KR970011112B1 - 불안정한(loose) 바위 검출기 - Google Patents

불안정한(loose) 바위 검출기 Download PDF

Info

Publication number
KR970011112B1
KR970011112B1 KR1019890014147A KR890014147A KR970011112B1 KR 970011112 B1 KR970011112 B1 KR 970011112B1 KR 1019890014147 A KR1019890014147 A KR 1019890014147A KR 890014147 A KR890014147 A KR 890014147A KR 970011112 B1 KR970011112 B1 KR 970011112B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rock
unstable
signals
impact
correlation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1019890014147A
Other languages
English (en)
Other versions
KR900005191A (ko
Inventor
제이. 페티그루 미첼
에이. 마손 빅터
비이. 로우드즈 데이비드
지이. 릭스 에릭
Original Assignee
에이치디알케이 마이닝 리서어치 리미티드
밀톤 이. 조우세이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이치디알케이 마이닝 리서어치 리미티드, 밀톤 이. 조우세이 filed Critical 에이치디알케이 마이닝 리서어치 리미티드
Publication of KR900005191A publication Critical patent/KR900005191A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR970011112B1 publication Critical patent/KR970011112B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02827—Elastic parameters, strength or force

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

내용없음.

Description

불안정한 바위 검출기
제1도는 본 발명에 따른 불안정한 바위 검출기의 약도.
제2도는 신호의 소오스들을 나타낸 선도.
제3a 및 3b 도면은 단체(單體)의 바위 및 불안정한 바위에 대하여 진동수영역으로 변환된 전형적인 파우어(power)스펙트럼의 밀도를 나타낸 선도.
제4a 및 4b 도면은 단체의 바위 및 불안정한 바위에 대하여 시간영역으로 변환된 전형적인 가속도 신호들을 나타낸 선도.
제5a 및 5b 도면은 진동수영역으로 변환된 동일한 가속도 신호들을 나타낸 선도.
제6a 및 6b 도면은 이상적인 불안정한 바위를 나타낸 선도.
제7도는 음향파 및 충격파 신호들을 사용하여 질량의 평가를 위해 만들어진 상관관계를 나타낸 선도.
제8도는 가속도 신호들을 사용하여 질량의 평가를 위해 만들어진 상관관계를 나타낸 선도.
제9도는 불안정한 바위로부터 오는 시간영역의 전형적인 가속도 신호를 나타낸 선도.
제10도는 시간영역의 전형적인 음향신호가 바위 감쇠율을 어떻게 계산하는지를 나타낸 선도.
제11도는 하나의 적합한 표시장치의 블록선도.
본 발명은 경암(hardrock)광산에서 불안정한 바위(loose rock)(내부의 균열에 의하여 불안정한 상태에 있는 바위를 말함)들을 검출하는 기계에 관한 것으로서, 검출이 되었을 경우, 그들의 질량 및 불안정한 정도를 평가를 하는 기계에 관한 것이다.
이제까지는 스케일링(scaling)봉으로 바위를 때려서 그 결과의 소리들을 청취하는 방식으로 불안정한 바위를 검출해 왔다.
"혼탁한"소리가 들리면 불안정한 바위의 표시이고 "청청한"소리가 들리면 단체의 바위를 나타낸다. 그러나 위의 방법은, 상당히 효과적이지만, 매우 주관적인 방법이라는 것이 증명되었으므로 보다 더 객관적인 기계를 고안하기 위한 여러 시도들을 해왔다. 그런 기계중 하나가 1986년 7월 8일자의 미국특허 제4,598,588과 1986년 3월의 채광광학에 있어서 "사무국(광산의)은 불안정한 천정바위(roof rock)를 검출하는 장치를 발전시키다"라는 제목의 잡지페이지 158에 공개되어 있다. 이 기계는 스프링이 장착된 포올을 사용하여 바위에 맞대고 있는 가속도계와, 광부가 잡고 있으며 동축 케이블에 의하여 그 가속도계와 연결되어 있는 분석장치로 구성되어 있다.
