автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Обоснование и разработка способов и технических свойств диагностики состояния геомеханических объектов на глубоких горизонтах

На правах рукописи

ВОЗНЕСЕНСКИЙ Александр Сергеевич

УДК 622.831 :550.343

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТАХ

Специальность 05.15.11 —«Физические процессы горного производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1997

Работа выполнена б Московском государственном горном университете.

Научные консультанты: Заслуженный деятель пауки и техники РСФСР, проф., докт. техн. паук ¡В. С. ЯМЩИКОВ}

проф., докт. техн. наук В. Л. ШКУРАТНИК.

Официальные опнопепты: проф., докт. техн. наук Г. А. КАТКОВ, проф., докт. техп. наук С. Е. ЧИРКОВ, докт. физ.-мат. наук В. А. РОБСМАН

Ведущая организация — Институт проблем комплексного освоения недр Российской Академии паук (ИПК.ОН РАН), г. Москва.

Защита диссертации состоится 26 июня 1997 г. в час. на заседании диссертационного совета Д-053.12.06 при Московском государственном горном университете по адресу: 117049, Москва, Ленинский пр., 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « » . . 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

проф., докт. техн. паук БАКЛАШОВ И. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Горнодобывающая, нефтяная и газовая промышленность являются сегодня и будут оставаться в будущем одним из основных источников благосостояния человечества. В первую очередь это относится к таким странам, как Россия, США, Канада, ЮАР, Германия, Англия. Сегодня подземные работы ведутся на глубинах, превышающих 1000 м, планируемая глубина некоторых карьеров превосходит 500 м. В будущем ожидается дальнейшее углубление горных работ, что заставляет уделять все большее внимание нежелательным проявлениям горного давления в различных геомехапических объектах. Под геомеханнческим объектом (ГО) в данном случае подразумевается прнродно-техпогенное образование (структура), размешенное в массиве горных пород, являющееся его составной частью и представляющее собой предмет изучения геомеханикп. Таким образом, ГО являются массив пород вокруг подземных горных выработок, борта карьеров, подземные хранилища нефтепродуктов, породная толща над разрабатываемыми месторождениями газа или нефти, а также образцы пород, извлеченные из массива пород и характеризующие его свойства.

Разрабатываются технологические меры, направленные на уменьшение последствий нежелательных явлений, однако сложность горно-геологпческнх условий и высокие темпы отработки могут сделать их малоэффективными без достаточного количества сведений о состоянии ГО. В то же время весь опыт развития горной и газонефтедобывающен промышленности говорит о необходимости не только создания высокоэффективных технологий добычи полезных ископаемых, совершенствования расчетов, но также и о необходимости развития инструментальных способов и технических средств диагностики состояния ГО. Диагностика геомеханического объекта— установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов в горных породах, элементах и конструкциях, образуемых ими, для предсказания возможных отклонений в их состояниях, а также разработка методов, средств

обнаружения, локализации дефектов и установления состояний геомеханических объектов. Диагностика может рассматриваться как операция, в результате которой получают более полную характеристику объекта, чем прн контроле.

Все многообразие задач горного производства может быть разделено на две группы. Первая группа связана с требованием наиболее полного извлечения полезного ископаемого из недр. Вторая — с обеспечением устойчивости породных массивов и уменьшением вредного влияния на окружающую среду. Обе группы задач находятся в противоречии по отношению друг к другу, и решить их сегодня невозможно без применения эффективных способов диагностики и контроля состояния ГО. Разработанное к настоящему времени достаточно большое количество способов и технических средств, как правило, применяется без детального учета необходимости контроля в том или ином месте массива пород. Не разработаны в достаточной степени методы обоснования и выбора технических решений диагностики и контроля геомеханических объектов. Такой подход должен базироваться на учете многих вопросов из совершенно различных областей — механики и физики горных пород, технологии добычи полезных ископаемых, измерительной техники, приборостроения, радиоэлектроники и т. д. Его отсутствие приводит или к необоснованным затратам па контроль, или же к полному отказу от наблюдения за состоянием массива, что часто имеет катастрофические последствия. В связи с этим данная диссертационная работа, посвященная разработке способов и технических средств диагностики состояния геомеханнческих объектов на глубоких горизонтах па основе учета особенностей этих объектов, качества информативных параметров диагностики и величины возможных потерь или выигрыша от принимаемых решений, является актуальной.

Целью диссертационной работы является разработка методов и средств диагностики состояния ГО на больших глубинах с учетом требований, обусловленных этими объектами, возможных катастрофических последствий от принятия неадекватных решений об их состоянии и имеющихся ограничений на возможность проведения измерений.

Идея работы состоит в использовании информационных критериев для количественной оценки необходимости диагностики состояния ГО, а также для выбора методов, способов, информативных параметров и технических средств контроля.

В соответствии с целью и идеей в диссертационной работе решаются следующие задачи.

1. Разработка методов-расчета коэффициентов необходимости использования диагностики и контроля состояния ГО в зависимости от их напряженного состояния на основе соответствующего информационного критерия.

2. Разработка методов расчета коэффициентов эффективности информативных параметров н технических средств диагностики и контроля состояния ГО, а также выбор информативных параметров в соответствии с рассчитанными значениями указанного коэффициента.

3. Разработка способов диагностики п контроля состояния ГО и опенка информационной эффективности их параметров.

4. Обоснование принципов построения и разработка аппаратуры контроля и диагностики состояния ГО, ее испытание в производственных условиях.

Основные научные положения, выносимые на защиту: среди многих факторов, определяющих количество информации, необходимое для надежного диагностирования ГО, основным является его напряженное состояние, причем с уменьшением коэффициента запаса прочности количество информации, необходимое для диагностики геомеханических объектов с заданной надежностью, возрастает;

степень потребности в проведении операций диагностики п контроля напряженного состояния ГО целесообразно оценивать коэффициентом необходимости Л\ представляющим собой отношение количества информации, требуемого для уменьшения значения априорной энтропии состояния до заданной допустимой величины, к величине априорной энтропии состояния; значения ¡У>0 свидетельствуют о необходимости проведения диагностики, причем, чем ближе эта величина к единице, тем больше необходимость в проведении диагностики и тем качественнее должны быть используемые информативные параметры;

для оценки качества информативных параметров контроля в условиях коррелированных погрешностей измерения, что часто встречается в горном производстве, следует использовать коэффициент информационной эффективности Э, представляющий собой отношение количества информации, даваемого используемыми параметрами, к априорной энтропии состояния ГО; значения 'коэффициента эффективности, более близкие к единице, свидетельствуют о более высоком качестве используемых параметров; для реальных ГО величина Э изменяется незначительно в пределах ^погрешности, достаточных для инженерных расчетов, и .поэтому результаты, полученные в одних условиях, могут быть использованы в расчете п проектировании методов н средств для других условий;

выбор информативных параметров диагностики следует проводить из условия устанавливающего нижнюю гра-

ницу допустимой области качества информативных -параметров п позволяющего обоснованно выбрать их с заданным уровнем надежности решения о состоянии геомеханнчеокого объекта, не -привлекая дополнительных методов и затрат;

существует оптимальнее значение полосы частот регистрации сигнала, обеспечивающее 'максимум коэффициента информационной эффективности Э сейсмоакустнческих методов диагностики состояния ГО, которое может быть различным при использовании одного или двух информативных параметров; для объектов размерами около нескольких метров при диагностике с использованием одного параметра (амплитуды или энергии сейсмоакустического события) указанный 'максимум достигается при значении верхней граничной частоты регистрируемого спектра около 1700 Гц, а при использовании двух параметров — около 1000 Гц.

значения коэффициентов эффективности Э различных информативных .параметров и пх сочетаний, получаемых с помощью деформационных и акустоэмисснонных методов диагностики и контроля состояния ГО и определенных на основе экспериментального материала, занимают широкую шкалу значений от пнзкоэффективных (0,03—0,5) до высокоэффективных (0,85—0,97); значения коэффициента Э зависят как от того, .какие стадии напряженно-деформированного состояния геомеханнческих объектов распознаются., так и от того, в каких сочетаниях используются соответствующие информативные параметры;

при ступенчатом изменении напряженного состояния пород в ГО наблюдается эффект изменения времени спадания активности акустической эмиссии, ¡причем зависимость времени спадания, от величины напряжений имеет, по крайней мере, две экстремальные точки;

при ступенчатом нагруженнп ГО, вызванном взрывным разрушением соседних объектов, наблюдается эффект задержки деформационного отклика, который может характеризовать напряженное состояния этих объектов, причем информативный параметр—промежуток времени от момента взрыва до максимума скорости деформаций обладает достаточно высоким для ^фактического 'применения значением коэффициента эффективности Э (около 0,96).

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

корректностью постановки задач исследований; использованием для решения поставленных задач апробированных методов механики горных пород, неразрушающего контроля, теории информации; математической статистики, распознавания образов;

положительными результатами практической проверки в производственных условиях результатов расчетов, методов контроля и диагностики, а также аппаратурных решений;

представительным объемом результатов измерений, использованных в качестве исходного материала для расчетов

(всего более 30000 лабораторных, 1700 модельных и 500 натурных измерений);

удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов и результа тов лабораторных и натурных измерений;

применением в лабораторных и натурных экспериментах измерительных устройств с метрологическими характеристиками, достаточными для решения поставленных задач; тщательным тестированием как приборного, так и программного обеспечения, используемого при расчетах и обработке результатов измерений.

Научное значение работы заключается в разработке методов количественной оценки необходимости диагностики ГО, методов выбора параметров контроля в соответствии с необходимостью, экспериментальном определении коэффициентов эффективности параметров контроля, получаемых с помощью деформационных и акустоэмиссиопных методов; разработке новых, отличающихся повышенной достоверностью методов диагностики и контроля.

