Устройство контроля состояния горных выработок
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республим
/ --- .Фт,, ХК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кд З (22) Заявлено080290 (21) 2880273/22-03 Е 21 С 39/00 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий Опубликовано30.10,81. Бюллетень Н9 40 (53) УДК 622.235 (088.8) Дата опубликования описания 30.1081 Ф (54) УСТРОЙСТВО .КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК Изобретение относится к контролю состояния горных выработок устройствами с беспроводной передачей информации из контрольных точек. 5 Известны устройства контроля состояния горных выработок беспроводного действия, содержащие датчики деформаций, блок преобразования элект-, рического параметра в электрический сигнал необходимой частоты, передат» чик электрических сигналов с усилителем мощности, блок периодического .кратковременного включения, приемник и регистратор показаний (1) . Однако, когда информационные от- 15 счеты снимаются из расчета на максимальную скорость деформаций, значительно превышающую среднюю (до 1000 раз), наступает сравнительно быстрое истощение источника питания, что 20 исключает: дальнейшую работу устройства и снижает его надежность. Это . происходит из-за того, что породы целиков,и кровли, длительное время находящйеся в устойчивом состоянии, обладают малыми скоростями деформирования, и информационные отсчеты можно было бы брать с большими интервалами времени, не расходуя при этом лишнюю энергию источника питания. 30 Известно также устройство контроля состояния горных выработок, включающее датчик деформаций, источник .питания, реле времени и передатчик информации (2) . Недостатком данного устройства является то, что частота опроса увеличивается оператором лишь спустя . некоторое время после увеличения скорости деформаций.) так как до этого опросы осуществляются редко (через несколько и десяток суток) на основе малых значений скорости деформаций, полученных ранее. Это может привести к пропуску момента. резкого перехода выработки в неустойчивое состояние, сопровождающееся резким увеличением скорости деформацийр что,в свою очередь может привести к снижению надежности контроля. Цель изобретения - повышение надежности контроля. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными блоком регистрации звуковых импульсов и блоком запуска для согласования информационных отсчетов с процессами изменения горного давления, при этом выход бло877008 ка запуска связан с одним их входов реле времени. На чертеже представлена структур« .ная схема предлагаемого устройства. Устройства размещается s шпуре, пробуренном в контролируемом целике или в кровле горной выработки. Датчик 1 деформаций (емкостного, индуктивного или резистивного типа) соединяется с задающим генератором 2, который через усилитель 3 и выходной каскад 4, выполненный, например s виде усилителя мощности и согласующего звена, соединен с антенной 5. Задающий генератор 2, усилитель 3, выходной каскад 4 и антенна 5 .образуют передатчик 6 информации. As- 15 тономный источник 7 питания подключен к одному из входов реле 8 вре мени, выход которого соединей с передатчиком б информации. Звукометрический .датчик 9 разме- .;И щен в том же шпуре, что и датчик 1 деформаций, и акустически связан с массивом пород. Его выход подсоединен к усилителю 10, на который подается напРяжение от источника 7 25 питания и выход которого через блок 11 запуска,садержащий детектор электрических сигналов и делитель частоты, подсоединен ко второму входу реле 8 времени. Звукометрический датчик 9 и усилитель 10 образуют блок 12 регистрации звуковых импульсов. Устройство работает следующим образом. Когда контролируемый участок горной выработки (целик или кровля) 35 находится в устойчивом состоянии, частота следования звуковых импульсов, возникающих в массиве под действием горного давления, невелика и может составлять единицы в минуту. Щ Звуковой импульс, поступающий из массива на звукометрический датчик 9, усиливается усилителем 10,и детектируется в блоке 11 запуска. Как только на выходе делителя частоты блока ll запуска после поступления на его вход некоторого количества импульсов появляется сигнал, поступающий на вход реле 8 времени,пос-. леднее срабатывает и подключает источник 7 питания к передатчику б информации. Через некоторое время, определяемое реле 8 времени, после передачи информационного отсчета последнее отключает источник 7 питания от передатчика б информации и устройство не расходует энергию на передачу информации до тех пор, пока на вход делителя частоты, входящего в блок ll запуска, не поступит определенное количество звуковых имнуль- щ сов и на второй вход -.