가속도계는 타격봉으로 인접바위를 가볍게 두들기면 발생되는 음파들을 검출한다. 이 음파는 수신되어, 두개 밴드의 에너지 준위들이-약 500에서 1000Hz, 3000에서 3500Hz-비교될 수 있도록 여과된다. 단체(單體)물질들에 비하여 불안정한 바위는 저진동수 밴드에서 고에너지 준위를 나타낸다. 이것은 디지털 출력장치상에서 높은 숫자로 표시된다. 이 기계를 사용하면 불안정한 바위가 있다는 상황을 보여주는데 상당히 좋은 결과들을 가지게 된다. 하지만, 지하를 테스트할 때 그 바위의 표면과 가속도계와의 접촉정도, 타격봉의 종류, 그 지질 등등과 같은 요인들 때문에 출력량에 있어서 다소의 편차들이 나타났다. 또한, 가속도계가 수신한 음파들의 상대적인 에너지 준위들에 영향을 주는 변수들이 여러개 있다.
예로서, 어떤 종류의 바위들은 특정 진동수들의 에너지를 줄여 그 파동에너지 상호관련성을 감소시킴으로써 발생하는 감쇠효과 때문에, 불안정한 바위가 있는 것으로 속일 수 있다.
그 결과, 대부분의 경우에는 "불안정한/불안정하지 않은"의 최초의 표시가 확실하지만, 이 기계의 디지털 출력상에 나타나는 특정 숫자들은 불안정한 바위의 질량이나 혹은 불안정한 정도를 즉시 나타내지 않는다. 만약 불안정한 바위의 크기가 4m×0.5m×0.5m보다 크다면, 이 기계는 단체의 바위로부터 이 불안정한 바위를 구별하지 못하는 한계도 가지고 있다. 그러므로, 본 발명의 목적은 보다 더 믿을만한 불안정한 바위 검출기를 제공하는 것이며 또한 그 바위의 질량과 불안정한 정도를 평가할 수 있는 검출기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 불안정한 바위 검출기는 그 바위면을 때리는 충격공구, 그 바위면에 충격공구로 때리면 일어나는 바위움직임 뿐 아니라/혹은 충격력의 음향신호들을 검출하기 위한 감지기들, 이들 감지기에 감응하여 불안정한 바위들을 검출하고 이들 바위들의 질량 및 불안정한 정도를 평가하기 위하여 이미 결정된 상호관계를 배경으로 해서 그러한 신호들을 시간영역이나 혹은 진동수영역으로 상관관계를 만들어 주는 데이터프로세서, 및 그러한 상관관계의 결과를 표시하기 위한 표시장치들로 구성되어 있다.
이 데이터프로세서는 움직임과 충격력의 음향신호들을 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변화하기 위하여 감지기들에 감응하는 아날로그/디지털 변환기, 및 그러한 신호들을 시간영역으로 저장하기 위한 메모리장치들을 포함한다.
또한, 이 데이터프로세서는 시간영역의 신호들을 진동수 영역으로 변화시키기 위한 스펙트럼 분석기, 이러한 시간영역 신호들과 진동수영역 신호들을 조작하고 앞서 언급한 이미 결정된 상호관계에 대하여 똑같은 것을 관련지워주기 위한 계산 및 적분 처리장치들도 포함한다.
도면과 함께 본 발명을 설명해 보자. 제1도를 보면, 불안정한 바위를 검출하고 평가하는 전체적인 시스템은 3개의 주요 성분들로 구성되어 있다.
번호 10으로 나타낸 감지기들을 가진 충격공구, 번호 12로 표시되어 있으며 신호분석과 상관관계를 위하여 전자장비와 컴퓨터장비를 포함하고 있는 데이터프로세서, 및 표시장치(14). 충격공구는 기계적 척도기(scaler)인 부움(16)에 부착되어 있고 바위면을 때리기 위해 수정된 충격봉(15)이 바람직스럽다. 수동으로 작동되는 충격공구도 사용될 수 있다.
이 충격공구와 결합되어 있는 감지기들은 바위면에서 안전한 거리(전형적으로 0.1m에서 1m 사이)에 설치된 마이크로폰(18)과 같은 음향감지기와, 바위면과 접촉하고 있는 가속도계(20)와 같은 움직임감지기, 및 충격봉에 부착되어 있는 충격력감지기(22)들로 구성되어 있다. 다른 음향측정기술들도 사용될 수 있다. 비슷한 다른 바위움직임 감지장치들도 사용될 수 있다.
위의 감지기들이 감지한 아날로그 신호들은, 하나의 전치 증폭기 및 필터(24)를 통해서, 디지털 형태로 변화시키기 위한 아날로그/디지털 변환기(26)로 인가되고 나서 나중에 분석을 위하여 하나의 샘플 및 홀드 메모리장치(28)로 저장된다. 메모리장치(28)에 저장된 신호들은 계산/적분 처리장치(30)를 기본으로 하는 컴퓨터에 의하여 직접 시간영역 상에서 분석되거나 혹은 처리장치로 분석되기 이전에 FFT 스펙트럼 분석기(31)를 사용하여 진동수영역으로 변화될 수도 있다. 검출/평가 장치(32)에서, 처리장치(30)의 출력은 불안정한 바위를 검출하고 그 바위의 질량 및 불안정한 정도를 평가하기 위해 컴퓨터에 저장되어 있는 이미 결정된 상관관계 함수들과 비교되어진다. 장치 26, 28, 30, 31, 32 및 34들에 의하여 실행되는 기능들은, 비록 다른 등가 컴퓨터의 도움을 받는 장비가 사용될 수 있지만, 적당하게 프로그램된 젠라드모델 2515 컴퓨터 보조 테스트 시스템(제너럴 라디오에서 만들어진)에 의하여 수행될 수 있다.