Научная новизна работы заключается в следующем: разработаны информационные основы диагностики и контроля ГО, где впервые предлагается осуществлять расчет коэффициентов необходимости контроля и производить выбор параметров в соответствии с ними;

определены значения коэффициентов эффективности различных параметров и методов контроля и диагностики состояния ГО;

обоснованы принципы построения аппаратуры беспроводного деформометрического контроля, а также способы контроля и диагностики состояния ГО;

обоснованы методы повышения помехоустойчивости при использовании сейсмоакустических методов для контроля и диагностики состояния ГО; получены количественные характеристики, оценивающие степень повышения помехоустойчивости;

установлены эффекты задержки деформационного отклика и изменения времени спадания активности акустической эмиссии в ГО при их ступенчатом нагруженни.

Практическое значение диссертации заключается в: разработке методологии проектирования диагностики геомеханических объектов в соответствии с их напряженно-де-формнрованпым состоянием, позволяющей минимизировать затраты на измерения при заданном уровне достоверности принимаемых решений;

создании способов и средств диагностики ГО, обеспечивающих повышение ее достоверности в производственных и лабораторных условиях.

Реализация результатов работы.

Результаты работы использованы при совместной разработке п выпуске системы «Массив» МГГУ н НПО «Сибцвет-метавтоматика».

Разработанные способы контроля испытамы и внедрены на комбинате «Ачполнметалл».

Метод и устройство пространственной селекции для повышения помехоустойчивости при сейсмическом контроле и диагностике массива горных пород испытаны в промышленных условиях па шахтах АО СУБР.

Разработанное программное обеспечение использовано в МГГУ при выполнении НИР и в учебном процессе в курсах «Обработка и интерпретация геофизической информации», «Средства передачи и обработки измерительной информации» и др.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на всесоюзном семинаре по измерению напряжений в массиве горных пород (Новосибирск, 1984), всесоюзной конференции по механике горных пород (Фрунзе — Бишкек, 1989), Международ-пом акустическом форуме «FORUM ACUSTICUM» (Бельгия, Антверпен, 1996), 6-й Международной ¡конференции по акустической эмиссни/микросейсмикс в горных породах (США, Пенсильвания, 1996), 5-й сессии Российского акустического общества «Проблемы геоакустики. Методы и средства» (Москва, 1996), Международной конференции по механике горных пород (Москва, 1993), Всероссийской конференции «Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых» (Новосибирск — Екатеринбург, 1994), Всесоюзной научной конференции вузов с участием НИИ (Москва, 1984), Научно-техническом семинаре в Институте месторождений, геодезии и прикладной геофизики (DMC-ILG) (Германия, Бохум, 1993). Система беспроводного контроля устойчивости горных выработок «Массив» экспонировалась на ВДНХ СССР.

Публикации. По диссертационной работе опубликовано самостоятельно и в соавторстве 54 работы, в том числе 15 авторских свидетельств па изобретения.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и содержит 336 стр. текста, 131 рисунок, 5 приложений и список литературы из 200 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь в работе над диссертацией Заслуженному деятелю науки и техники РСФСР, профессору, доктору техническнх^наук^академик)' Российской инженерной академии j B. C. _Ямщикову_ |

профессору, доктору технических наук В. Л. Шкуратиику, коллективам кафедры «Физико-технический контроль процессов горного производства» МГГУ, лаборатории разрушения горных пород МГГУ, лаборатории прочности подземных сооружений НТЦ «Подземгазпром», лаборатории вибродинамн-чееких испытаний Института транспортного строительства (ЦНИИС), Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН, комбината «Ачполиметалл», АО СУВР, коллегам из ДМТ — Института месторождений, геодезии и прикладной геофизики (г. Бохум, Германия), совместно с которыми были получены экспериментальные результаты, приведенные в диссертации, а также сотрудникам МГГУ, института «Цветмет-автоматика» (Москва) и НПО «Сибцветметавтоматика» (Красноярск), совместно с которыми разработана аппаратура «Массив».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обзор существующих методов и технических средств диагностики состояния геомеханических объектов и постановка задачи исследования. В первой главе сделан обзор результатов исследований в области контроля и диагностики ГО, а также в областях, непосредственно соприкасающихся с темой диссертационной работы.

Областью знаний, которая является отправной точкой при проектировании средств диагностики и контроля массивов горных пород, является геомеханика (механика горных'пород). Большой вклад в развитие этой области внесли И. В. Баклашов, М. А. Иофис, 10. М. Карташов, Б. А. Карто-зия, С. В. Кузнецов, М. В. Курленя, Г. А. Марков, И. М. Петухов, А. Г. Протосеня, А. Н. Ставрогин, С. Е. Чирков, И. Е. Шемякин и др.

Основой для развития методов контроля состояния горных пород является физика горных пород, в развитие которой внесли свой вклад Е. С. Ватолин, А. П. Дмитриев, С. А. Гончаров, Г. Я. Новик, 10. И. Протасов, В. В. Ржевский и другие.

Разработке методов и аппаратуры контроля напряженно-деформированного состояния и процессов разрушения массивов горных пород посвятили свои работы М. С. Анцыферов, В. И. Ахматов, Н. П. Влох, В. Т. Глушко, Г. А. Катков,

A. А. Козырев, В. С. Куксенко, М. В. Курленя, А. В. Леонтьев, К- Г. Лыков, В. А. Мансуров, М. М. Манукян, В. А. Оги-епко, Л. Л. Павлов, И. М. Петухов, В. В. Ржевский, В. А. Роб-сман, И. П. Розманов, А. Д. Рубан, А. И. Савич, В. М. Сбоев,

B. А. Смирнов, Г. А. Соболев, Н. Г. Томилпн, И. А. Турчанинов, Д. И. Фролов, Е. И. Шемякин, В. Л. Шкуратник, Д. В. Яковлев, А. А. Яланскнй, В. С. Ямщиков и другие.

Поскольку диагностика и контроль связаны с извлечением, передачей и обработкой информации, следует упомянуть работы К. Шеннона, считающегося основателем современной теории информации,-Л. Бриллюэна, Р. Л. Стратоновича, развивших теорию информации в направлении физических аспектов и показавшие общность энтропии физической (по Больцману) и информационной (но Шеннону), а также работы Г1. В. Новицкого, применившего теорию информации для оценки точности измерительных устройств и показавшего универсальность информационного критерия при оценке точности приборов с разными видами распределений погрешностей.

В главе кратко проанализированы различные формы проявления горного давления, встречающиеся в геомеханических объектах при подземной и открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также при добыче нефти и газа. Показана актуальность проблемы диагностики состояния геомеханических объектов, очерчены границы предмета исследования. Показано, что в условиях глубоких горизонтов из-за увеличения горного давления резко возрастает его роль при формировании состояния ГО.

Проанализированы достижения в области средств диагностики и контроля напряженного состояния массивов горных пород. К настоящему времени в мировой практике создано достаточно большое количество методов, приборов и систем диагностики и контроля. Наибольшее распространение получили методы, основанные на регистрации деформаций, а также сейсмоакустические и акусто-эмиссионные методы контроля. В то же время отсутствует общий подход к проектированию систем и отдельных приборов контроля и диагностики состояния массивов горных пород и других геомеханических объектов, который, с одной стороны, позволял бы оценивать необходимость контроля и диагностики, определяемую в первую очередь самим объектом контроля, а с другой — оценивать свойства и эффективность методов, информативных параметров и приборов, применяемых для контроля и диагностики, и подбирать их для конкретных случаев в соответствии с необходимыми требованиями.

Одним из путей повышения эффективности контроля и диагностики состояния ГО является увеличение количества измеряемых параметров. Однако это требует соответствующих затрат, которые не всегда могут быть оправданы. С другой стороны, недостаток методов пли параметров контроля может привести к существенным потерям качества диагностики, что в конечном итоге приведет к ошибочным решениям и потерям, но уже другого рода.

Необходимость разработки существующих и новых месторождений полезных ископаемых, ¡многообразие и постоянная новизна условий, в которых приходится осуществлять диагно-

стику и контроль состояния геомеханических объектов, делает актуальной задачу разработки новых методов и технических средств, а также их выбора в зависимости от особенностей конкретных объектов.

Информационные основы диагностики и контроля состояния геомеханических объектов; коэффициент необходимости. Требования к способам и техническим средствам диагностики и контроля должны определяться в первую очередь состоянием объектов.

Для оценки соответствия выбираемых методов и технических средств требованиям, обусловленным ГО, необходим выбор правильного критерия этого соответствия. Коэффициент корреляции, очень часто применяемый для оценки качества зависимости одного физического параметра от другого, не всегда выполняет свою задачу. В условиях сильно коррелированных погрешностей измерения его использование в качестве критерия качества получаемых зависимостей может привести к серьезным заблуждениям. В данном случае высокое значение коэффициента корреляции будет свидетельствовать о сильной связи погрешностей измерения, а не о сильной связи измеряемых параметров. Точная и всесторонняя оценка влияния погрешностей измерения на практике является очень сложной задачей, и поэтому целесообразно использовать критерии, отражающие качество зависимостей именно измеряемых физических параметров. Для горного производства конечной целью является не точное знание измеряемых величин, а то, к какой категории может быть отнесено состояние ГО и какие технологические мероприятия следует предпринимать. Количество таких категорий на практике весьма ограничено, что определяется ограниченностью технологических приемов. Однако качество распознавания должно быть достаточно высоким, поскольку расплата за ошибочные решения в горном производстве высока.

В качестве такого критерия может быть использовано количество информации, которое необходимо получить для надежной оценки состояния объекта, а также количество информации, которое позволяет получить тот или иной метод или техническое устройство. Однако количество информации зависит от априорных вероятностей состояния объекта. Поэтому более предпочтительными являются относительные величины, характеризующие необходимость диагностики и эффективность используемых параметров:

- Н(*)-Н(<*\х) Н (ш)

где Э — коэффициент информационной эффективности. Он характеризует эффективность параметров контроля и системы в

целом, .причем зависимость от априорных вероятностей невелика в реальном диапазоне значений входящих величин. Здесь

Н (»>) = - V />,) log„/J Ы, (2)

(-i

где Р (ü)( )—априорные вероятности состояний; рассчитываются по значениям напряжений в породах; очень часто рассматриваются 2 состояния — устойчивое о>у и неустойчивое ш„; k — количество состояний; п — основание логарифма, п=-2 при измерении в битах.

