Программно-аппаратный комплекс для определения смещения горных масс взрывным разрушением Российский патент 2024 года по МПК G01B7/26 E21C39/00 E21B47/02 

Настоящее изобретение относится к области горнодобывающей промышленности, а именно к комплексу технических средств, используемых для определения перемещения горных пород взрывом и определения нового местоположения рудных контуров.

При проведении взрывных работ порода, а, следовательно, и границы руды, перемещаются. Если это перемещение не учитывается горными инженерами, то при добыче полезных ископаемых часть руды может быть направлена в отвал, что приводит к потере продукта, который предназначен для переработки. Таким образом, без объективного контроля границы руды значительно снижается эффективность обогатительных фабрик, поскольку они перерабатывают больше отходов и меньше продукта.

Существующие методы моделирования смещения горных пород после взрыва не обеспечивают необходимую точность определения местоположения рудных контуров.

На сегодняшний день, единственным точным методом определения смещения горных пород после взрыва является прямое измерение.

Измерение смещений руды взрывом является одним из ключевых компонентов системы контроля качества для любого горнорудного предприятия, так как позволяет получать необходимую для определения местоположения рудных контуров точность и тем самым повышать эффективность добычи и переработки. Как следствие, в 2005 г. была сформирована компания ВМТ (Blast Movement Technologies PtyLtd Australia), которая разработала систему мониторинга ВММ (Blast Movement Measurement).

ВММ-система состоит из датчиков, которые с помощью специального активатора/дистанционного пульта перед взрывом активируют и устанавливают на площади взрываемого блока в заранее забуренные «холостые» скважины. После действия взрыва они смещаются с развалом взорванного массива. С помощью специального детектора датчики обнаруживают и определяют их координаты. Собранная информация затем обрабатывается с помощью программного обеспечения ВММ Explorer: вычисляют трехмерные векторы измерений положения до и после взрыва для каждого ВММ-датчика, полученные данные обрабатывают и хранят в базе данных.

Из патента US 7367269 (дата публикации 2008-05-06) известен способ измерения перемещения границ между различными частями неоднородного массива горных пород, который реализуется посредством комплекса, включающего датчики с возможностью обмениваться данными с внешним устройством связи, в роли которого выступает приемник сигналов, содержащий детектор магнитного поля в виде магнитной катушки, настроенной на частоту, соответствующую частоте датчика. При этом, датчик содержит внутренний корпус из непроводящего материала, выполненный из двух полусфер, соединенных посредством крепежных элементов, внутри которого находится устройство связи с передатчиком, содержащим электрическую катушку, соединенную с источником электропитания, через который может проходить электрический ток для генерирования электромагнитного поля частотой, например, от 50 до 90 кГц. Преимущество использования низкой частоты заключается в том, что она в меньшей степени ослабляется в горной породе. Передатчик содержит батарейный блок, размещенный внутри корпуса катушки, и связанную с ним катушку. Между печатной платой и катушкой установлена прокладка. Прокладка установлена на торце батарейного блока и катушки. В проиллюстрированном в патенте варианте представлена печатная плата, прокладка и корпус катушки, которые собраны вместе как отдельный узел, посредством крепежных элементов, которые проходят через отверстия в печатной плате, прокладке и катушке. Элементы передатчика размещены в корпусе из двух частей, которые тоже собраны вместе посредством крепежных элементов. Указанный корпус с передатчиком размещен во внешнем корпусе, также выполненным из двух частей, соединяемых крепежными элементами. Внешний корпус содержит внутреннюю полость аналогичную по форме внутреннего корпуса. Полость между корпусами заполнена жидкостью, которая обеспечивает околонулевую плавучесть корпусу с передатчиком. Так как нижняя часть корпуса с передатчиком имеет больший вес по сравнению с верхней частью, корпус обладает способностью к самовыравниванию в вертикальное положение, что гарантирует передачу сигнала непосредственно вверх и обеспечивает надежность обнаружения сигнала детектором.

