Способ и схема для измерения относительных изменений концентрации напряжений впереди фронта очистной лавы

1. Способ измерения относительных изменений концентрации напряжений впереди фронта очистной лавы, заключающийся в определении относительных изменений концентрации напряжений в горном массиве по методам пассивной и/или активной сейсмической томографии с использованием измерений колебаний установленных в прилегающих к лаве штреках трехмерных геофонных измерительных зондов, отличающийся тем, что управляюще-регистрирующий сервер (6) регистрирует измерительные сигналы колебаний из установленных в прилегающих к лаве штреках (А) трехмерных геофонных измерительных зондов (19) пространственно ориентированных синхронно во всех измерительных каналах и в синхронизированном временном интервале, а также в тесной корреляции с сигналами, информирующими о режиме работы и местоположению очистного комбайна (15) в выработке лавы (В) и на этой основе, при взаимодействии с преобразующим сервером (10) локализует сейсмические явления, а также после окончания каждого реза очистным комбайном (15) производит анализ относительных изменений напряжений в угольном массиве (С) впереди фронта очистной лавы по методу сейсмической амплитудной томографии ослабления-затухания с использованием зарегистрированной энергии волны (FK), возбуждаемой рабочим органом комбайна (15), а после окончания реза, во время стоянки очистного комбайна (15), выполняет активную сейсмическую скоростную или амплитудную томографию путем просвечивания горного массива между прилегающими к лаве штреками (А) при помощи сейсмических волн (FS), вызываемых срабатыванием дистанционно запускаемыми с поверхности шахты, посредством преобразующего сервера (10) импульсных возбудителей колебаний (18), после чего производит анализ напряжений по методу пассивной сейсмической скоростной или амплитудной томографии с использованием в качестве источника просвечивающей сейсмической волны (FP) толчков, вызываемых горной разработкой, а затем периодически, лучше всего несколько раз в течение добычной смены и, лучше всего, составляет усредненную томографическую карту концентрации относительных изменений напряжений и составляет карты отдельных видов томографии.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что анализ относительных изменений напряжений по методу активной сейсмической томографии путем просвечивания горного массива между прилегающими к лаве штреками (А) при помощи искусственно возбуждаемой сейсмической волны (FS), вызываемой срабатыванием импульсных возбудителей колебаний (18), выполняется автоматически, когда очистной комбайн (15) закончил рез и его рабочий орган закончил отбойку, в свою очередь, если очистной комбайн (15) возобновит отбойку во время выполнения томографии, тогда томография прекращается до времени обнаружения окончания следующего реза и остановки очистного комбайна (15), а также отключения его рабочего органа.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дискретизация сигналов из трехмерных геофонных измерительных зондов (19), а также их преобразование из аналогового сигнала в цифровой сигнал происходит синхронно с эталонным тактом часов с заданной частотой дискретизации сигналов, причем лучше всего, внутреннее время местного концентратора измерительных данных (3) синхронизируется, лучше всего, с помощью протокола IEEE 1588 РТР от модуля глобального спутникового позиционирования (8) посредством управляюще-регистрирующего сервера (6).
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что результирующая усредненная кумулированная томографическая карта изменений концентрации напряжений визуализируется на панели визуализации кумулированной сейсмической томографии (14) и/или карты для отдельных видов томографии дополнительно визуализируются на панели визуализации активной сейсмической амплитудной томографии ослабления-затухания (11), на панели визуализации активной сейсмической скоростной или амплитудной томографии (12), а также на панели визуализации пассивной сейсмической скоростной или амплитудной томографии (13).
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дистанционный запуск импульсных возбудителей колебаний (18) происходит путем подачи в надпоршневое пространство ударного элемента (23) сжатого рабочего фактора из модуля питания (26) после открывания электропневматического распределителя (22) управляющим сигналом (27) от расположенного на поверхности шахты преобразующего сервера (10), передаваемым посредством управляюще-регистрирующего сервера (6), а также модуля цифрового передатчика и приемника (21).
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что универсальные модули инициации и измерения колебаний (1) устанавливают, в зависимости от потребности в боковых стенах, или в почве, или в кровле прилегающих к лаве штреков (А), крепят на ранее заделанных анкерах (20) и циклически перемещают по мере подвигания очистной лавы.
7. Схема для измерения относительных изменений концентрации напряжений впереди фронта очистной лавы, содержащая трехмерные измерительные зонды, отличающаяся тем, что содержит управляюще-регистрирующий сервер (6), который регистрирует сигналы из трехмерных геофонных измерительных зондов (19), установленных в прилегающих к лаве штреках (А), датчик местоположения очистного комбайна (16), информирующий о режиме работы и местоположению комбайна (15) в выработке лавы (В), а также преобразующий сервер (10), локализующий сейсмические явления и управляющий импульсными возбудителями колебаний (18) с поверхности шахты.
8. Схема по п. 7, отличающаяся тем, что имеет не менее шести универсальных модулей инициации и измерения колебаний (1), расположенных в одном из прилегающих к лаве штреков (А), и не менее шести модулей для измерений колебаний (28), расположенных в противоположном прилегающим к лаве штреке (А), либо не менее шести универсальных модулей инициации и измерения колебаний (1), расположенных в каждом из прилегающих к лаве штреков (А) и соединенных искробезопасными линиями цифровой связи (2) с местным концентратором измерительных данных (3), который в свою очередь соединен с искробезопасным буферным блоком питания (4), а также, посредством световодной сети ETHERNET (5) с управляюще-регистрирующим сервером (6), соединенным с шахтной диспетчерской системой (7), модулем глобального спутникового позиционирования (8), модулем определителя внутреннего времени (9) и преобразующим сервером (10).
9. Схема по п. 7, отличающаяся тем, что шахтная диспетчерская система (7) соединена посредством схемы контроля местоположения и режима работы комбайна (17) с очистным комбайном (15), оборудованным датчиком местоположения очистного комбайна (16).
10. Схема по п. 8, отличающаяся тем, что универсальный модуль инициации и измерения колебаний (1) оборудован импульсным возбудителем колебаний (18), а также трехмерным геофонным измерительным зондом (19) и механически укреплен на анкере (20), заделанном в боковой стене или в почве либо кровле прилегающей к лаве выработки (А), причем трехмерный геофонный зонд (19) соединен с модулем цифрового передатчика и приемника (21).
11. Схема по п. 7, отличающаяся тем, что импульсный возбудитель колебаний (18) оборудован электропневматическим распределителем (22), управляющий блок которого соединен с модулем цифрового передатчика и приемника (21), а к надпоршневому пространству ударного элемента (23) подведен выход электропневматического распределителя (22), в свою очередь на вход электропневматического распределителя (22) проводом (25) подается, из местного модуля питания (26), пневматический рабочий фактор, лучше всего в виде сжатого азота.
12. Схема по п. 8, отличающаяся тем, что модуль для измерения колебаний (28) содержит трехмерный измерительный зонд (19), механически укрепленный на анкере (20), заделанном, в зависимости от потребности в боковой стене или в почве либо в кровле прилегающей к лаве выработки (А), причем трехмерный геофонный измерительный зонд (19) соединен с модулем цифрового передатчика и приемника (21).
13. Схема по любому из пп. 7-12, отличающаяся тем, что преобразующий сервер (10) соединен с панелью кумулированной томографии (14) и, лучше всего, с панелью визуализации активной сейсмической амплитудной томографии ослабления-затухания (11), панелью визуализации активной сейсмической скоростной или амплитудной томографии (12) и панелью визуализации пассивной сейсмической скоростной или амплитудной томографии (13).