В случае двух состояний (соу и ш„) энтропия вычисляется

как

ян = —/>K)iog2P(W|I) - P(coy)iog2^K). (3)

Полная условная энтропия состояния после .проведения измерений Я(ш[х) определяется как

H{»>\x)^¡P(x)H(<»\x)px (4)

i

н для двух .классов состояний имеет вид

— ( Я К)/; (л-К)

Н (Ш\х) - f \Р (шу)р (л-1WV) I(,g2 ; \ у; +

vi р(х)

+ />(«„),№„) log/^^U, (5)

Pix) f

-где P((ü¿) —априорные вероятности состояний со,- ; (л: | со/) — условные плотности вероятности параметра контроля (одного или нескольких) в состоянии ю,; р(х)—плотность вероятности параметра (параметров) контроля х:

р(Х) = -у1РЫР(*Ы; («'-)

; -1

Н((а\х) —частная условная энтропия:

Я(а)|л-)=- V />(|*)Iogs/>H|x), (7)

/=--1

где апостериорные вероятности /->(to¡|.í) вычисляются по формуле Байеса:

. Р( )==РЫР1*Ы , (8)

р W

Свойства объекта характеризуются коэффициентом необходимости контроля, которым оценивается относительный недостаток информации, требуемой для надежного принятия решений. Возможны два подхода при расчете коэффициентов необходимости.

В первом случае известными считаются вероятностно-статистические характеристики поля напряжений и прочности. Коэффициент необходимости контроля N рассчитывается как

ни -нл

Я(ш)

где Н д —- допустимое значение энтропии, вычисляется через допустимые вероятности состояний. В случае двух состояний объекта (устойчивое со у и неустойчивое со,,) допустимая вероятность неустойчивого состояния может быть принята равной /\(ш„) =0,00135 из условия граничного значения, равного трем средпеквадратнческнм отклонениям. В этом случае //, = 0,0148 бит при измерении энтропии в двоичных единицах информации.

При другом подходе известным считается напряженное состояние геомеханического объекта. Коэффициент необходимости контроля может быть оценен следующим образом:

у Н ("') ~ — ~ -*>! /10\

Я(«) '

где 52 — термодинамическая энтропия напряженного состояния нетронутого массива (принятого за безопасное) и массива после проведения выработки. С учетом известных соотношений механики деформируемого твердого тела это выражение может быть приведено к виду:

°2 К £2

где а,=Е-е1 —величины напряжений; К— коэффициент концентрации напряжений >по отношению к нетронутому массиву пород; кь ег—величины деформации нетронутого 'массива и массива с выработкой; Е—модуль упругости. Расчет производится отдельно для различных компонент тензора напряжений. Следует отметить, что указанный способ расчета является весьма общим, и его следует применять на первых этапах расчетов, когда данных о напряженном состоянии накоплено недостаточно. Впоследствии эти расчеты следует уточнять по мере получения данных о средних значениях напряжений и их среднеквадратических отклонениях.

В работе произведен расчет коэффициентов необходимости контроля напряженного состояния массива пород вокруг вы-

рабрток круглого, прямоугольного сечений, горизонтальных угольных пластов, а также бортов карьеров. Исходными данными для расчетов служили результаты теоретических расчетов и физического моделирования 'полей напряжений.

При расчете -коэффициентов необходимости контроля массива пород вокруг цилиндрической горизонтальной выработки (расчет лоля напряжений для этой и следующей задач в упругой постановке — по И. В. Баклашову) установлено, что область в массиве пород от поверхности обнажения до глубины, равной 1,7 радиуса выработки, следует 'контролировать с использованием 2 параметров, характеризующих напряженное состояние массива, а далее возможен контроль с использованием одного параметра. При расчете коэффициента необходимости ¡контроля горизонтальной составляющей напряжений в кровле прямоугольной горной выработки установлено, что .контроль по одному параметру необходимо вести ¡практически ¡по всей толще непосредственной кровли, «роме областей сопряжения ее со стенками. При //Л =1,33 область контроля по двум параметрам размещается от стенки выработки па расстояние почти до 1/4, при l/h—4 до величины около //6. Здесь /—размер -поверхности обнажения кровли, h — высота выработки.

Для расчета коэффициента необходимости (контроля напряженного состояния массива горных пород вокруг горизонтального угольного пласта использованы результаты физического моделирования 'методом эквивалентных материалов, выполненного во ВНИМИ. При глубине залегания 400 м горизонтальной лавы шириной 80 м области контроля по двум параметрам размещаются по сторонам выработки и их глубина в горизонтальном направлении доходит до 25—30 м. Зоны эти соответствуют зонам опорного давления.

Для расчета коэффициента необходимости контроля устойчивости борта карьера выпуклой формы взяты значения напряжений, полученные путем моделирования методом фотоупругости для однородной изотропной среды. Вероятность неустойчивого состояния Р(со„) в данном расчете определяется ¡как вероятность превышения нагрузкой значений прочности, имеющей вероятностное распределение. При расчете коэффициента необходимости N соотношение среднего значения 'прочности к максимальному значению величины напряжений взято -как 1,5: 1, а коэффициент вариации прочности принят равным 0,2. Наиболее опасная зона находится в нижней части борта (значения Аг = 0,8 и более), требуемое количество параметров в указанной зоне доходит до трех. Если принять глубину -карьера за 100%, область контроля по трем (параметрам занимает нижнюю часть породного массива, -простирающуюся в вертикальном направлении от уровня дна карьера на расстояние 20—25% глубины, а в горизонтальном направле-

нни —до глубины 50% от поверхности обнажения. Область контроля по 1 н 2 параметрам размещается в нижней половине массива -пород борта. Контроль состояния верхней половины осуществлять необязательно.

Для расчета коэффициента необходимости контроля конкретных реальных объектов следует обладать исходными данными, характеризующими распределение средних значений и среднеквадрагических отклонений напряжений и прочности по ■массиву. Поскольку речь идет о размещении устройств контроля и диагностики состояния массива пород, которые позволят уточнять это состояние, для этих расчетов не требуется той высокой точности и детальности исходных данных, которая необходима, когда речь идет о .проектировании геоме-хаипческих объектов, где расчет является конечной стадией прп выборе параметров объекта.

Аппаратура, измерительные и испытательные установки, используемые в исследованиях. В работе в различных исследованиях использовался ряд приборов, систем и измерительных установок, большинство из которых разработано с участием автора.

Натурные измерения осуществлены с помощью одной из первых в мировой практике систем с передачей данных через выработанное пространство «Л\асснв», разработанной в Московском государственном горном университете и НПО «Сиб-цветметавтоматика». Первые варианты использовали только беспроводную передачу к месту регистрации, в дальнейшем применен комбинированный капал: на первом участке беспро-водиый, а затем - проводной. В этом варианте система разработана МГГУ совместно с НПО СибПМА (г. Красноярск). Система с беспроводным каналом передачи показаний содержит радиодатчики перемещений, устанавливаемые в шпурах, радиоприемное устройство, размещаемые в защищенном от взрыва месте. Радиоприемник через блок связи соединен с ЭВМ.

В работе показано, что основным видом радиопомех, возникающих в процессе работы горного оборудования и влияющих па работу системы «Массив», являются импульсные радиопомехи. Предложено устройство зашиты от импульсных радиопомех, экспериментальная проверка эффективности работы которого производилась в условиях шахты 15—15 бис ПО СУБР. При плотности потока импульсов радиопомех 1 имп/с теоретически рассчитанная вероятность пропуска показаний радиопомехи равна 0,00082, что может считаться невозможным событием. Практически при плотности потока импульсов менее 1,25 имп/с сбоев аппаратуры не обнаружено.

Для лабораторных испытании образцов горных ¡пород раз,-работапо несколько установок. ' ' '" ' "

;1р

Установка на базе ЭВМ «1п1ег1ескмцие» /Лг-1!10 позволяет регистрировать нагрузку, деформации образцов горной породы и (параметры акустической эмиссии при нагружении пород. (Разработана при участии автора в институте ЦНИИС, г. Москва). Нагружение образцов пород осуществляется на прессе Р-20. На образцы наклеиваются тензодатчики: два продольных и два поперечных 1по отношению ¡к направлению нагру-жения. Сигнал с тензодатчиков ¡подается на тепзаметрическую аппаратуру 8-АНЧ-21, а затем на ЭВМ /ЛМ10, где он -через программируемые фильтры нижних частот подается на вход 12-разрядного аналого-цифрового преобразователя ('АЦП). На один из входов АЦП подается также сигнал с датчика нагрузки, установленного на прессе. Для контроля акустической эмиссии используется аппаратура АФ-15. Полоса пропускания устанавливается в пределах от 20 кГц до 2 Мгц.

Измерительная установка с транскриптором для лабораторных испытаний образцов горных пород разработана в МГГУ (МГИ) при участии автора для изучения тепловых и акустоэмиссионных процессов в образцах горных пород при их нагружении. Она содержит канал измерения нагрузки, температуры и канал регистрации активности акустической эмиссии. Измерения медленно меняющихся процессов (нагрузка и температура) осуществляются вольтметрами Щ-1513. Для'измерений в канале акустической эмиссии использовался специально разработанный усилитель с формирователем импульсов (полоса пропускания от 15 до 40 кГц), а в другом варианте—прибор АФ-15 (полоса пропускания от 20 кГц до 2,0 Мгц). Счетчиком Ф7033 регистрируется общее число импульсов АЭ. Для измерения изменений температуры образца породы ¡при его нагружении применена мостовая схема, в качестве активных элементов использующая -диодные датчики. -Погрешность измерения температуры- равна 1,25 мК.