Недостатком данной системы является сложность конструкции датчика за счет использования крепежных элементов. При этом действие передатчика ограничивается зарядом батареи, так как не заявлен способ энергосбережения в режиме ожидания и способ активации для начала работы передатчика. Передатчик датчика работает только на одной частоте, что осложняет обнаружение слабого сигнала на уровне шумов.

В выбранном за прототип патенте US 7891233 (опубликован 2011-02-22) также представлен комплекс, включающий датчик дистанционного зондирования для измерения движения материала внутри горного массива в результате взрывных работ, выполненный с возможностью активации, и внешнее устройство связи для обнаружения сигналов от внутреннего устройства связи в датчике дистанционного зондирования. Причем внутреннее устройство связи размещено в корпусе датчика, выполнено с возможностью самоустановки в вертикальное положение внутри корпуса датчика и содержит катушку индуктивности, элемент питания и печатную плату, электрически соединенную с катушкой индуктивности и элементом питания. Датчик выполнен с возможностью активации перед взрывными работами для передачи сигнала, генерируемого катушкой индуктивности в диапазоне от 10 до 200 кГц, более предпочтительно от 20 до 150 кГц, еще более предпочтительно от 30 до 80 кГц и наиболее предпочтительно около 67,3 кГц. Корпус датчика может быть изготовлен из непроводящего материала, чтобы материал не влиял на создаваемое электромагнитное поле, например, из пластика, такого как нейлон ПВХ полиэтилен или полистирол. Внешнее устройство связи представляет собой приемник указанных сигналов, и может включать антенну, катушку индуктивности, настроенную на ту же частоту, что и сигналы, передаваемые внутренним устройством связи и усилитель.

Недостатком является то, что не заявлена возможность отключения датчика дистанционного зондирования от батарейного питания на период хранения, что приводит к тому, что работоспособность датчика до начала использования ограничена зарядом батареи. Единственным вариантом обеспечения энергосбережения и более длительного срока службы датчика является то, что внутреннее устройство связи может быть сконфигурировано таким образом, что любой передаваемый датчиком сигнал после проведения взрывных работ является прерывистым. Несмотря на указание возможности активации датчика дистанционно, информация, посредством чего осуществляется активация датчика, отсутствует. Кроме того, устройство внутренней связи может быть запрограммировано на передачу однозначно идентифицируемого сигнала таким образом, чтобы с помощью внешнего устройства связи можно было различать сигнал от двух или более датчиков, находящихся в непосредственной близости. Однако не приведена структура передаваемого передатчиком сигнала, что оказывает существенное влияние на возможность обнаружения слабого сигнала на уровне шумов.

Задача изобретения - расширение арсенала комплексов для определения смещения горных масс взрывным разрушением на основе технологии измерения электромагнитного поля от датчиков, закладываемых в породу, с целью импортозамещения аналогичных устройств.

Технический результат - решение поставленной задачи с помощью заявленного программно-аппаратного комплекса, обеспечивающего увеличение срока хранения датчика дистанционного зондирования до его использования, за счет отключения датчика дистанционного зондирования от элементов питания на период хранения. Включение в комплекс устройства активации, что обеспечивает не только подключение датчика к элементам питания путем воздействия на датчик электромагнитной индукцией устройства активации, но и выбор режима работы датчика для осуществления заданных выбранным режимом параметров. Кроме того, реализована возможность определения поискового номера датчика по сигналу с определенный последовательностью сигналов разной частоты, в диапазоне 11,8-12,9 кГц, что позволяет при поиске после взрыва идентифицировать не менее 31 датчика.