검출/평가 장치(32)의 출력은 표시장치(14)로 인가된다.
제2도를 보면, 충격공구(15)로 바위표면을 때리면 발생되는 신호의 소오스들은 바위의 움직임, 충격공구의 진동, 및 그 바위에서의 입사 혹은 반사 응력파들이다.
이들 신호들은 바위표면에 접촉시킨 하나 혹은 그 이상의 감지기들(20)을 사용하는 접촉기술들을 위한 가속도 신호들의 형태일 수 있고, 혹은 하나 또는 그 이상의 마이크로폰들(18)을 사용하는 비-접촉 기술들을 위한 음향신호들의 형태일 수 있다. 공구의 충격력은 제2도에는 나타나 있지 않지만 감지기(22)에 의하여 감지된다.
본 발명의 목적은 가장 믿을만한 검출뿐 아니라 불안정한 바위의 질량 및 불안정한 정도의 양적인 평가를 도모하기 위하여 위의 모든 신호들을 가장 적합하게 사용하는 것이다. 가장 믿을만한 결과들을 얻기 위하여 어떤 경우에는 이 신호들이 제각기, 또다른 경우에는 이 신호들은 조합으로 사용된다. 비-접촉 기술로서, 충격공구의 진동으로 단체의 바위에서 오며 마이크로폰(18)이 감지하는 신호들은 진폭준위들이 낮고 감쇠가 작으며 진동수가 높다는 일반적인 특징을 가지고 있다. 반대로 불안정한 바위에서 온 신호들은 진폭들이 높고 감쇠가 크며 진동수가 낮다는 것을 보여준다.
이들 두 음향신호들이 진동수영역으로 변화되면, 매우 명확한 범주들로 나누어진다. 단체의 바위에 대해서는, "청하게 울리는" 잘-정의된 독특한 진동수들이, 도면 3a에서 보인 것처럼, 주를 이루고 있다.
불안정한 바위에 대해서는, 도면 3b에서 보인 것처럼 불안정한 바위의 저진동수 스펙트럼 특성들이 명백하게 나타난다.
그러므로 음향신호들을 진동수영역 상에서 분석하는 것은 불안정한 바위들을 검출하는데 알맞는 것이다.
단체의 바위와 불안정한 바위로부터 오는 충격공구에 대한 바위의 가속도 응답은 충격을 가하는 점의 근처에 있는 바위와 접촉하고 있는 가속도계(20)로 측정된다.
4a 및 4b 도면에 있는 시간영역의 그래프들을 비교해 보면, 불안정한 바위에 대한 그래프의 초기 가속도 파이크들은 더욱 더 높으며 또한 더욱 오랫동안 지속되고 있음을 알 수 있다. 제1가속도 파이크는 정상적으로는 음(negative)이다. 따라서, 주어진 시간동안 불안정한 바위에 대하여 적분한 가속도가 더욱 더 크다.
5a 및 5b 도면에서 보인 것처럼, 주파수 영역에서 불안정한 바위에 대해서는 저진동수(0-500Hz) 영역이 훨씬 큰 반면 단체의 바위에 대해서는 고진동수(2000-4000Hz)에서 더 큰 경향을 보여주고 있다. 일반적으로, 단체의 바위에 대해서는 이 가속도 신호준위들이 훨씬 낮다.이것은 놀라운 사실이 아니다. 왜냐하면 단체의 바위에 있는 신호의 유일한 소오스들은 입사 응력파뿐인 반면 불안정한 바위에서는 바위의 운동파들, 바위의 진동파들, 및 입사 응력파들로 구성되어 있기 때문이다. 따라서, 가속도 응답신호들에 대한 진동수영역의 분석은 불안정한 바위위의 검출에 알맞는 것이다.
위에서 보인 바와 같이, 불안정한 바위와 단체의 바위에서 오는 신호들은 중요한 차이점들을 나타내고 있다.
따라서, 이들 차이점들을 이용하는 분석적인 기술들과 비교의 기준들을 사용하면 불안정한 바위를 검출하기 위한 적절한 정보를 얻을 수 있다.
[불안정한 바위 검출]
불안정한 바위를 검출하기 위하여 분석적인 기술들과 기준들을 사용하는데 있어서 일반적인 접근방법은 음향 및 가속도 신호들에 포함된 유용한 정보를 가장 적합하게 사용하는 것이다. 즉, 이 정보란; 진폭이 크고 진동수가 낮은 신호들은 불안정한 바위를 의미하고, 진폭이 작고 진동수가 높은 신호들은 단체의 바위를 의미하며, 잘-정의된 진동수들에서의 진동의 파이크들은 충격공구의 응답에 관련되어 있을 뿐만 아니라 단체의 바위를 표시한다. 따라서 아래와 같이 상기 경향과 특성을 공식화하기 위하여 몇몇 상관관계가 계발되어 왔다.
i) 음향기술
음향기술을 사용할 때, F1으로 주어진 다음의 상호관계가 불안정한 바위의 검출에 대한 좋은 기준을 제공해 준다.
Figure kpo00001
