуществляется генератором тактовых импульсов 9. Подготовка к работе устройства для оценки состояния горного массива заключается В" программировании устройства памяти 7. Для этого в заведомо опасных и безопасных ситуациях снимаются показатели газового фактора (в данном случае концентрация метана в атмосфере выработки) акустической эмиссии и энергозатрат на разрушение пород забоя. Предварительно диапазон изменения параметров каждого датчика разбивается на определенное число интервалов (в данном конкретном случае диапазон изменения был разбит на 7 интервалов). Затем, беря различные сочетания интервалов, методом распознавания образцов, находят состояния горного массива соответствующие всем возможным сочетаниям входных параметров. Эти состояния (опасно или безопасно) заносятся в ячейки устройства памяти, адресами которых являются сочетания выходных кодов АЦП 4,5,6. Предварительное определение, по всем возможным сочетаниям интервалов параметров, состояния горного массива и их запоминание в устройстве памяти, а текущая оценка путем нахождения в памяти такого состояния горного массива, адрес которого соответствует воспринятому сочетанию параметров первичных датчиков, составляет новизну заявляемого технического решения - способа и устройства для его осуществления. Указанное принципиальное положение не нашло своего применения в способах оценки состояния горного массива.