PL207323B1

PL207323B1 - Sposób wyznaczania efektywnej wartości współczynnika α absorpcji energii fal sejsmicznych przed frontem skrawanej kombajnem ściany wydobywczej w kopalni

Info

Publication number: PL207323B1
Application number: PL378797A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Kornowski; Jan Stokłosa; Andrzej Malesza; Aleksandra Pierzyna; Joanna Kurzeja; Andrzej Waśko
Original assignee: Głowny Inst Gornictwa
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2010-12-31
Also published as: PL378797A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania efektywnej wartości współczynnika a absorpcji energii fal sejsmicznych przed frontem skrawanej kombajnem ściany wydobywczej w kopalni.

Wartość współczynnika a absorpcji, zwanego również współczynnikiem tłumienia energii fal sejsmicznych przed frontem skrawanej kombajnem ściany, to tłumienie i spadek amplitudy fali na drodze o znanej długości. Wartość współczynnika a jest lokalną cechą skały, w tym pokładu węgla i ma wymiar [m^-1]. Ze względu na niejednorodność i spękanie węgla i górotworu, tylko przybliżona i uśredniona, czyli efektywna wartość współczynnika α jest możliwa do eksperymentalnego wyznaczania in situ. Współczynnik α jest użyteczny między innymi we wszystkich zastosowaniach sejsmoakustyki i sejsmologii górniczej, wymagających oszacowania energii źródeł fal, w metodzie obserwacji tak zwanych ścian długich oraz w niektórych metodach oceny zagrożenia tąpaniami kopalniach wyrobisk górniczych.

Dotychczasowy sposób wyznaczania wartości współczynnika a absorpcji energii fal sejsmicznych polega na tak zwanym pomiarze bezpośrednim. Ekipa pomiarowa, wyposażona w przenośną, sejsmoakustyczną aparaturę pomiarową i w materiał wybuchowy, zjeżdża pod ziemię na pomiary w danej ś cianie, gdzie nie moż e w tym czasie trwać wydobycie. Materiał wybuchowy ł aduje się do otworów strzałowych w czole ściany i instaluje geofony aparatury sejsmoakustycznej, przykładowo jeden koło otworu strzałowego, a drugi w chodniku przyścianowym. Po odpaleniu ładunku materiału wybuchowego, sygnał sejsmiczny (fala) jest rejestrowany przez geofon w pobliżu otworu strzałowego i przez drugi geofon w chodniku. Pomiar energii tego sygnału dwoma geofonami, umieszczonymi w znanej odległ oś ci od źródł a, umoż liwia wyznaczenie wartoś ci współczynnika a na trasie fali sejsmicznej. Dla otrzymania wiarygodnych wyników, pomiarów takich należy wykonać wiele, co najmniej kilkanaście.

Sposób ten jest bardzo pracochłonny i kosztowny, a pomiary często są nieudane, gdyż strzelanie w pobliżu geofonów często powoduje ich uszkodzenie. Kosztowne jest również wynajęcie ekipy pomiarowej na dzień wolny od produkcji, w praktyce na sobotę i/lub niedzielę.

W sposobie wyznaczania efektywnej wartoś ci współ czynnika a absorpcji energii fal sejsmicznych przed frontem skrawanej kombajnem ściany wydobywczej w kopalni, według wynalazku, 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 a według znanych z fizyki równań wiążących obserwowaną energię fal z odległościami od źródła i z tym współczynnikiem.

Sposób według wynalazku, wykorzystujący informacje zawarte w wynikach normalnych, rutynowych obserwacji sejsmoakustycznych, prowadzonych obligatoryjnie i w sposób ciągły na zagrożonych ścianach przemysłu węglowego, umożliwia wyznaczanie efektywnej wartości współczynnika α bez konieczności wykonywania serii uciążliwych i kosztownych pomiarów pod ziemią.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej przedstawiony w przykładzie wykonania poniżej, w oparciu o schematyczny rysunek ściany wydobywczej z chodnikami przyś cianowymi, w których są zainstalowane geofony standardowej sieci sejsmoakustycznej.

Dla wyznaczenia efektywnej wartości współczynnika α absorpcji energii fal sejsmicznych przed frontem skrawanej kombajnem ściany wydobywczej 1 w kopalni, wykorzystuje się dwa geofony A i B standardowej sieci sejsmoakustycznej. Geofony A i B, zainstalowane w chodniku przyścianowym 2 w znanych odległościach xA i xB od skrzyżowania tego chodnika z obserwowaną ścianą oraz połączone torami 3 i 4 transmisji danych z komputerem stacji tąpań, rejestrują skumulowaną wielkość energii umownej. Podobnie jest w drugim chodniku przyścianowym 5, gdzie zainstalowane są geofony C i D. Energia umowna, to skorygowana ze względu na odległości xA i xB lokalna, w otoczeniu punktu pomiarowego, gęstość energii pola falowego. Przyjmując, co jest uproszczeniem, że większość obserwowanych źródeł fal występuje w rejonie skrzyżowania chodnika przyścianowego 2 ze ścianą wydobywczą 1, a skrzyżowanie to znajduje się w znanej odległości xA oraz xB od geofonów A i B, nieznane zwykle odległości źródeł od geofonów można zastąpić średnią dla wielu źródeł, ale znaną odległością xA i xB. Ponieważ w ciągu skrawu obserwuje się obserwuje się bardzo wiele, często setki, impulsów sejsmoakustycznych, uśrednianie to prowadzi do bardzo dobrych wyników. Jest to przybliżenie, które

PL 207 323 B1 umożliwia łatwe obliczanie na podstawie znanych z fizyki równań, zwanych relacjami tłumienia, przybliżonej średniej wartości współczynnika α absorpcji w pokładzie węgla między frontem ściany wydobywczej 1 a geofonami A i B. Przy obliczeniu tym wszystkie niezbędne informacje są dostępne, gdyż otrzymuje się je z obligatoryjnych ciągłych obserwacji sejsmoakustycznych. Przykładowa zależność, wynikająca ze znanych relacji tłumienia, ma w tych warunkach postać:

P ^f/ ρ H gdzie: ^{ι :} ·ι - ^Γ-« - energie umowne, obligatoryjnie mierzone za pomocą geofonów A i B,

KA, KB - wzmocnienia torów 3 i 4 transmisji danych, xA i xB - odległości geofonów A i B od skrzyżowania,

In - logarytm naturalny o podstawie e.

Obliczenia mogą być wykonywane całkowicie automatycznie przez komputer, dla każdego regularnego, to znaczy bez przestojów, awarii czy zdarzeń nadzwyczajnych, skrawu ściany wydobywczej 1. To samo dotyczy drugiego chodnika przyścianowego 5 oraz zainstalowanych tam geofonów C i D.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wyznaczania efektywnej wartości współczynnika α absorpcji energii fal sejsmicznych przed frontem skrawanej kombajnem ściany wydobywczej w kopalni, znamienny tym, że wykorzystuje się geofony standardowej sieci sejsmoakustycznej ściany wydobywczej, zainstalowane w chodnikach przyścianowych przed jej frontem, w znanych odległościach od skrzyżowania z tą ścianą i wyznacza wartość współczynnika α na podstawie skumulowanej energii umownej zdarzeń sejsmoakustycznych rejestrowanej przez 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 a według znanych z fizyki równań wiążących obserwowaną energię fal z odległościami od źródła i z tym współczynnikiem.