Решение поставленной задачи обеспечивает программно-аппаратный комплекс для определения смещения горных масс взрывным разрушением, включающий датчик дистанционного зондирования для измерения движения материала внутри горного массива в результате взрывных работ, выполненный с возможностью активации, и внешнее устройство поиска для обнаружения сигналов от внутреннего устройства связи в датчике дистанционного зондирования, причем внутреннее устройство связи размещено в корпусе датчика, выполнено с возможностью самоустановки в вертикальное положение внутри корпуса датчика и содержит катушку индуктивности, элементы питания и печатную плату, электрически соединенную с катушкой индуктивности и элементами питания, а внешнее устройство поиска представляет собой приемник указанных сигналов, генерируемых катушкой индуктивности в диапазоне от 10 до 200 кГц, в который внесены следующие новые, неизвестные из уровня техники признаки:

- внутреннее устройство связи содержит дополнительно еще одну катушку индуктивности, при этом одна катушка является приемной и включена в параллельный резонансный контур, другая катушка является передающей и включена в последовательный резонансный контур;

- приемная и передающая катушки индуктивности имеют различную частоту резонанса, что обеспечивает предотвращение приема сигнала на приемную катушку одного датчика при расположении вблизи него другого датчика, излучающего сигнал через передающую катушку;

- печатная плата электронного модуля внутреннего устройства связи содержит микроконтроллер, обеспечивающий работу аппаратной части, усилитель и датчик удара, обеспечивающий активацию излучения передающей катушкой датчика после взрыва;

- комплекс содержит устройство активации датчика, включающее последовательный колебательный контур из катушки и конденсатора, настроенный на одинаковую частоту резонанса с приемной катушкой внутреннего устройства связи, таким образом, что переданная ей энергия от устройства активации обеспечивает подключение электронного модуля внутреннего устройства связи к элементам питания;

- устройство активации датчика также снабжено возможностью передачи на приемную катушку датчика серий импульсов в виде двоичного кода путем воздействия электромагнитной индукцией, причем каждая серия соответствует конкретному режиму работы датчика, а именно: режим хранения, режим включение датчика с проверкой вещания, режим включение датчика после удара, режим включение датчика по таймеру, режим Автомат. Однако, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что могут быть использованы и другие варианты режимов в отношении использования настоящего изобретения без отхода от сущности или объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает все варианты режимов работы датчика при условии, что они находятся в пределах объема приложенной формулы изобретения;

- внешнее устройство поиска, состоящее из усилителя сигнала, катушки индуктивности, настроенной на одинаковую частоту резонанса с передающей катушкой внутреннего устройства связи, и вычислительного устройства, снабжено программным обеспечением, позволяющим принимаемую с передающей катушки внутреннего устройства связи информацию о номере маяка, подаваемую с помощью изменения частоты магнитного сигнала во времени, таким образом, что информация в виде битов передается с помощью повышения или понижения частоты сигнала, а начало сигнала отмечается стартовым импульсом в виде сигнала постоянной частоты, преобразовывать в спектрограмму принимаемых импульсных последовательностей с последующим определением номера маяка, а по уровню сигнала определять местоположение и глубину залегания датчика в горной массе.

Заявленное изобретение соответствует условию новизны, т.к. из уровня техники не выявлено техническое решение с указанной совокупностью признаков. Так же заявленное изобретение соответствует условию изобретательский уровень, т.к. из уровня техники не известно влияние на технический результат таких признаков, как введение в конструкцию датчика приемной катушки индуктивности, настроенной на отличную от передающей катушки индуктивности частоту резонанса, а также возможность выбора режима работы датчика посредством устройства активации.

Изобретение представлено на следующих фигурах.

Фиг. 1 - Схема датчика дистанционного зондирования

Фиг. 2 - Диаграмма работы датчика дистанционного зондирования в режиме «Хранение»

Фиг. 3 - Диаграмма работы датчика дистанционного зондирования в режиме «Включение датчика с проверкой вещания»

Фиг. 4 - Диаграмма работы датчика в режиме «Включение после удара»

Фиг. 5 - Диаграмма работы датчика в режиме «Включение по таймеру»

Фиг. 6 - Диаграмма работы датчика в режиме «Автомат»