Информационно-измерительная система для регистрации акустической эмиссии, деформаций и других параметров образцов ¡горных пород при их нагружении разработана в НТЦ «Подземгазпром» (г. Москва) три участии автора для испытаний образцов соли при-одноосном и всестороннем нагружении. Система (позволяет регистрировать активность акустической эмиссии и показания тензодатчиков и содержит многоканальный блок СИИТ--2 для измерения деформаций и 3 канала регистрации акустической эмиссии. Скорость измерения деформаций 20 изм/с. Измеряемым пара-метром АЭ является активность акустической Эмиссии. Для, управления процессом измерения и регистрации ¡показаний используется компьютер, совместимый с 1ВМ РС АТ 286. Нагружение образцов соли осуществляется на установке «Викинг» (до 50 кН) или машине нагруження ££/-100 (до 1000-кН).

В исследованиях использовался также прибор PATE, разработанный в ДМТ — Институте 'месторождений,'геодезии и прикладной геофизики (г. Бохум, Германия). Прибор позволяет регистрировать сейсмоакустические события и измеряет максимум амплитуды ускорения и энергию события. Прибор использовался в модельных исследованиях точности сейсмо-акустических -методов экспериментальной геомехашгки и торной геофизики, которые применяются для диагностики состояния: ГО.

Коэффициент информационной эффективности измеряемых параметров диагностики состояния геомеханических объектов и его свойства.

Исходными величинами для расчета коэффициента информационной эффективности Э являются априорные вероятности состояний Р (о); ) и условные'плотности вероятности параметров p(x\a>i). Расчет величин Э, а также вычисления при определении состояния объекта с использованием критерия Байеса предусматривают использование условных плотностей вероятностей параметров контроля в различных состояниях. Очень часто при их построении используется нормальный закон, что позволяет значительно упростить вычисления. Однако для обоснованного применения этого вида распределений требуется соответствующая проверка с использованием различных критериев согласия.. Использование для этих целей критерия уи2 требует объема выборок не менее 30—40 элементов. В то же время спецификой объектов горного .производства является их уникальность и сравнительно -малое число опасных явлений, что является естественным следствием стремления вести добычные работы без осложнений. Указанная специфика (малое число явлений и малое количество наблюдений состояния объекта в опасном состоянии), а также естественное стремление не увеличивать объемы выборок, характеризующих объекты в этом состоянии, заставляет использовать непараметрпческие методы статистики, позволяющие принимать решения уже при объемах выборок 3—10 элементов. Конечно же к выводам, полученным прн таких условиях, нужно относиться очень осторожно, однако другого пути здесь нет. Поэтому наряду с традиционно используемыми методами статистики следует использовать также и методы, .предназначенные для обработки малых выборок. К таким методам относится построение плотностей вероятности методом суммы нормальных ядер (оценка Парзена).

В этом случае плотность вероятности записывается в виде

= — 2 (^-Wï- Xj)/h\, • (12) N, /г, \ h I

где Nt — количество опытных данных, соответствующее г-му

состоянию объекта; р (л: | со,)—условная плотность вероятности параметра контроля л; в состоянии х^—измеренные значения параметра контроля, в случае контроля по нескольким параметрам в качестве .V и л'_/ рассматриваются векторы значений; Л — некоторое число. Обозначим л'—х.- = у. Величп-1 / у \

па—-к — 'является ядром оценки. В случае использования

Л V Л / нормальных ядер

■ —к- ( —= -ехр

Л { /I I 2- •//

&!

Величина Л зависит от /V,. Ее выбирают равной

(13)

■Ли

и (Л',) = ■

В случае контроля по одному параметру (л = 1) Л(М)

уп

(М)

<15)

При вычислении па ЭВМ исходными величинами являются выборки нескольких параметров Хь х-2, .гз, .... х„, относящиеся к каждому классу состояний объекта:

х'и А

х'

13

Т1

х'лК л'-.

'-'Л'

X1.

Х\

(1С)

Здесь — номер состояния; Л"'2;-, х'-^, ..., х'л/- —/-и вектор параметров контроля в состоянии объекта и/; N — объем выборки в этом состоянии (число, в общем случае различное ■для.'Каждого класса ш,).

При контроле по нескольким параметрам нормальное ядро вычисляется как многомерная нормальная плотность вероятности по формуле

1- к (-у- \ =-/>(*„ ..., *>>,) = -1 — X

Л

Л

ехр

1ШЛ

1 п п

-У У О, к

- <- 1 1

х, — а.

|/ (2и)" О Л х! - а1

(17)

3/

Здесь (Х|, хг, .... *«) —вектор текущих значений параметров контроля при расчете плотности вероятности в состоянии ш1,х/,х^ — текущие значения параметров; а1, а) —средине значения параметров в рассматриваемом состоянии; з/, —

среднеквадратические отклонения /-го и /-го параметров в г'-м состоянии; Б — определитель л-го порядка (корреляционная матрица). Конечное выражение для плотности вероятности имеет вид

/V рл п.

По указанным выражениям составлен алгоритм и разработана программа расчета информационной эффективности на ЭВМ, позволяющая рассчитывать плотности вероятности для их последующего графического изображения, непосредственно значение' коэффициента информационной эффективности, а также производить классификацию состояний геомеханического объекта по поступающим экспериментальным данным на основе обучающей выборки с использованием критерия Бай-еса.

В работе осуществлена оценка влияния корреляции между параметрами, погрешности измерения, а также корреляции между погрешностями измерения па информационные характеристики измеряемых параметров. Показано, что при коррелирующих 'погрешностях коэффициент корреляции, часто применяемый -для оценки качества экспериментальных зависимостей между измеряемыми параметрами, по которым определяется состояние геомеханического объекта, дает неверные результаты. Его высокое значение в этих условиях обусловлено сильной корреляцией между собой погрешностей измерения разных параметров. Поэтому качество используемых параметров рекомендуется производить с помощью информационных критериев, а именно — с ¡помощью величины коэффициента информационной эффективности Э, адекватно отражающей как качество н информативность самих параметров, так и действие погрешностей измерений.

Применение информационного критерия эффективности контроля позволило ¡показать, что с увеличением относительного расстояния между математическими ожиданиями условных плотностей вероятности измеряемых параметров величина Э увеличивается. К этому же приводит и использование двух параметров вместо одного (мпогопараметровый контроль). Выигрыш, получаемый в последнем случае, возрастает при: увеличении перекрытия плотностей вероятности; уменьшении коэффициентов корреляции параметров контроля; уменьшении коэффициентов корреляции погрешностей.

Преимущества контроля по двум параметрам видны в условиях больших погрешностей измерения, что наблюдается при работе с горными породами. Даже при большом значении коэффициента корреляции между измеряемыми параметрами (0,8) при увеличении погрешности измерения величина коэффициента информационной эффективности падает медленнее

2

17

для двухцараметрового контроля по сравнению с однопара-метровым 'контролем. В случае сильно коррелирующих погрешностей величина Э падает сильнее, чем в случае контроля по одному параметру. Поэтому многопараметровый контроль следует применять при слабой корреляции между параметрами или слабой корреляции погрешностей (даже три значительной корреляции между ¡параметрами). Для увеличения эффекта от применения многоиараметрового контроля следует использовать параметры, погрешности измерения которых имеют различную физическую природу и не коррелируют. Это, например, деформации и активность акустической эмиссии горных пород.

В работе также исследовано влияние количества измеряемых параметров на коэффициент информационной эффективности диагностики состояния объектов для случая 'построения ■плотностей вероятности путем аппроксимации суммой нормальных ядер. Моделирование с группами исходных данных, смещаемыми друг относительно друга, показало, что увеличение .количества измеряемых параметров может приносить выигрыш только в определенных случаях, а именно, когда каждый из дополнительных параметров обладает ненулевым значением коэффициента информационной эффективности. В случае, когда .параметры контроля имеют многомодальное распределение, что характерно для горных ¡пород, введение нового (параметра с низким значением коэффициента информационной эффективности может даже ухудшить конечный результат. Поэтому проектирование диагностики состояния ГО должно обязательно включать этап оценки коэффициента информационной эффективности методов и информативных параметров, а также их выбор с учетом достижения максимального значения коэффициента информационной эффективности.

Разработка способов диагностики состояния геомеханических объектов и определение коэффициента информационной эффективности измеряемых параметров на основе модельных и лабораторных экспериментов.

В работе проведена экспериментальная оценка точности и информационной эффективности сейсмических и сейсмоаку-стических методов контроля и диагностики объектов геомеханики и горной геофизики, а также разработка рекомендаций по уменьшению влияния этих погрешностей путем учета систематической и случайной составляющих, выбора оптимального частотного диапазона и применения методов распознавания образов. Как правило, на практике решаются две задачи. Одна связана с определением напряженного состояния геомеханического объекта по таким параметрам сейсмоакустиче-ских сигналов, как амплитуда ускорения и энергия. Вторая заключается в выявлении неоднородностей. Эксперимент проводился на блоке из песчано-цементного раствора, имеющем

форму параллелепипеда длиной 17, высотой 2,5 и шириной 3 'М. При моделировании соблюдались условия подобия модели и реальных объектов. Для возбуждения колебаний применялся испытательный молоток с нормируемой энергией удара, равной 20 Дж. Показания регистрировались с 'помощью прибора PATE, датчики которого располагались в нескольких группах шпуров, пробуренных в песчано-цементном блоке. Расстояние от точки возбуждения до парных шпуров выбиралось одинаковым. В ходе эксперимента для регистрации сигнала использовались сменные фильтры нижних частот. Значения граничных частот фильтров выбирались равными 1700, 1200, 800, 600, 400 Гц. Граничная частота фильтра верхних частот, ограничивающего полосу пропускания снизу, оставалась постоянной и была равна 50 Гц. Испытания проводились сериями но 20—25 ударов. При обработке показаний была произведена оценка систематической и случайной составляющих погрешности измерений. Установлено, что для оценки напряженного состояния теомехаиического объекта по таким пара-метрам сейсмоакустичеекого сигнала, как 'максимум амплитуды ускорения и энергия события, может быть использована корректировка с помощью коэффициентов, учитывающая разное расстояние от места возникновения события до приемного преобразователя упругих колебаний. Случайная составляющая погрешностей может быть уменьшена с помощью соответствующего выбора диапазона частот регистрации сигнала. Для рассматриваемого случая оптимальное значение верхней частоты спектра сейсмоакустичеекого сигнала равно 1000 Гц, где коэффициент вариации имеет значения 0,2—0,4. При расширении полосы пропускания до 1700 Гц или ее сужении до 400—600 Гц коэффициент вариации возрастает до 0,7—0,9. Увеличение коэффициента вариации значений при возрастании влияния нижней и верхней частей, спектра сигнала, может быть объяснено тем, что на краях частотного диапазона условия стационарности выполняются в меньшей степени, чем для центральной, основной части спектра сигнала, в которой сосредоточена значительная часть энергии. Для реальных угольных пластов, например, оптимальное значение может быть ниже и равно 600—800 Гц (при постоянной нижней частоте спектра).

