CC BY
25
------------------------------------ © А.М. Мухаметшин, М.В. Яковлев,
Б.Б. Кузьменко, И.Б. Кузьменко,
2004
УДК 550.834/622.81
А.М. Мухаметшин, М.В. Яковлев,
Б.Б. Кузьменко, И.Б. Кузьменко
ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА В МЕТОДЕ ОЦЕНКИ СЕЙСМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ ОТ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ В ПРОЦЕССЕ РУДОПОДГОТОВКИ
Семинар № 10
Ту удоподготовка взрывными работами
-МГ при добыче железорудного сырья наиболее распространенный способ геотехнологии нынешних экономических условиях. Следует при этом отметить, что данный технологический процесс добычи является и наиболее изученным. Например, в условиях шахты "Магнетитовая" Высокогорского рудопроявле-ния (ныне ОАО "ВГОК") сотрудниками ИГД УрО РАН исследования негативного и иного влияния взрывных работ как на шахте (т.е. при подземных массовых взрывах), так и в Главном карьере при открытой с поверхности добыче, проводились еще в 60-х годах XX века. Были получены достоверные результаты, на базе которых были разработаны рекомендации по безопасному для объектов промышленного и гражданского назначения ведению взрывных работ на шахтах ВГОКа. Однако, в настоящее время в связи с радикальными изменениями технического и социального характера, произошедшими в нашем обществе, возобновление подобного типа исследований вновь становится актуальным.
Авторами статьи для решения технических и методических задач при исследованиях сейсмического влияния взрывных работ предложена компьютеризированная портативная геоинформационная система. В техническом плане система содержит 3 стандартных компонента (блока) (см. рис. 1):
1) первичные преобразователи сейсмических колебаний в электрические сигналы, в качестве которых используются стандартные сейсмоприемники типа СМ-3, ОБ-20 БХ.
2) внешний модуль аналого-цифро-вого или цифро-аналового преобразования электрических сигналов. Здесь нами использованы
платы L-Card типа L-1250, или Е-330, которые обеспечивают многоканальный (до 32 каналов) прием и преобразование сейсмических сигналов с частотой до 500 Гц. Данные устройства передают преобразованные ими электрические сигналы через принтер-порт в режиме ЕРР или Bidirectional прямо на входную шину компьютера.
3) в качестве регистратора используется notebook, который осуществляет сбор данных через цифровой выход внешнего модуля и одновременно служит блоком его питания. В данном случае это был RoverBook - Explorer FT.4. Такой вычислитель соответствовал компьютерам типа Pentium II.
Таким образом, из минимального числа стандартных изделий создана портативная автономная компьютеризированная измерительная система, содержащая до 16 каналов (дифференцированных и электрически независимых) или до 32 каналов (с общей "землей"). Система вместе с тем является в полном смысле слова геоинформационной. Докажем это следующим образом.
Вышеописанные блоки соединенные в виде технического средства непрерывных во времени (т.е. мониторинговых) измерений конкретного физического параметра является средством сбора, преобразования, систематизации и переработки первичной информации. Для этого в основном служит блок №2, т.е. внешний модуль Е-330. Программное обеспечение этого блока содержит до 10 специализированных программ со специализированными и вспомогательными функциями. С их помощью сигналы от всех сейсмоприемников группируются, преобразуются и в заданном порядке передаются на вход notebooka. Последний
результат (оценка сейсмоэффекта)
м
интерактивная интерпретация, (экспертная ) оценка
Геоинформационная система
notebook ROVERBOOK - EXPLORER FT.4
методическое программное метрологическое
обеспечение обеспечение обеспечение
внешний модуль многоканальный вход
первичные преобразователи (сейсмоприемники)
м
объект исследования (геологическая среда или охраняемое сооружение)
регистрирует полученные данные и позволяет оператору, практически в реальном масштабе времени, осуществлять визуальный контроль зарегистрированных сигналов в приемлемом, например, графическом виде. например на рис. 2 приведена сейсмограмма регистрации сейсмических сигналов на конкретных объектах (инженерных сооружениях) от технологического взрыва. Данная сейсмограмма была зарегистрирована в реальном масштабе времени проконтролирована оператором. Это означает что результаты измерений были получены и зарегистрированы с высокой степенью оперативности и надежности. Благодаря этому появилась возможность повысить надежность про-
Рис. 1. Схема геоинформационнои
системы и ее связей с объектом и результатом исследования
водимых исследований в смысле получаемого результата. Как уже отмечено выше такая система являясь малогабаритной, т.е. портативной, является еще и автономной, т.к. у notebooka имеется аккумуляторное питание, гарантирующее непрерывную работу всей системы в течении нескольких часов.
Кроме этого, используемые notebook' и позволяют сразу же на месте, выполнив некоторые преобразования, например, быстрое преобразование Фурье, получить некоторые спектральные характеристики исследуемых объектов. На рис. 3 демонстрируется спектр сейсмических сигналов, зарегистрированных в относительных единицах на канале №6, приведенной на рис. 2 сейсмограммы. Здесь хорошо выделены целый ряд сигналов с частотами от 3 до 10 Гц, а также сигналы помехи на частоте 50 Гц от сети электроснабжения. Этим самым достигается еще более высокая оперативность выполняемых исследований и решается очередная задача гео-информационной системы: по классификации и анализу зарегистрированной информации.
Так как из практики регистрации сейсмических сигналов каждый канал несет информацию о режиме колебаний на отдельном объекте, ценность оперативной оценки этих режимов трудно переоценить.
Разработанная портативная геоинформационная система используется авторами не только для регистрации сейсмических сигналов. С ее помощью можно выполнять мониторинговые измерения с любыми другими первичными преобразователями, на выходе которых образуется аналоговый или цифровой электрический сигнал.
Время, мсек
Спектр (частота опроса 10ОО Гц/0,001 сек)
- Канал 2 Канал З
- Канал 4
- Канал 5
- Канал 6
- Канал 7
- Канал 8
- Канал 9
- Канал 10
— Коротко об авторок -------------------------------------------------------------------------
Мухаметшин Анатолий Матвеевич - доктор геолого-минералогических наук, зав. лабораторией горной геофизики, ИГД УрО РАН.
Яковлев Михаил Викторович - старший научный сотрудник ИГД УрО РАН;
Кузьменко Борис Борисович - доктор химических наук, генеральный директор АО НПП "Горизонт". Кузьменко Илья Борисович - студент IV курса МФТУ (МФТИ) им. Баумана.