Фиг. 7 - Спектрограмма принимаемого сигнала датчика

Фиг. 8 - Пример сигнала датчика, где ID=3

Конструкция датчика дистанционного зондирования (Фиг. 1) включает в себя наружный корпус 1 и внутреннее устройство связи размещенное во внутреннем корпусе 2. Корпус 1 и корпус 2 выполнены из материала, не экранирующего магнитное поле. Наружный корпус 1 выполнен из ударопрочного материала устойчивого к возможным механическим повреждениям во время взрыва. Внутреннее устройство связи, размещенное во внутреннем корпусе 2, включает передающую катушку индуктивности 3 и принимающую катушку индуктивности 4, электронный модуль 5, включающий печатную плату с микроконтроллером, усилителем и датчиком удара, причем катушки индуктивности 3 и 4 расположены на каркасе 6, внутри которого размещены элементы питания 7. Приемная катушка индуктивности 4 включена в параллельный резонансный контур, а передающая катушка индуктивности 3 включена в последовательный резонансный контур, при этом катушки 3 и 4 имеют различную частоту резонанса. Внутренний корпус 2 размещен в полости внешнего корпуса 1, а зазор между корпусами 1 и 2 заполнен жидкостью с высокой плотностью и низкой температурой замерзания. В конструкцию заложен принцип самовыравнивания внутреннего корпуса 2, за счет смещенного в нем центра тяжести и нулевой плавучести. Это обеспечивает направление линий магнитной индукции вертикально, что облегчает нахождение места залегания датчика в породе по пику уровня сигнала. Во время работы датчик дистанционного зондирования излучает электромагнитное поле, а внешнее устройство поиска настроено таким образом, что частота, которая создается полем датчика резонирует с внутренним контуром внешнего устройства поиска. Программное обеспечение внешнего устройства поиска позволяет принимаемую с передающей катушки внутреннего устройства связи информацию о номере маяка, преобразовывать в спектрограмму принимаемых импульсных последовательностей с последующим определением номера маяка, а по максимальному уровню сигнала определять местоположение и глубину залегания датчика в горной массе.

В режиме хранения внутреннее устройство связи, размещенное во внутреннем корпусе 2 отключено от элементов питания 7. Для включения датчика дистанционного зондирования необходимо внутреннее устройство связи активировать.

Активация датчика дистанционного зондирования происходит следующим образом. Датчик дистанционного зондирования помещают в устройство активации. Передающая часть устройства активации передает электромагнитные импульсы на резонансной частоте колебательного контура приемной катушки индуктивности 4, что позволяет кратковременно запитать микроконтроллер электронного модуля 5 и подключить его к элементам питания 7, чтобы затем приступить к реализации одной из выбранных при активации программируемых режимов работы датчика: режим хранения, режим включение датчика с проверкой вещания, режим включение датчика после удара, режим включение датчика по таймеру, режим Автомат.

1. Режим работы «Хранение» (фиг. 2)

Датчик дистанционного зондирования помещают в устройство активации. В устройстве активации выбирают режим «Хранение». При этом режиме внутреннее устройство связи, размещенное во внутреннем корпусе 2 отключено от элементов питания 7.

2. Режим работы «Включение датчика с проверкой вещания» служит для проверки вещания сигнала с последующим переходом в режим хранения, (фиг. 3)

Датчик дистанционного зондирования, находящийся в режиме «Хранение» помещают в устройство активации. В устройстве активации выбирают режим «Включение датчика с проверкой вещания». Устройство активации передает датчику дистанционного зондирования

электромагнитное поле, резонирующее с полем принимающей катушки 4 внутреннего устройства связи. Полученная энергия позволяет кратковременно запитать микроконтроллер электронного модуля 5 и подключить его к элементам питания 7. Согласно заданному режиму передающая катушка 3 датчика дистанционного зондирования осуществляет излучение электромагнитного поля в течение тестового интервала Т1. По истечении времени тестового интервала Т1 датчик дистанционного зондирования переходит в режим хранения.

3. Режим работы датчика «Включение после удара» служит для проверки вещания после воздействия на датчик удара (фиг. 4).