Оценка качества обнаружения неодиородностей в геомеханических объектах осуществлялась с использованием информационного критерия эффективности. При этом используются методы распознавания образов, предусматривающие, в частности, построение разделяющей гиперплоскости в пространстве параметров. Показано, что при использовании одного параметра наилучшее распознавание объекта достигается при использовании широкого спектра частот (верхняя частота спектра 1700 Гц), а для наилучшего разделения объек-

V

19

гон то двум параметрам целесообразнее использовать полосу спектра до 800—1000 Гц (рис. 1).

Аналогичный результат следует из данных табл. 1, в которой ¡приведены результаты расчета ¡коэффициента информационной эффективности -максимального ускорения и энергии, а также обоих параметров при различных значениях верхней частоты спектра.

Таблица 1

Коэффициенты информационной эффективности Э максимального ускорения А шах и энергии Е в зависимости от верхней частоты регистрируемого спектра /•'и

Прибор М> 6 Прибор № 8

Частота FB, Гц 2 параметра Максимальное ускоре- 11110 -Лп.ах Энергия Е 2 параметра Л\аксималь-ное ускоре- Ш1С Лшах Энергия Е

17U0 1200 цкю 800 сои 0,0727 0,7697 ,0,8930 0,2677 0,7810 0,0907 0,21)30 0,1027 Ч), 1532 0,7810 0,0108 0,2501 .0,6073 0,1231 0,6420 0,2599 0,9400 0,9415 0,8"U4 0,4776 0,0897 0,7170 0,5910 0,0552 0,4081 (1,1012 0,3956 0,2179 0,3727 ,0,4494

В работе произведена оценка коэффициентов информационной эффективности контроля напряженно-деформированного состояния скальных горных пород при одноосном напряженном состоянии по деформациям и активности акустической эмиссии (ААЭ) в отдельности и при их совместном использовании. Для испытаний попользовалась установка на базе измерительно-вычислительного комплекса /ЛМЮ. Испы-тывались цилиндрические образцы темно-серого известняка, отобранные в висячем боку на шахте 15—-15 бис ПО СУБР. Диаметр и высота образцов — 40—41 мм. В качестве условно неустойчивого состояния принималось напряженное состояние, соответствующее нагрузкам, лежащим в диапазоне от 90 до 100% от разрушающих значений. Напряженное состояние, соответствующее диапазону нагрузок ниже 90%, принято за условно устойчивое. Расчет коэффициента информационной эффективности по одному и двум параметрам дает значение Э = 0,576 для контроля ¡по ААЭ, Э=0,579 >по деформациям, 3 = 0,797 ¡для контроля ¡по двум этим параметрам.

Одним из дополнительных параметров, позволяющих повысить информационную эффективность определения напряженного состояния пород, является изменение температуры, сопровождающее изменение напряженного состояния торных пород. Оценка вклада, вносимого дополнительным измерением температуры, осуществлена на образцах породы с использованием описанной, выше, лабораторной измерительной уста-

ло

Рис. 1. Разделение "геомеханических объектов" по двум параметрам в различных

диапазонах частот

Время от начала нагрузки, с Время от качала нагрузки, с

Рис. 2. Изменение напряжений, их'второй производной, ААЭ и ее среднего значения во времени

нов кн. Испытывались образцы кубической формы со стороной около 40 мм из массивной пачки известняков Мпргалимсай-ского 'месторождения полнметаллов (рудник «Мнргалимсай») комбината «Ачполнметалл» (Казахстан) и образцы пород серого песчаника пород кровли рудников Жезказганского ГМК. Погрешность измерения температуры складывается из аппаратурной н методической составляющих. Первая обусловлена шумами и дрейфом нуля входных каскадов вольтметра и других цепей и в данном случае не превышает ± 1,25 мК. Методическая погрешность обусловлена способом расположения температурных датчиков и степенью изоляции образца от окружающей среды. В серии из 8 циклов нагрузка-разгрузка среднее значение коэффициента, связывающего изменения температуры и давления, равно 0,262 мК/МПа при коэффициенте вариации 0,3. При -полном изменении нагрузки изменение температуры составляет 30 мК, поэтому вклад случайной аппаратурной погрешности равен 4,2%. С учетом поправки на пендеальность термоизоляции среднее значение коэффициента дТ/дР миргалимсанских известняков имеет значение 0,42 мК/Мпа. По результатам испытаний предложен способ контроля напряженного состояния горных пород, который включает измерение во времени количества импульсов естественной акустической эмиссии в измерительной скважине от действующей нагрузки. При этом дополнительно измеряют изменения температуры горных пород во времени в измерительной скважине, затем определяют отношение количества импульсов акустической эмиссии к соответствующему изменению температуры ДЛ^ /ДТ, сравнивают полученное отношение с заданным и по чему определяют опасное состояние горных пород. Значения коэффициентов информационной эффективности Э различных параметров контроля и их сочетаний приведены в табл. 2.

Таблица 2

Коэффициенты информационной эффективности Э параметров при измерении АЭ и изменений температуры

Измеряемые параметры Э

ААЭ 0,7170

Отношение ЛЛ\. /ЛГ 0,2076

2 параметра 0,8.% 7

Как видно из данных таблицы, сам по себе параметр ДЛ^ /АТ обладает невысокой эффективностью, однако в сочетании с ААЭ он существенно увеличивает информационную эффективность последнего параметра.

Геомеханические объекты, основу которых составляет .каменная соль, занимают значительное место среди объектов горного и нефтегазового производства; В работе рассмотрены испытания нескольких ¡конструкций: соляные кольца; соляные кольца с заполнением внутреннего отверстия цементным раствором; конструкция «соляные кольца — цемент — металлическая труба», имитирующие систему «скважина — цементный раствор — обсадная труба», существующую в натурных объектах. Измерения производились на прессе Е1М00 в режиме линейно возрастающей деформации. Силовое воздействие осуществлялось на торцы соляного кольца. Результаты измерений для образца 1г93 .представлены на рис. 2.

Вторая производная напряжений характеризует кривизну этой зависимости, и .переход от 'положительных значений к отрицательным свидетельствует об изменении знака кривизны.

На кривых деформирования, (напряжений и ААЭ) в режиме линейно возрастающей деформации можно выделить 4 стадии (см. рис. 2). Для их распознавания используются различные ¡параметры, значения коэффициентов информационной эффективности которых представлены в табл. 3.

На первой стадии (обозначена цифрой I в табл. 3) происходит закрытие трещин, сближение зерен, причем определенной величине относительных .перемещений зерен в .продольном направлении соответствуют меньшие значения перемещений в поперечном направлении. При сближении зерен суммарная поверхность трения увеличивается, что сопровождается увеличением количества актов акустической эмиссии, т. е. ААЭ возрастает. На этой стадии происходит уплотнение материала, что отмечается увеличением дифференциального модуля упругости, вызываемого уплотнением, и, как следствие, возрастанием наклона кривой время — нагрузка.

Переход от первой ко второй стадии (обозначена цифрой 2) отмечается на кривой напряжений, изменением знака кривизны — от выпуклой к вогнутой. Этот момент на кривой усредненных значений активности акустической эмиссии отмечен сравнительно резким увеличением скорости возрастания ААЭ. Для второй стадии характерно возникновение новых трещин, распределенных (по объему образца сравнительно равномерно. Количество трещин возрастает, поэтому увеличивается ААЭ (кроме акустической эмиссии, вызванной трещинами сдвига и трением берегов трещин, также возникает АЭ, вызванная образованием трещин отрыва). Увеличение количества трещин но объему приводит к уменьшению дифференциального модуля упругости, что выражается постепенным уменьшением наклона кривой время — нагрузка. При определенных допущениях эта точка может быть расомотре-

Таблица 3

Значения коэффициентов информационной эффективности параметров АЭ при распознавании стадий деформирования

Измер яемые и вычисляемые Э

параметры

Номер Наименование Распозна- Распозна- Распозна-

параметра вание ста- вание стадий 1—234 вание стадий 2—34

параметра ' дий 1-23-4

1 ААЭ 0,4240 0.8314 0,0326

2 Скорость изменения ААЭ 0,3318 0,3979 0,:¡547

з Относительная ско- II, H56.N 0,097.3 0,3232

рость изменения ААЭ

4 Коэффициент вариации 0,27.3о 0,4843 0,0585

о Скорость изменения ко- 0,1741 0,1-498 0,3757

эффициента вариации 0,7712

6 Относительная деформация 0,.V)21 0,5315

7 Скорость изменения относительной деформации 0,4868 п,6585 0,-4328

1;2 Сочетание параметров (здесь н далее — по номерам см. выше) 0,0300 0,8195 0,3340

1:3 — 0,3028 0.705S 0,3520

■ ;4 — 0.1101 0,7763 0,1008

!;"-> — 0,4818 0,7753 0,3117

1 ;Г> — 0,7250 0,9681 0,0295

!;7 — 0,6753 0.949S 0,4-407

2:3 — 0,4078 0,6813 0,3375

2; 4 — 0,5193 0,6926 0,4089

2;5 — 0,3952 0,4882 0,4575

2:6 0,7117 0,8817 0,0949

2:7 0,0700 0,8172 0,6126

■3:4 — 1),4-i77 0,5001 0,4892

Л; ó — 0,2605 0,2324 0,4319

3;6 0,6168 0,7876 0,7069

3:7 0,5842 0,6655 0,6681

4; 5 — 0.3S75 0,4507 0,4580

4; 6 — 0,6203 0,8303 0,6736

4;7 — 0,6260 0,7789 0,6597

5; 6 — 0,0189 0.R052 0,6759

5:7 — 0,5870 0,6850 0,6178

б;7 — 0,7541 0,9000 0,8215

3;4;5 — 0,5589 0,5109 0,6498

на в качестве точки, соответствующей пределу длительной прочности.