여기서, F2는 진동수영역 0-2000Hz 내에 있는 총 음향신호에서 충격공구의 진동으로 인한 신호를 뺀값이다.
공구진동의 진동수는 공구의 자연진동수에 해당하는데, 이들 자연진동수들은 알려져 있고 도면 3a에 나타나 있는 것처럼 고진폭 신호들로 잘 정의되어 있다. 공구의 자연진동수에 해당하는 좁은 밴드내에 있는 음향신호들은 알려진 방법으로 총 음향스펙트럼에서 제거된다.
진동수영역 0-5000Hz 내에서 공구의 자연진동수들에 해당하는 좁은 밴드들내에 있는 음향신호들의 총합인 F3으로 정규화(normalization)시키는 것은 상관관계를 좋게 하기 위해서이다. F3은 일반적으로 충격의 크기에 비례하기 때문에, 위의 정규화는 충격력에서의 진동을 보상해 주는데, 충격면 측정으로부터 직접 정규화시킬 수 있다.
주어진 F1을 통해서 불안정한 바위와 단체의 바위를 구별하는 것은 좋은 것이다. 예를 들면, 채광현장에서 테스트를 했을 때, F1<0.34이면 불안정한 바위의 특성이었고 F1>0.55이면 단체의 바위 특성이었다.
이들 값들은 상관관계 함수의 장치(34)에서 실제 측정치들을 비교할 때 참조로 사용도 된다.
다른 상호관계들과 기준들은 검출의 신뢰도를 높이는데 사용될 수 있다. 예를 들면, F2<프리셋트된 준위(이것은 충격력이나 음향감지기의 특성 등과 같은 변수에 따라 다르다). 이것은 제2기준으로 사용되어 진다. F1. F2 두개의 기준을 사용하여, 광산에서 취한 95개의 바위샘플 중에서 94개에 대하여 올바른 평가를 할 수 있었다.
다른 부가적인 상호관계들도 신뢰도를 보다 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
ii) 접촉기술
비슷하게, 불안정한 바위를 검출하는 기준들이 접촉기술을 위해 개발되었다. 진동수영역 125-375Hz내에 있는 가속도신호(도면 5b에 있는)의 파우어(power) 스펙트럼 밀도를 적분한 상호관계 F4는 불안정한 정도를 나타내는 훌륭한 지표이다. 이는 불안정한 정도에 관련된 바위의 움직임을 감지한다. 이 상호관계는 불안정한 바위를 검출하기 위한 제1의 기준으로 사용된다.
도면 4b에서는 음이지만, 가속도의 첫번째 파이크가 양인 경우도 가끔있다. 이런 경우는 불안정한 바위에 대해서만 일어나며, 바위샘플이 약간의 흔들림(rocking)-타입의 운동을 하기 때문일 것이다. 피이크가 양인 것은 충격공구로 벽을 향해서 바위를 때릴 때, 가속도계가 위치한 벽에서 짧은 거리를 바위가 움직인다는 것을 의미하며, 충격점과 가속도계 사이의 한지점 주위로 그 바위가 추축(pivot)운동을 한다는 것을 표시한다. 설명이 가능한 다른 경우는 바위의 단층이나 틈새에서 반사된 응력파가 있을 때이다. 이러한 현상은 불안정한 바위에 대해서만 일어날 수 있으므로, 가속도가 양인 첫번째 피이크도 역시 불안정한 바위를 검출하는데 유용한 기준이 된다. 이것은 시간영역이 기준임에 주의하자. 상기 다수의 기준들은 접촉기술에 있어서 95%보다 더 나은 성공률을 보여준다(사실 광산 환경에서 실시된 테스트에 있어서 65개중 64개의 정확한 평가가 나왔다).
[바위의 질량평가]
i) 음향기술
진동수가 적은 음향신호의 준위들과(0-500Hz) 바위의 질량사이에 어떤 상관관계가 있다고 알려져 있다.
평균 바위응답 진동수는 캔틸레버된(cantilevered) 바위의 길이에 따라 감소하는데, 다음의 분석을 통해서 이것을 설명할 수 있다.
도면 6a와 6b에 있는 것과 같이 이상적으로 캔틸레버된 불안정한 바위의 진동수 f는 아래와 같이 표현될 수 있다.
f2αEI/mℓ4
여기서 휨강도 EI는 bd3에 비례하고, 단위 길이당 질량 m은 bd에 비례하며, ℓ은 캔틸레버된 바위의 길이이다.
그러므로
fαd/ℓ2
이며, 평균으로 불안정한 바위의 종횡비 d/ℓ은 상수이므로,
fα1/ℓ
이다. 이것은 길이 사이즈에 따라 진동수가 감소하게 된다는 것을 의미한다. 따라서, 바위의 사이즈 상관관계는 진동수와 함께 나타나게 된다.
이 상관관계를 나타내는 편리한 방법은 진동수가 낮은 음향신호의 상호관계 F5로, 즉 바위로부터 오는 500Hz 이하에 있는 저진동수 음향의 진폭으로 나타내는 것이다.
이것은 본질적으로 0-500Hz 진동수영역에 걸쳐 음향신호(도면 3b에 있는)의 파우어 스펙트럼 밀도에 대한 적분이다.
F5를 충격공구가 바위에 접촉하고 있는 시간동안 충격력의 적분인 충격신호 F6으로 나눔으로써 F5를 정규화시키는 것이 바람직스럽다. 그렇게 되면 질량의 상관관계는 도면 7에서 보인 것처럼 F7=F5/F6이다.