Датчик дистанционного зондирования в режиме «Хранение» помещают в устройство активации. В устройстве активации выбирают режим «Включение после удара». После получения команды от устройства активации датчик дистанционного зондирования переходит в ожидание ударного воздействия. Сразу после ударного воздействия датчик дистанционного зондирования осуществляет излучение электромагнитного поля в течение тестового интервала Т1. По истечении тестового интервала Т1 датчик дистанционного зондирования переходит в режим хранения.

4. Режим работы «Включение по таймеру» - служит для включения датчика в режим бесконечного вещания через заданное время. При этом режиме датчик удара не активен, (фиг. 5).

Датчик в режиме «Хранение» помещают в устройство активации. В устройстве активации выбирают режим «Включение по таймеру». После получения команды от устройства активации датчик излучает сигналы заданное пользователем время в течение тестового интервала Т1. По истечении тестового интервала Т1 датчик запускает интервал времени, допускающий транспортировку датчика - интервал транспортировки Т2. На фиг. 5 представлен вариант, когда во время периода транспортировки Т2 проводится повторная проверка датчика на излучение сигнала перед закладкой. Затем датчик закладывают в скважину и в установленное программой время, передающая катушка индуктивности 3 начинает передачу сигнала в виде закодированной именно для этого датчика последовательности импульсов. После взрыва передача сигналов продолжается до полного разряда элементов питания 7. Но не исключен вариант, когда программа активации в режиме «Включение по таймеру», не предусматривает повторной проверки вещания перед закладкой датчика, т.к. тестовую проверку можно провести после закладки в период времени от начала передачи сигнала до взрыва.

5. Режим работы «Автомат» - основной режим работы датчика при котором выполняется предусмотренная производителем последовательность работы датчика, включая начало передачи сигнала датчика после взрыва с переходом в режим бесконечного вещания, (фиг.6).

Датчик в режиме «Хранение» помещают в устройство активации. В устройстве активации выбирают режим «Автомат». После тестового воздействия ударом датчик излучает сигналы заданное пользователем время в течение тестового интервала Т1, после чего автоматически датчик переходит в режим интервала транспортировки Т2. Перед закладкой датчик осуществляет передачу сигнала в течение тестового интервала Т1. После закладки по истечении времени интервала транспортировки Т2 датчик переходит в ожидание ударного воздействия. После ударного воздействия взрыва датчик переходит в фазу интервал задержки Т3, по истечении которого начинается фаза излучения до полного разряда элементов питания 7.

Внешнее устройство связи, снабженное программным обеспечением, осуществляет считывание и отображение спектрограммы принимаемого от передающей катушки датчика 3 сигнала в детектируемой области частот (фиг. 7).

Сигнал каждого датчика представляет собой определенную последовательность частотных сигналов в диапазоне 10 до 200 кГц. Предпочтительно сигнал имеет частоту от 11,8-12,9 кГц. Выбор низких частот обусловлен тем, что горная порода является диэлектриком и при прохождении электромагнитной волны с высокой частотой идет сильное затухание сигнала. Для повышения проникающей способности применяются сигналы с меньшей частотой и с большей магнитной составляющей. Сигнал состоит из стартового импульса и 5-ти импульсных последовательностей, следующих друг за другом во времени. После небольшой паузы сигнал повторяется. Импульсные последовательности могут быть 2-х видов: возрастающая и убывающая. Возрастающая последовательность кодирует включенный бит данных, убывающая - выключенный бит.Количество последовательностей сигнала может быть произвольным. Для случая пяти последовательностей сигнала кодируются 5 битов информации, т.е. могут быть закодированы поисковые номера датчика от 0 до 31. Для вычисления номера датчика необходимо просуммировать значения разрядов для возрастающих последовательностей. Пример интерпретации поискового номера датчика 3 по виду сигнала представлен в виде таблиц с пояснениями на фиг. 8.

Примеры осуществления заявленного изобретения. Соответствие условию промышленной применимости заявленного изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Проверка и подготовка датчиков.

1. Датчики дистанционного зондирования с производства поступают на склад для хранения. Каждый датчик, посредством активатора, находится в режиме хранения (фиг. 2).