Переход от второй к третьей стадии (обозначена цифрой 3) отмечен-максимумом ААЭ. При этом происходит кластеризация возникающих трещин (их концентрация в определенных областях) п механизм объемного накопления трещин сменя-

ется механизмом развития трещин в узких областях с образованием поверхностей скольжения. Для образцов, у которых контакт с пластинами пресса характеризуется значительным трением, кластеризация трещин 'происходит в областях конусных поверхностей, что впоследствии придает разрушающемуся образцу форму песочных часов.

Дальнейшее развитие этого процесса приводит к тему, что увеличение деформаций вызывает не увеличение, а уменьшение нагрузки, т. е. происходит ¡переход в четвертую стадию — стадию запредельного деформирования (в табл. 3 обозначена цифрой 4). Рассмотрены следующие информативные параметры, связанные с измерением акустической эмиссии во времени: активность акустической эмиссии (ААЭ); скорость изменения ААЭ; относительная скорость изменения ААЭ; коэффициент вариации ААЭ: скорость изменения коэффициента вариации ААЭ. В табл. 3 приведены значения коэффициентов информационной эффективности для ААЭ, а также продольных деформаций, их производных и сочетаний. Рассмотрены три варианта распознавания стадий. В первом варианте распознается одна из четырех стадий, что обозначено 'как «1 — 2—3—4». Во втором варианте распознается первая стадия от всех остальных (обозначено «1—234»). В третьем варианте распознается вторая стадия от 3 и 4 (обозначено «2—34»),

Как видно из данных табл. 3, эффективность распознавания одной из 4 стадий («1—2—3—4») низка, значения Э не превосходят 0,72—0,75. Поэтому целесообразней провести распознавание «1—234». При этом некоторые параметры, имеющие в случае диагностики ¡по одному параметру очень низкую эффективность, в сочетании с другими могут существенно увеличить величину Э, что позволяет наиболее эффективно выбрать параметры для распознавания. Так, например, при решении задачи «1—234» величина Э второго параметра (скорости изменения ААЭ) не превосходит 0,4; для третьего (относительной скорости изменения ААЭ) она менее 0,1. Для сочетания этих двух параметров величина Э превышает 0,0. Кроме того, из данных табл. 4 следует, что при решении различных задач («1—234», «2—34») следует выбирать и различные параметры. Так, например, три распознавании «2— 34» наибольшая эффективность (около 0,65) достигается при использовании 3 параметров (3, 4, 5), в то время как эти -параметры дают достаточно низкое значение Э при решении задачи «1—234».

Деформационные 'параметры (номер 6 — продольные относительные деформации в средней части образца и помер 7 — скорость изменения 'продольных деформаций) позволяют существенно увеличить значения коэффициентов информационной эффективности. Особенно это увеличение заметно для сочетаний 1—6 и 1—7. .Использование .деформационных :пара-

метров существенно повышает эффективность распознавания четырех стадий «1—2—3—4». Однако значения Э, хотя и свидетельствуют о возможности получения положительного результата, сами по себе невелики, что ограничивает область эффективного распознавания задачей распознавания первой и остальных стадий деформирования («1—234»), При распознавании остальных стадий ошибки будут встречаться чаще.

Полученные параметры могут быть использованы при расчете и проектировании систем диагностики и ¡контроля состояния теО'Механическнх объектов.

При выборе методов и параметров контроля следует учитывать практическую реализуемость того пли иного метода или измеряемого параметра. Деформационные параметры показывают высокую эффективность, однако практически невозможно измерить смещения и по ним рассчитать относительные деформации для всех точек или участков массива пород. Это -можно сделать только для ограниченных областей. Поэтому в таких случаях можно рекомендовать использование сочетания деформационного и АЭ методов. В других ситуациях, например, невозможно будет измерять полную величину относительных деформации, поскольку такие измерения по каким-либо причинам не всегда удается осуществить с самого начала. Поэтому здесь может быть рекомендовано использование в качестве информативных параметров скорости изменения деформаций и ААЭ.

При решении практических задач часто возникает ситуация, когда данных о неустойчивом состоянии массива пород или недостаточно, или вообще пет. В этой ситуации может быть рекомендовано использование для практических наблюдений и распознавания состояния геомеханнческнх объектов результатов, полученных на образцах или моделях. Параметры, используемые в данном случае, должны обладать свойством инвариантности по отношению к изменению временных и пространственных масштабов. Здесь могут быть рекомендованы такие параметры, как коэффициент вариации ААЭ, относительная скорость изменения ААЭ, а также с некоторыми допущениями — скорость изменения относительных деформаций. Данные табл. ^ позволяют сделать такой выбор. Рассмотрим результаты распознавания первой и остальных («1—234») стадий деформирования для кольца н конструкции «соль — цемент — труба». Задача ставится таким образом, чтобы ¡по результатам ограниченных во времени измерений активности акустической эмиссии определить стадию деформирования объекта, если известно, что происходит увеличение деформаций в сторону сжатия. В реальности такая ситуация .может возникнуть, например, при закачке газа в подземное хранилище.

По данным, указанным в 'предыдущем разделе, построен верхний график на рис. 3, на котором указан истинный номер стадии деформирования образца 1 г 11 (кольцо) в зависимости от номера выборки. На других графиках рис. 3 изображены результаты распознавания стадии деформирования по различным параметрам контроля и их сочетаниям.

Параметры, имеющие большее значение Э, демонстрируют большее совпадение истинных и распознанных значений стадий деформирования.

Осуществление распознавания стадий «1—'234» по 1—6 и 1—7 параметрам, имеющим 'более высокую эффективность, чем в предыдущем случае, доказывает, что результаты распознавания здесь значительно лучше. Для сочетания параметров 1—7 достигнуто полное совпадение распознанных стадий с действительными. Для оценки полученных результатов достаточно рассчитать значения коэффициента необходимости контроля при распознавании стадий «1—234», для которых априорные вероятности 1-й стадии Р (toi) =0,454, а априорные вероятности стадий 2—4 Р (согз-О =0,546. При этом И (со) = = 0,9939, a /V = 0,9851. Наивысшая эффективность для параметров 1—6 3 = 0,9681, что хотя и близко, но все равно меньше, 'чем величина коэффициента необходимости. Для других параметров и их сочетаний разница еще больше, что и видно из результатов распознавания как большее количество ошибок. Это подтверждает правильность предложенной методики расчета и выбора необходимых информативных параметров.

С целью расширения возможностей контроля и диагностики напряженного состояния геомеханических объектов в работе исследована зависимость времени спадания активности акустической эмиссии от величины напряжений. Для испытаний были отобраны цилиндрические образцы соли размером 35x70 мм из скв. СКТ-1 Оренбургского месторождения. Измерительная установка описана ранее.

Ступенчатый режим нагружения образца позволяет кон' тролировать не только установившуюся и 'прогрессирующую, но и затухающую составляющую ползучести.

Для аппроксимации зависимости АЭ во времени на каждой ступени нагружения попользовалось 40 значений с интервалом 1 с после начала ступени постоянной нагрузки. На рис. 4 представлена зависимость активности АЭ во времени при ступенчатом нагружении для образца 1ж. Каждый участок .процесса как активности, так и интенсивности АЭ, аппроксимирован зависимостью

у=а + ехр(Ь + сх).

Коэффициенты зависимости характеризуют: а — среднее значение активности АЭ на стационарном участке (после уменьшения затухающей ползучести); b — величина exp(¿>)

,111! 1 ! 1.. 1-1.

■1 1 И

ЧтН-

1 1

1С ти из пя ВТ № 1—

1=1

300 400

Номер выборки

1г11 Г

2

3

4

5

1-2 1-3 1-4

1-5

2-3 2-4

2-5

3-4

3-5

4-5

Рис. 3. Результаты распознавания стадий деформирования по различным аморам и их сочетаниям. Верхний график - истинное значение номера гши. По оси ординат - номер стадии. Остальные объяснения в тексте.

800

5 600 ;

т < 400

I 200-<

1 ж

2 0-200 кГц

1

I

----- | 1

I 1 ||

4и 1 1

8 €

5

(С 2

а

со

! Время, сек.

, Рис. 4. Зависимость активности АЭ от Рис. 5. Зависимость вреАни спадания [ времени при ступенчатом нагружении активности АЭ 1С„ от велиДны нагрузки

\ *

Рис. 6. План экспериментального

участка

характеризует активность АЭ, соответствующую затухающей компоненте в момент / = 0 после перехода от стадии увеличивающейся к стадии постоянной нагрузки; с—величина /сп = = — 1 /с характеризует время спадания АЭ в е раз то сравнению с моментом / = 0. Обращает па себя внимание резкое увеличение параметра /сп при большой нагрузке перед разрушением (рис. 5).

При решении практических задач этот эффект может быть использован для определения степени нагрузки и .прогнозирования разрушения геомеханических объектов. Кроме того, по всей видимости, он является инвариантным по отношению к размерам и форме образца, в отличие от коэффициентов а и Ь, абсолютные значения (которых могут зависеть не только от величины нагрузки, но и от формы и размеров контролируемых объектов.

Информационная эффективность измеряемых параметров при диагностике натурных геомеханических объектов.