이 상관관계는 질량이 알려진 여러가지 바위 샘플들에 대하여 테스트를 행함으로써 주어진 것이다. 대부분의 데이터는 실험데이터를 통해서 얻어지는 가장 좋은 피팅라인(fitting line)의 계수 ±3이내에 있다.
가장 좋은 피팅라인은 상관관계 함수의 장치(34)에서 바위의 질량을 평가하는 기준으로 사용된다. 실제에 있어서는, 질량의 평가는 도면 1의 표시장치(14)에 있는 계기등에서 표시된다.
ii) 접촉기술
기본적인 원리를 생각하면, 바위의 질량 M은 충격력 F(t)가 가해지는 동안 바위의 가속도 a(t)에 반비례함을 예상할 수 있다. 그러므로, 만약 충격운동량(impact momentum)이 거의 일정하다면, 바위의 질량은 다음과 같은 상관관계로 주어질 것이다.
Mα 1/a(t)
바위의 최대가속도 상호관계 F8은 도면 8에서 보인 것처럼 바위의 질량에 대하여 좋은 상관관계를 주고 있다는 걸 알 수 있다. 예측된 질량과 측정된 바위의 질량은 거의 계수 ±2.5 이내에서 일치하고 있다. 실험데이터를 통해서 얻어진 가장 좋은 피팅라인은 바위의 질량을 평가하는 기준으로서 상관관계 함수의 장치(34)에서 사용된다.
[불안정한 정도에 대한 평가]
불안정한(loose)이라는 물리적 성질은 틈새들과 여유가 있는 공간들이 있어서 단체와 바위와 불안정한 바위사이에 상대적인 운동이 일어날 수 있다는 것이다. 불안정한 바위가 움직이게 되면, 에너지를 흡수하는 그들 틈새와 공간에서 아마 대단한 마찰과 충격이 일어나서, 그 마찰과 충돌 이후에 바위의 운동이 급격하게 감쇠하게 된다. 고착이 보다 잘 되어 있어서 덜 불안정한 바위는 에너지를 흡수하는 능력이 더 적은 것이다. 그러므로 불안정한 정도는 감쇠율에 비례한다는 것을 인식할 수 있다.
시간영역에서 불안정한 바위로부터 오는 전형적인 신호의 모양이 도면 9에 나타나 있다. 충격공구로 바위를 때리면, 진폭이 감소하면서 충격공구는 앞뒤로 진동한다.
신호의 감쇠율은 불안정한 정도를 표시하는 훌륭한 지표라는 것이 알려져 있는데, 이 감쇠율의 계산에는 여러가지 다른 기술들이 사용된다. 그 기본적인 목적은 도면 9에 나타낸 것과 같은 신호를 지수로 감소하는 함수로 피팅(fitting)시키는 것이다.
충격공구의 진동에 의하여 발생된 음향의 감쇠율에 관심이 있는 것이 아니라 바위의 운동에 의한 감쇠율에만 관심이 있으므로, 알려진 공구의 자연진동수들에 해당하는 진동라인(frequency line)들은 진동수영역에서 제거된다.
바위의 운동으로 발생된 음향만을 포함하는 시간영역으로 신호들을 만들기 위해서는 그 스펙트럼을 다시 시간영역으로 변환시키면 된다.
종종 띄엄띄엄한 진동수를 가지고 진동하는 단순한 형태가 만들어지는데, 그것은 충격후의 깨끗하게 감쇠하는 정현파 형태의 신호일 것이다. 감쇠율은 연속적인 파이크들의 상대적인 진폭을 비교하면 계산될 수 있다.
불안정한 바위의 경우에는, 기하학적 복잡성과 지지 조건들 때문에 그 신호는 매우 "잡음이 많음"것처럼 보인다.
잡음이 많은 신호에서 감쇠율을 결정하는데 다음의 과정이 사용된다.
1. 도면 10에서 보인 것처럼 음압의 절대값을 계산한다.
2. 로크스케일 상에서 낮은 값들을 제거하기 위하여 매우 작은 값을 더한다.
3. 이 데이터를 통해서 얻어지는 가장 좋은 피팅라인의 기울기를 계산한다.
이것은 그 데이터를 통해서 다음과 같은 형태의 곡선을 피팅하는 것과 동등하다.
진폭=상수×exp [-(감쇠율×시간)]
가장 좋은 피팅라인의 기울기는 감쇠율과 같다.
음향신호들을 사용하여 개발된 가장 성공적인 불안정한 정도에 대한 상관관계는 F9=바위 음향의 감쇠율이다.
불안정한 정도는 F9의 값에 비례하는 것으로 알려져 있다.
많은 바위 샘플들을 테스트하면, F7 및 F8에 대해서와 마찬가지로 가장 좋은 피팅라인이 유도된다. 이 가장 좋은 피팅라인은 상관관계 함수의 장치(34)에서 불안정한 정도를 평가하는 기준으로 사용된다. 실제에 있어서, 불안정한 정도는 도면 1의 표시장치(14)에 있는 계기등으로 표시된다. F9의 주어진 값에 대하여 켜지는 등의 번호가 불안정한 정도와 관련되어 있다.
대응하는 상호관계 F10은 가속도신호들을 사용하여 개발된 것이다.
도면 11은 전압원(40)에 의하여 전력이 공급되는 표시장치(14)의 블록선도이다. 이 표시장치는 CPU장치(44)의 제어하에 데이터프로세서로부터 신호들을 받고 계기등의 램프들(48)과 부저(50)에 에너지를 제공하기 위하여 기존의 드라이브들(46)을 작동시키는 입/출력장치(42)를 포함한다.

