Научные основы и прогноз опасности внезапных выдавливаний угля по параметрам акустического сигнала

Обработка акустического сигнала ведется на шахтном участке прогноза в реальном времени в течении одного цикла подвигания забоя.

В результате обработки акустического сигнала получается линейчатый спектр (рис. 1). Перевод АЧС в табличную форму выполняется по дополнительной программе на персональном компьютере.

Рис. 1 – Акустический линейчатый амплитудно-частотный спектр, зарегистрированный 27.02.03 в условиях шахты им. К.А. Румянцева в щитовом забое на участке 42 пл. m3

Исходными данными являются амплитудно-частотные линейчатые спектры, а к анализу принимаются получаемые на их основе путем осреднения частот по логарифмической шкале – третьоктавные спектры (рис. 2).

Рис. 2 – Акустический третьоктавный амплитудно-частотный спектр, получаемый

на основе линейчатого, зарегистрированного 27.02.03 в условиях шахты им. К.А. Румянцева

в щитовом забое на участке 42 пл. m3

Анализ характеристик третьоктавных спектров методом дисперсионного анализа позволил установить, что наиболее значимыми из них являются характеристики, которые могут служить в качестве прогностических параметров (табл. 1).

Таблица 1 – Характеристики амплитудно-частотных спектров, используемые при прогнозе опасности по внезапным выдавливаниям угля

№НазваниеОбозначение,

единица

измерения

Формула расчёта12351Относительный размах резонансного пика.Rотн.,

отн. ед.

Rотн.=Rp/(70–20)*100,

Rp=R-p+R+p, R-p=Fp+F-p,

R+p=F+p+Fp,

Линейная характеристика амплитудно-частотного спектра, оценивающая мощность расслоения угольного массива по нормали к напластованию на расстоянии более чем 3 м от кровли пласта.2Отношение площадей слева и справа от резонансного пика.Sотн.р.,

отн. ед.

Sотн.р.=S-p+S+pИнтегральная характеристика амплитудно-частотного спектра, оценивающая энергетическую асимметрию мощности расслоения относительно точки его максимальной интенсивности.3Относительная амплитуда резонансного пика.AотнОтн. ед.Aотн=Sотн/Rотн

Sотн=Sp/Sо, Sp=S-p+S+p

Sо – общая площадь.

Линейно-интегральная характеристика амплитудно-частотного спектра, оценивающая интенсивность развивающегося расслоения.4Относительная амплитуда высокочастотной области спектра.Aотн+рОтн. ед.Aотн+р=Sотн+р/Rотн+р

Sотн=S+p/Sо, Rотн+p=R+p/Rp

Линейно-интегральная характеристика, оценивающая интенсивность развивающегося расслоения в сторону кровли от точки его максимума.5Абсолютная частота точки максимальной интенсивности расслоения

(резонансный пик).

FpкГцАбсолютная характеристика амплитудно-частотного линейчатого спектра, оценивающая пространственное положение максимального расслоения в толще пород по нормали к кровле пласта.Примечание. Обозначения приведены на рис. 3.

По результатам исследований акустического сигнала при работе выемочных механизмов была получена базовая выборка, включающая 58 случаев при наличии внезапных выдавливаний угля и их отсутствии. Отдельно для крутого и пологого падения на этой выборке методом дискриминантного анализа [5] были получены обобщенные показатели опасности по внезапным выдавливаниям угля в виде простых классифицирующих функций { Ф0, Ф1}.

Рис. 3 – Схема линейчатого спектра с выводом основных обозначений опорных точек математической обработки

Дискриминантная модель [6] прогноза опасности по внезапным выдавливаниям угля для пластов крутого падения может быть представлена следующей системой уравнений:

(3)

и изображена графически (рис. 4).

Рис. 4 – Графический вид дискриминантной классифицирующей модели

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Еще статьи

Международный туризм. Юго-восточная Азия
В настоящее время индустрия туризма является одной из наиболее динамично развивающихся форм в международной торговле услугами. Значение туризма в мире постоянно возрастает, что связано с возросшим влиянием туризма на экономику отдельной страны. Международный туризм входит в число трех крупнейших эк ...