При деформационных измерениях информативными параметрами являются величина смещений или относительных деформаций, их скорости или ускорения. В работе рассмотрена информационная эффективность еще одного параметра — промежутка времени задержки деформационного отклика по отношению к моменту взрыва при отбойке руды. Натурные деформационные измерения проведены на Миргалимсайском полиметаллическом месторождении на участках, отрабатываемых камерно-столбовой системой разработки с последующим обрушением пород. Измерения проводились в 416-м блоке 7-го горизонта рудника «Миргалимсай». План экспериментального участка представлен на рис. 6. Отработка велась камерно-столбовой системой с обрушением пород кровли в отступающем порядке. Первичная отработка участка произведена около года назад. При повторной отработке в отступающем порядке производится взрывание целиков, что приводит к ступенчатому увеличению нагрузки па остающиеся целики, в которых проявляются процессы ползучести.

В некоторых случаях отмечен эффект задержки деформационного отклика, т. е. увеличение деформаций затухающей ползучести не непосредственно после взрыва, а через несколько часов после него.

Такая задержка наблюдалась при неустойчивом состоянии массива пород вокруг выработок (табл. 4).

В работе показано, что причиной такого явления может быть увеличение времени ретардации (запаздывания) деформационного отклика (аналогично эффекту увеличения времени спадания АЭ, описанному ранее), вызванного большими величинами нагрузки на один или несколько целиков.

Таблица 4

Значения промежутка времени < т от момента взрыва

до максимума скорости деформаций целиков

№ Место эксперимента Дата эксперимента Время до ■максимума /т ча,с Состояние ■выработки

1 416 блок, 7 горизонт Сон-кульсайского геологического блока 1977, ноябрь 9,5 Последующее обрушение кровли

2 5 блок, 1,9 горизонт Центрального геологического блока 1979, январь 18,5 Последующее разрушение целика

Л То же То же 13.6 То же

4 7 блок, 19 горизонт Центрального геологического блока 1978, август 0 Устойчивое

5 То же То же 2,25 Устойчивое

5 416 блок, 7 горизонт Сон-кул ьсайского геологического блока 1977, ноябри Устойчивое

Таблица 5

Влияние априорных вероятностей неустойчивого и устойчивого состояний на информационную эффективность Э и порог < т пор

Р(Ш„) РК) Э 'т пор > 4

и,001 0,999 0,9591 6,090

0,005 0,995 0,9696 5,754

0,01 0,99 0,9610 ■'.,604

0,05 0,95 0,9606 5,230

0,1 0,9 0,9593 5,040

0,15 0,85 0,9579 4,920

Расчет коэффициента информационной эффективности (табл. 5) показал его высокое значение, что свидетельствует о возможности использования данного способа при диагностике состояния целиков и кровли подземных горных выработок.

Повышение помехоустойчивости сеисмоакустических методов диагностики состояния геомеханических объектов с помощью пространственной селекции сигналов АЭ.

Пространственная селекция сигналов дискретной акустической эмиссии применяется для определения зоны возникновения трещин и для выделения их на фоне помех техногенного характера. Предварительная селекция сигналов из зон с

различными значениями напряжений позволит изменить априорные вероятности, соответствующие разным зонам по сравнению с равновероятным случаем, что увеличит значения коэффициентов информационной эффективности измеряемых параметров па 5—10%. Метод пространственной селекции основан па учете разности во времени прихода сигналов акустической эмиссии из различных пространственных зон массива горных пород на датчики, расположенные па некотором расстоянии друг от друга. По сигналу, приходящему на один из датчиков, начинает формироваться временная зона запрета. Сигналы, попадающие в эту зону, относятся к помехам, сигналы, приходящие после окончания временной зоны запрета, считаются полезными и поступают на дальнейшую обработку. В работе произведена оценка влияния возможных изменений скорости распространения упругих колебаний во времени и пространстве, анизотропии скоростей в массиве пород, амплитуды и фазы регистрируемого сигнала на качество селекции. Произведены теоретическое обоснование, разработка и экспериментальная проверка способов и технических устройств пространственной селекции сигналов АЭ с учетом специфики контролируемых геомеханических объектов (горных пород). Устройство пространственной селекции, испытанное в промышленных условиях подземного рудника АО СУБР, может быть использовано в составе систем диагностики и контроля массива горных пород в качестве автономного блока длительной работы без смены источника питания, что особенно важно при диагностике труднодоступных или опасных гео-механическнх объектов. Кроме того, такое устройство может быть использовано в качестве препроцессора при более сложной обработке сигналов, что повысит качество выделения полезных сигналов среди техногенных помех.

Диагностика состояния геомеханических объектов по результатам измерений.

Заключительной стадией диагностики является классификация состояний ГО. В результате делается заключение о состоянии объекта и даются соответствующие технологические рекомендации. Наиболее универсальным и отвечающим требованиям горного производства является критерий Байеса, позволяющий учитывать априорные вероятности состояний, свойства параметров контроля и экономические условия, задаваемые платежной матрицей. Условный риск определяется как

R(di\x)=y\ с(а,\^)Р(ш}\х), (19)

у-1

где s — количество классов состояний; с(/- — c(a¡ |шу)—потери от решения a¡ о том, что состояние геомеханического объекта со,-, в то время как на самом деле его состояние шу;

Р(сОу|х)—апостериорные (условные) вероятности еостояшп а■>] , при условии, что получены значения измеряемых параметров а' (один параметр или вектор пара-метров).

Согласно байесовскому решающему правилу для мишшу ма среднего риска требуется вычислить условный риск и вы брать действие и,-, при котором риск Я(и/\х) 'минимален.

При использовании одного параметра порог характеризу ется одним значением. Превышение этого значения характе ризует переход объекта из одного состояния в другое. Так например, для информативного параметра ¿т, в зависимостг от априорных вероятностей рассчитаны значения порога. Этг зависимость приведена в табл. 5. Расчет произведен для значений Р(со,,), находящихся в пределах от 0,001 (что соответствует необязательному контролю и диагностике состояние геомеханических объектов) до 0,15. При этом -порог уменьшается, изменяясь от 6,1 до 4,95 ч.

При использовании контроля по двум информативным параметрам в качестве порога рассматривается линия на плоскости, которая в отдельных случаях может иметь вид прямой. Из полученных зависимостей следует, что там, где ответственность за принятие решений велика, необходимо производить уточненные расчеты пороговых значений, что может быть сделано с использованием разработанного пакета программ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой даны научно обоснованные технические решения в области диагностики геомеханических объектов на больших глубинах, базирующиеся на учете влияния напряженно-деформированного состояния этих объектов и качества используемых информативных параметров на эффективность геоконтроля, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Основные научные результаты и выводы:

1. Предложено количественно оценивать необходимость диагностики и контроля напряженного состояния геомеханических объектов коэффициентом необходимости Л/, представляющим собой отношение количества информации, требуемого для снижения неопределенности до заданного уровня, к исходной априорной энтропии состояния объектов; произведена оценка значений N для различных геомеханических объектов: горизонтальных и наклонных выработок, бортов карьера.

2. Предложено количественно оценивать качество измеряемых параметров, используемых для диагностики состояния геомеханических объектов, коэффициентом информационной

ффективностн Э, представляющим собой отношение давае-юго ими количества информации об этом состоянии, к ис-одной априорной энтропии состояния геомеханических объ-ктов; показано, что в условиях, характерных для горного роизводства, величина коэффициента информационной эф-)ектнвности мало меняется при изменении априорных веро-тиостей в реальных диапазонах значений, что дает оспова-не использовать эту величину при инженерных расчетах и роектированин методов и систем диагностики.

3. Предложено осуществлять выбор методов, способов и нформативных параметров диагностики состояния геомеха-ичес.кнх объектов из условия неотрицательности разности оэффицнентов информационной эффективности и необходи-ости диагностики и 'контроля напряженного состояния гео-еханнческих объектов.

4. Разработано программное обеспечение, позволяющее ассчптывать коэффициент информационной эффективности Э

осуществлять классификацию состояния по результатам из-еренни информативных параметров, характеризующих раз-ичные состояния геомехапического объекта; алгоритм расче-а учитывает особенности свойств массива горных порол, обу-ловлеиные дискретностью его структуры и приводящие к озможности появления многомодальных распределений ин-юрмативиых параметров; кроме того, он позволяет произво-ить расчеты при малых выборках, что особенно важно для эрпого производства, в котором число объектов, нахолящих-я в неустойчивом пли опасном состоянии и дающих данные ля последующей их классификации, всегда стремятся свести минимуму пли исключить вообще.

5. Разработан ряд измерительных систем для диагностики зстоянпя геомеханических объектов как в лабораторных, так

в натурных условиях, основанных па использовании дефор-ационных и акустоэмисспонных измерений. Системы позво-яют производить измерения информативных параметров, ха-актернзующих состояние геомеханических объектов, с требу-мой точностью и детальностью во времени.

6. Показано существование оптимального значения полосы астот регистрации сигнала, обеспечивающего максимум ко-ффнцнснта информационной эффективности сейсмоакустнче-ких методов диагностики состояния ГО, которое может быть азлнчным лрн использовании одного или двух ипформатнв-ых параметров; для объектов размерами около нескольких етров при диагностике с использованием одного параметра амплитуды или энергии сейсмоакустического события) ука-пнный максимум достигается при значении верхней граннч-ой частоты регистрируемого спектра около 1700 Гц, а при епользованнн двух параметров -около 1000 Гц.

7. На основе экспериментальных исследований определены значения коэффициентов информационной эффективности Э ряда параметров, используемых при деформационных и а>ку-стоэмиссионных измерениях в массиве горных пород; показано, 'что величины Э различных информативных параметров и их сочетаний занимают широкую шкалу значений от низкоэффективных (0,03—0,5) до высокоэффективных (0,85—43,97) и могут ¡меняться в зависимости от распознаваемых стадий напряженно-деформированного состояния, а также от того, в каких сочетаниях используются информативные параметры; полученные величины могут быть использованы при .проектировании методов и технических средств диагностики геомеха-ппческих объектов.

8. Установлена закономерность изменения времени спадания активности акустической эмиссии лри ступенчатом натру-жении от величины нагрузки, что служит основой для разработки методов диагностики, инвариантных по отношению к размерам контролируемого объекта; показано наличие, по крайней 'мере, двух экстремальных точек в зависимости времени спадания активности акустической эмиссии от величины напряжений, при которых происходит дополнительное ступенчатое нагружепие; указанный эффект может служить в качестве дополнительного признака при распознавании стадий деформирования геоме.ханических объектов.