Claims (11)

  1. 바위면을 때리기 위한 충격공구, 그 바위면에 상기 충격공구로 때리면 일어나는 바위움직임과 충격력의 음향신호들 또는, 바위 움직임 또는 충격력의 음향 신호들을 검출하기 위한 감지기들, 상기 감지기들에 감응하여 불안정한 바위들을 검출하고 이 바위들의 질량 및 불안정한 정도를 평가하기 위하여 이미 결정된 상호관계를 배경으로해서 상기 신호들을 시간영역과 진동수영역 또는, 시간영역 또는 진동수영역으로 상관관계를 만들어 주는 데이터프로세서, 및 그러한 상관관계의 결과를 표시하기 위한 표시장치들을 포함하는 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터프로세서가 바위 움직임과 충격력의 음향신호들을 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변화시키기 위하여 감지기들에 감응하는 아날로그/디지털변환기, 및 상기 디지털신호들을 시간영역으로 저장하기 위한 메모리장치들을 포함하는 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 데이터프로세서가 상기 시간영역의 신호들을 진동수영역의 신호들로 변화시키기 위하여 스펙트럼 분석기를 포함하는 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 데이터프로세서가 상기 시간영역과 진동수영역 신호들 또는, 시간영역 또는 진동수영역 신호들을 조작하고 상기의 이미 결정된 상호관계들에 대하여 똑같은 것을 관련지워 주기 위한 계산 및 적분 처리장치를 포함하는 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  5. 제1항에 있어서, 상호관계 F1=F2/F3가 느슨한 바위를 검출하는데 적합한 기준이되 여기서, F2는 충격공구의 진동으로 인한 신호를 뺀, 진동수영역 1-2000Hz내에 있는 총음향 신호이고, F3은 진동수영역 0-5000Hz내에서 충격공구에 의하여 발생된 음향진폭의 합인 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  6. 제1항에 있어서, 가속도신호의 파우어 스펙트럼 밀도를 진동수영역 125-374Hz내에서 적분한 F4가 불안정한 바위를 검출하는데 적합한 기준인 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 검출의 신뢰도를 향상시키기 위해 복합적인 기준들을 사용하는 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  8. 제1항에 있어서, 상호관계 F7=F5/F6이 불안정한 바위의 질량을 평가하는데 적합한 관계이고 F5는 바위로부터 오는 500Hz 이하에 있는 저진동수 음향의 진폭이고, F6은 충격공구가 바위에 접촉하고 있는 시간동안 충격량의 적분인 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  9. 제1항에 있어서, 상호관계 F8=충격공구가 바위를 때릴 때 바위의 최대가속도는 불안정한 바위의 질량을 평가하는데 적합한 기준인 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  10. 제1항에 있어서, 상호관계 F9=바위의 음향신호 감쇠율은, 불안정한 바위의 불안정한 정도를 평가하는데 적합한 기준인 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
  11. 제1항에 있어서, 상호관계 F10=바위의 가속도 감쇠율은 불안정한 바위의 불안정한 정도를 평가하는데 적합한 기준인 것이 특징인 불안정한 바위 검출기.
KR1019890014147A 1988-09-30 1989-09-30 불안정한(loose) 바위 검출기 Expired - Fee Related KR970011112B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA579030 1988-09-30
CA000579030A CA1323683C (en) 1988-09-30 1988-09-30 Loose rock detector
CA579,030 1988-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR900005191A KR900005191A (ko) 1990-04-13
KR970011112B1 true KR970011112B1 (ko) 1997-07-07