сигнал эа-. тгу ка реле 8 времени. По мере измеl нения горного давления и перехода горной выработки в неустойчивое состояние, когда цеяики и кровля близки K разрушению, скорость деформаций увеличивается, однако одновременно увеличивается и частота следования звуковых импульсов из блбка 12 реги страции з вуковых импульсов, которая в большинстве случаев равна 25-100 имп./мин. Это приводит к, уменьшению времени между соседними информационными отсчетами, позволяя полностью зарегистрировать процесс деформирования и. сохранить надежность контроля, не расходуя одновременно лишней энергии источника 7 питания для передачи слишком частых информационных отсчетов во время устойчивого состояния горной выработки. При таком построении отпадает необходимость в специальном передатчике телеуправления на пульте оператора, чта повышает надежность и уменьшает стоимость аппаратуры. Надежность контроля состояния горных выработок повышается также благодаря изменению времени между соседними включениями устройства контроля — чем оно меньше, тем опаснее выработка. Для обеспечения долговременной работы устройства в качестве усилителя могут быть использованы операционные усилители с программируемыми свойствами, например отечественный усилитель К710УД1, потребляющий ток от 1 до 10 мВт, зарубежный усилитель TRna Ь И 4250,, при напряжении 1,5 B йотребляющий ток меньше 1 мкА. В качестве делителя частоты может быть использована цепочка триггеров, изготовленных по технологии К-МОП. Час- . тота следования импульсов низка и триггеры работают практически в статическом режиме, потребляя малые токи, которые для микросхемы типа K176TN2 имеют величину десятых долей наноампера. При использовании элементов типа 373 с емкостью 3-2 А-ч срок .работы устройства ограничивается лишь временем работы источников питания, другая часть энергии которых расходуется для работы передатчика б информации и в среднем также невелика, поскольку передатчик информации включается лишь на короткие промежутки времени, определяемые реле 8 времени. Применение предлагаемого устройства по сранению с известным позволит более надежно регистрировать внезапные обрушения кровли и Разрушения целиков. Кроме того, отказ от передатчика телеуправления в пульте оператора позволит в среднем снизить его.стоимость вдвое, что при существующей стоимости пульта оператора составит 2500 руб. на один комплект. Экономический эффект при использова-. нии на рудниках 40 таких комплектов, обеспечивающих регистрацию 400 контрольных точек, составит 100 тыс.руб., 877008 ВНИИПИ . Заказ 9546/47 Тираж 630 Подписное Филиал ППП ПатЕнт,г.ужгород,ул.Проектная,4 что при сроке службы 5 лет составит 20 тыс.руб. в год. Соответствующий экономический эффект возникает и от дальнейшего снижения запаса прочности целиков, которое может быть достигнуто благодаря повышения надежности контроля. Расчеты, проведенные на основе теории надежности и теории информации, показывают, что, если введение контроля по деформациям позволяет снизить запас прочности целиков, с 2,2 до 1,91, то добавление такого информативного параметра, как период между звуковыми импульсами, позволит снизить его до 1,65, т.е. в 1,16 раза, что при существующем среднем уровне потерь 26 Ъ с .учетом затрат на контроль 50 руб. на контрольную точку даст экономический эффект около 0,3 руб./т балансовых запасов. При годовой производительности рудника 600-800 тыс.т.в год годовая эффектив- 20 ность по одному руднику от внедрения предлагаемого устройства составит 180 тыс.руб.в год . Таким образом, общая сумма гбдовой эффективности составит около 200 тыс.руб. :в год. Формула изобретения Устройство контроля состояния гор- ных выработок, включающее датчик деформаций, источник питания, реле времени и передатчик информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения надежности контроля, устройство снабжено последовательно соединенными блоком регистрации звуковых импульсов и блоком запуска для согласования информационных отсчетов с процессами изменения горного давления,при этом выход блока запуска связан с одним иэ входов реле времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ямщиков В.С. и др. Система. беспроЪодного контроля устойчивости массива для подземных рудников.— Горный журнал, 1977, Р 3, с. 62-64. 2. Дьяков В.В. и др. Подземная телеметрическая система для контроля за изменением давления в горном массиве. — Безопасность труда s ïðîмышленности, 1979, Р 7, с.39 (прототип) . т