9. Установлен эффект задержки деформационного отклика в целиках, вызванного выемкой соседних целиков при камер-по-столбовоп системе разработки; обоснован один из возможных механизмов этого эффекта, базирующихся на изменении времени затухания деформаций при ступенчатой нагрузке; определен коэффициент информационной эффективности параметра, представляющего собой величину промежутка времени от момента взрыва до максимума скорости деформаций; показано, что данный параметр обладает высоким значением коэффициента информационной эффективности (около'0,96) и может быть использован на практике для решения задач диагностики состояния целиков и кровли на глубоких горизонтах рудных месторождений.

9. Разработаны способы и технические решения, обеспечивающие повышение чувствительности и точности регистрации при пространственной селекции акустических сигналов в массиве горных пород с учетом изменения и анизотропии скоростей распространения упругих колебаний во времени и пространстве; экспериментально определены параметры, характеризующие качество селекции, достигаемое с помощью разработанных технических средств.

11. Проведена оценка степени влияния изменений априорных вероятностей и значений элементов платежной матрицы

îia пороговые значения информативных параметров геокон-гроля, характеризующие переход геомеханических объектов з неустойчивое состояние.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Вознесенский А. С. Системы контроля геомеханичсских процессов. Ч.: Изд-во МГГУ, 1994,— 147 с.

2. Точность сейсмоакустнческпх методов экспериментальной геомеха-Т1гки н горной геофизики./А. С Вознесенский, X. Рютер, A4. Билль, Е. Ре-;ерс и др./ФТПРПИ № 6, 1995. — С. 147.

3. Yam.shcliikov V., Voznesensky A. Acouslic emissioi and its inter-onnection with straiii a id tuermic orocesses in stressed rock. Procee-iings of FORUM ACUSTICUM 1995, t'.e Ist Со îventlon of EAA — [uropian Acoustic Association — EE1G, Held in Antwerp, Belgium, 1 — 4 ipril 1996. ACUS4 lCA-acta acustica. Vol. 82 (199) Suppl. 1. P. S 2 -9.

4. Вознесенкий A. С. Информационно-термодинамический подход при роектированни систем контроля напряженного состояния породного мас-ива. Горный информационно-аналитический бюллетень (ГИАБ). M : Изд-о МГГУ, 1993. Вып. ¡, с. 21—22.

5. Vo^neseiskv A. S., VamsitcTikov V. S. AE-rccog'ition of the stress tages of rock. Proceedings of the 6-tlî International СопГегппге On icoustic Emission held in Pennsvivania State IJ ni versi iv in .lune 13—15, 996, 12 pp,

6. Вознесенкий A. С. Диагностика и контроль состояния гсомеханиче-ких объектов с помощью метода пространственной селскцни акустических игналов п массиве горных пород. ГИАБ, 1996, Лро 4.

7. Ямщиков В. С., Сидоров Е. Е., Вознесенский А. С. Контроль проносов горного ¡производства.. Учебное пособие. — М.: МГИ, 1985 — 85 с.

8. Ямщиков В. С., Вознесенкий А. С. Информационные основы контро-я геомеханических процессов. ФТПРПИ, 1,991, Л1> 3, с. 3—11.

9. Системы сейсмического контроля при разработке месторождений гля./М. Вилль, Е. Рекерс, В. Клокмани, А. С. Вознесенский/Горный нн-ормацнонко-аналптичсскнй бюллетень М.: МГГУ —Вып. 9—12 (12—15), 993, с. 78—85.

10. Вознесенский А. С., Вознесенский В. А. Информационные критерии ачества распознавания состояния объектов п выбор параметров для его существления. Информационные технологии. 1996, № 5. — С. 35—39.

11. Вознесенский А. С., Рютер Х„ Вилль AV, Рекерс Е., Клокманн В.

вопросу о точности акустических и сенсмоакустических методов -жеперп-ентальной геомеханнки и горной геофизики. Груды 5 сессии РАО «Про-лемы геоакустики. Методы и средства». Отв. ред. В. С. Ямщиков. М.: >96, —4 с.

112. Вознесенский А. С., Оксенкруг Е. С., Тавостин M. Н„ Филимо-эв Ю. J1., Шафаренко Е. М., Вознесенкий В. А. Акустическая эмиссия в змеиной соли на стадиях затухающей и установившейся ползучести. Тру-w 5 сессии РАО «Проблемы геоакустики. .Методы н средства». Отв. ред. . С. Ямщиков. М.: 1996.— 4 с.

13. Оксенкруг Е. С., Тавостин М. П., Филимонов Ю. Л., Шафареи-} Е. Л\„ Вознесенский А. С. Использование метода акустической эмиссии тя решения задачи устойчивости ¡системы «соль — цемент — труба» при ссплуата.цип подземных газоне,фтехратшлищ. Труды 5 сессии РАО «Про-

3

33

блемы геоакустики. Методы и средства». Отв. ред. В. С. Ямщиков. М.: 1996 — 4 с.

14. Системы контроля и прогноза состояния массива горных пород / В. С. Ямщиков, Л. Л. Павлов, А. С. Вознесенский, А. В. Корн/В сб.: Техника натурного эксперимента. Отв. ред. Е. И. Шемякин. Новосибирск, 1985, с. 59—63.

15. Способ контроля напряженного состояния массива горных пород/ В С Ямщиков, Л. Л. Павлов, В. М. Карбачпнский, А. С Вознесенский н др./А. с. № 947421 МКИ Е21С 39/00, опубл. 30 07.82. БИ № 28, 1982.

16. Павлов Л. Л., Вознесенский А. С., Гаврилин С. Ю. Устройство для контроля состояния массива горных пород. А. с. № 1041688 МКИ Е21С 39/00, опубл. Ii5.09.83. БИ № 34, 1983.

17. Система контроля состояния горных выработок/М. И. Абдулаев, А. А. Вислобокоп, А. С. Вознесенский, Г. Б. Довгань и др./А. с. М> 1046509, .МКИ Е21С 39/00, опубл. 07.10.83. БИ № 37,— 1983.

18. Устройство для контроля устойчивости горных выработ-ок/М. Ж. Бнт.имбаев, А. С. Вознесенский, Г. Б. Довгань, И. Ш. Коган и др./ А. с. № 1046514, МКИ Е2ЬС 39/00, опубл. 07.10.83. БИ К» 37, 1983.

119. Ямщиков В. С., Павлов Л. Л., Вознесенский А. С., Гаврилин С. Ю. Способ контроля состояния го,рных пород. А. с. № 1213194, МКИ Е21С 39/00. Опубл. 23.02.86. БИ № 7, 1.986.

20. Способ контроля напряженного состояния горных пород/Ямщиков В. С., Вознесенский А. С., Гаврилин С. Ю„ Фарбер Д./А. с. № 1216343, МКИ Е21С 39/00, опубл. 07.03.86. БИ № 9, 1986.

21. Вознесенский А. С. Устройство селекции акустических сигналов массива горных пород. А. с. № 1!361!326, МКИ Е21.С 39/00, опубл. 23.12.87. БИ № 47, 1,987.

22. Устройство контроля состояния горных пород./А. С. Вознесенский, Г. Б. Довгань, И. Ш. Коган, А. В. Корн ¡и др./А. с. № 1373812, МКИ Г:.21С 39/00, опубл. 1-5.02.88, БИ К» 6, 1988.

23. Вознесенский А. С. Способ селекции акустических сигналов в массиве горных пород. А. с № 1492028, МКИ Е21С 39/00, опубл. 07.07.89. Б И № 25, 1989.

24. Вознесенский А. С., Суровский В. В. Устройство селекции акустических сигналов в массиве горных пород. А. с. № 1518546 МКИ Е21С 39/00, опубл 30.10.89. БИ № 40, 11989.

25. Система контроля напряженного состояния горных пород/А. С. Вознесенский, Л. Л. Павлов, В. А. Махнюк, В. А. Тарханов/А. с. -V» 1633123, МКИ Е21С 39/00, БИ № 9, 1991.

26. Вознесенский А. С., Шкуратник В. Л. Скважинкый приемник упругих колебаний. А. с. Л1> 1742176 МКИ Е21С 39/00, опубл. 23.06.92 БИ Л» 23, 1992.

27. Вознесенский А. С., Колесников А. В. Многопараметровый контроль в задачах классификации напряженного состояния горных пород. В сб.: Исследование, прогноз и предотвращение горных ударов (материалы IX Всесоюзной конференции по механике горных пород, г. Бишкек, 3—5 октября 1(989 г.), Бишкек: Ил-им, 1994, —С. 299—307.

28. Вознесенский А. С. Контроль устойчивости очистных выработок по реологическим параметрам пород. В -со: Физические и химические процессы горного производства. Сборник трудов. М.: МГИ, 1982, с. 26—29.

29. Вознесенский А. С., Павлов, Л. Л., Гаврилин С. Ю. Повышение помехоустойчивости пассивных акустических методов контроля устойчивости горных пород. В кн.: Горная геофизика.-Тезисы докладов. Тбилиси, «Мец-инереба». 1983. — С. 235.

30 Вознесенский А. С. Пространственная селекция упрупих колебаний в анизотропном массиве горных пород. В кн.: Горная геофизика (материалы V Всесоюзного семинара, проводимого 30 октября — 2 ноября 1989 г.

з г. Тславм). Часть 1. Ин-т горной механики им. Г. А. Цулукидзе АН ГССР. Тбилиси, 1989.— С. Мб—'М8.

ЭТ. Вознесенский А. С., Гаврилин С. Ю. Повышение надежности контроля устойчивости целиков и кровли горных выработок. В сб.: Исследо-!анпя физических свойств горных пород и процессов горного пропзводст-¡а. Сборник научных трудов. М.: МГИ, 1984. — С. 40—44.

32. Ямщиков В. С., Вознесенский А. С. Геопнформашюнное обеспече-ше контроля за деформационными процессами на карьерах. Горный журил, 1997, № 1. — С. 27—30.