Family

ID=4138833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019890014147A Expired - Fee Related KR970011112B1 (ko) 1988-09-30 1989-09-30 불안정한(loose) 바위 검출기

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5024090A (ko)
EP (1) EP0361216B1 (ko)
JP (1) JPH02122241A (ko)
KR (1) KR970011112B1 (ko)
AT (1) ATE104063T1 (ko)
CA (1) CA1323683C (ko)
DE (1) DE68914373T2 (ko)
FI (1) FI894614A7 (ko)
ZA (1) ZA897062B (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5105650A (en) * 1990-03-08 1992-04-21 Gas Research Institute Monitoring compaction of backfill
US5165270A (en) * 1990-12-31 1992-11-24 Sansalone Mary J Non-destructive materials testing apparatus and technique for use in the field
US5296353A (en) * 1992-04-06 1994-03-22 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Evaluation and treatment of patients with progessive immunosuppression
JP2782164B2 (ja) * 1994-10-05 1998-07-30 川崎重工業株式会社 地中埋設物の探知識別方法及びその装置
FR2732246B1 (fr) * 1995-03-31 1997-05-16 Aaa Generateur d'ondes de choc et dispositif d'auscultation d'une structure incorporant un tel generateur d'ondes de choc
US5754494A (en) * 1996-12-05 1998-05-19 Her Majesty In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence Characteristic discriminating landmine hand prodder
CA2218198A1 (en) * 1997-10-14 1999-04-14 Michael A. Borza Prodder with force feedback
US6301967B1 (en) * 1998-02-03 2001-10-16 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Method and apparatus for acoustic detection and location of defects in structures or ice on structures
US6598485B1 (en) * 2000-11-24 2003-07-29 Sinotech Engineering Consultants, Inc. Method and device for evaluating quality of concrete structures
JP3982792B2 (ja) * 2001-08-21 2007-09-26 大成建設株式会社 コンクリートの健全度評価方法及びその装置
US20070121423A1 (en) * 2001-12-20 2007-05-31 Daniel Rioux Head-mounted display apparatus for profiling system
CA2366030A1 (en) * 2001-12-20 2003-06-20 Global E Bang Inc. Profiling system
AU2003252487A1 (en) * 2002-07-25 2004-02-16 Takanori Nakamura Device and method for measuring axial force of bolt
US7290643B2 (en) 2003-12-17 2007-11-06 Nobuaki Fujita Front fork in two-wheeled motor vehicle or the like
US8515676B2 (en) 2007-11-06 2013-08-20 Csir Method and apparatus for assessing the integrity of a rock mass
AU2013225960A1 (en) * 2012-02-28 2014-09-18 Cidra Corporate Services Inc. Acoustic monitoring of block caving
KR20180020780A (ko) * 2016-08-19 2018-02-28 현대자동차주식회사 휴대용 소음 계측 장치 및 방법
US10351112B2 (en) * 2016-11-21 2019-07-16 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Apparatuses and methods for testing vehicle stone chipping
JP6930240B2 (ja) * 2017-06-16 2021-09-01 株式会社島津製作所 衝撃試験の評価方法および衝撃試験機
CN107917847B (zh) * 2017-12-29 2023-09-29 辽宁工程技术大学 一种岩体冲击倾向性测试枪及测试方法
CN111613245B (zh) * 2020-05-25 2023-08-18 长沙理工大学 基于声音信号处理的矿石品性分析方法及设备
CN112857969A (zh) * 2021-01-19 2021-05-28 中南大学 一种深部高应力岩石机械破碎特性测试方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4083031A (en) * 1970-07-23 1978-04-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Acoustic presence detection method and apparatus
US4318302A (en) * 1978-12-13 1982-03-09 Conoco Inc. Method of determining mine roof stability
US4281547A (en) * 1979-05-10 1981-08-04 Conoco, Inc. (Formerly Continental Oil Company) Electronic mine roof bolt tester
US4285241A (en) * 1979-07-13 1981-08-25 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for the determination of the mass of an impacting object
US4342229A (en) * 1980-08-25 1982-08-03 The Stoneleigh Trust Apparatus and method for the non-destructive testing of the physical integrity of a structural part
DE3101928C2 (de) * 1981-01-22 1983-03-31 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Vorrichtung für die Diskriminierung überfliegender Flugzeuge
US4598588A (en) * 1985-01-22 1986-07-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Interior Detached rock evaluation device
US4702111A (en) * 1986-04-01 1987-10-27 American Energy Services, Inc. Sonic wood testing apparatus and method
GB8622731D0 (en) * 1986-09-20 1986-10-29 Bio Kil Chemicals Ltd Testing timbers

Also Published As

Publication number Publication date
AU611589B2 (en) 1991-06-13
DE68914373D1 (de) 1994-05-11
AU4140589A (en) 1990-04-05
EP0361216B1 (en) 1994-04-06
JPH02122241A (ja) 1990-05-09
FI894614L (fi) 1990-03-31
EP0361216A2 (en) 1990-04-04
KR900005191A (ko) 1990-04-13
ZA897062B (en) 1990-06-27
FI894614A0 (fi) 1989-09-29
DE68914373T2 (de) 1994-08-04
ATE104063T1 (de) 1994-04-15
CA1323683C (en) 1993-10-26
EP0361216A3 (en) 1991-11-06
FI894614A7 (fi) 1990-03-31
US5024090A (en) 1991-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970011112B1 (ko) 불안정한(loose) 바위 검출기
US6725705B1 (en) Enhanced acoustic detection of gas leaks in underground gas pipelines
US5714687A (en) Transducer for measuring acoustic emission events
CA2704671C (en) A method and apparatus for assessing the integrity of a rock mass
US6173613B1 (en) Measuring crack growth by acoustic emission
US4415979A (en) Method and apparatus for detecting the presence of an animate body in an inanimate mobile structure
US4455863A (en) Sonic detection of gas leaks in underground pipes
US5623421A (en) Monitoring pressurized vessels for leaks, ruptures or hard hits
US20200363306A1 (en) Detection of blockage in a porous member
GB2246006A (en) Method and system for detecting underground mine fires
JP3919015B2 (ja) 音響トモグラフィを用いた樹木内部の非破壊検査方法及び装置
CA2224151A1 (en) Method and apparatus for predicting structural integrity by estimating modal damping factor
EP0803638A3 (en) Method of testing coiled tubing
CA1249664A (en) Apparatus and method for testing wooden poles
US5920520A (en) Characteristic discriminating landmine hand proder
US6109112A (en) Acoustic landmine prodding instrument with force feedback
US4231259A (en) Method and apparatus for non-destructive evaluation utilizing the internal friction damping (IFD) technique
JP3054709B2 (ja) 地山損傷度測定方法
CA2291544A1 (en) Prodder with force feedback
US6386037B1 (en) Void detector for buried pipelines and conduits using acoustic resonance
US6023976A (en) Prodder with force feedback
CA2164315C (en) Continuous monitoring of reinforcements in structures
JPH0575064B2 (ko)
KR890702050A (ko) 만곡표면부를 가진 초음파 트랜스듀서에 의한 부식의 측정; 전체 에코파형의 법칙기초처리; 에코파형 정보의 전처리 및 전송
EP1769267B1 (en) Movement detection system and method

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

A201 Request for examination
P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

G160 Decision to publish patent application
PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20010707

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20021212

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20021212

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000