2. Для проверки вещания сигнала датчик дистанционного зондирования помещают в устройство активации и выбирают режим «Включение с проверкой вещания». Полученная от устройства активации энергия на частоте 14,5 кГц на приемную катушку 4 индуктивности внутреннего устройства связи позволяет кратковременно запитать микроконтроллер электронного модуля 5 и подключить его к элементам питания 7. Затем устройство активации согласно заданному режиму передает серию импульсов на частоте 14,5 кГц на приемную катушку 4 для обработки в микроконтроллере внутреннего устройства связи посредством встроенного программного обеспечения. Передающая катушка 3 внутреннего устройства связи датчика дистанционного зондирования осуществляет излучение электромагнитного поля на частоте 12,35 кГц в течение тестового интервала Т1. (фиг. 3) Затем датчик переходит в режим «Хранение».

3. Для проверки возможности активации датчика дистанционного зондирования воздействием взрывной волны, датчик дистанционного зондирования помещают в устройство активации и выбирают режим «Включение после удара». Полученная от устройства активации энергия на частоте 14,5 кГц на приемную катушку 4 индуктивности внутреннего устройства связи позволяет кратковременно запитать микроконтроллер электронного модуля 5 и подключить его к элементам питания 7. Затем устройство активации согласно заданному режиму передает серию импульсов на частоте 14,5 кГц на приемную катушку 4 для обработки в микроконтроллере внутреннего устройства связи посредством встроенного программного обеспечения. Согласно заданному режиму микрокалькулятор дает команду датчику удара на ожидание встряски. Тестовая встряска датчика дистанционного зондирования включает излучение сигнала передающей катушкой 3 на частоте 12,35 кГц в течение тестового времени Т1. Затем датчик дистанционного зондирования переходит в режим «Хранение». (Фиг. 4)

Пример 2. Рабочий режим включения излучения датчика дистанционного зондирования по таймеру. (Фиг. 5)

1. В соответствии с утвержденной схемой районирования по выбору сеток скважин при различных диаметрах бурения для рудных блоков подготавливают скважины для закладки датчиков дистанционного зондирования в ожидаемых местах залегания руды с интервалом 15-20 метров.

2. Датчики дистанционного зондирования, находящиеся в режиме хранения, помещают в устройство активации и выбирают режим «Включение по таймеру» с установкой времени, которое дается персоналу на доставку датчиков дистанционного зондирования для закладки в скважины и времени, через которое должно начаться вещание после закладки. Время программирования комплекта из 5 датчиков дистанционного зондирования занимает 6-8 минут. При этом режиме датчик удара не активен. После получения команды от устройства активации датчик дистанционного зондирования излучает сигналы для проверки вещания в течение тестового интервала Т1 заданное пользователем время, например, 5 минут. По истечении тестового интервала Т1 микроконтроллер датчика дистанционного зондирования запускает интервал времени, допускающий транспортировку датчика - интервал транспортировки Т2, т.е. время необходимое для доставки датчиков дистанционного зондирования для их закладки в скважины, например, 4 часа. После доставки датчиков дистанционного зондирования к месту взрыва было произведено повторное тестирование вещания. Закладку датчиков дистанционного зондирования в скважины, глубина которых в грунте или скальной породе не превышает 15 м, осуществляют в понедельник в 17.00, а взрыв будет проведен только во вторник в 17.00, т.е. соответственно задают включение излучения датчика через 28 часов после окончания первого тестового режима Т1. Соответственно ровно в 17.00 во вторник датчик начинает излучение сигнала, который представляет собой определенную последовательность частотных сигналов в диапазоне 11,8-12,9 кГц.

Выбор глубины закладки датчиков в грунте или скальной породе не более 15 м. обусловлен гарантией точности измерения неустранимого разброса при взрыве.

Пример 3. Рабочий режим включения излучения датчика дистанционного зондирования после взрыва в режиме «Автомат». (Фиг. 6)

1. В соответствии с утвержденной схемой районирования по выбору сеток скважин при различных диаметрах бурения для рудных блоков подготавливают скважины для закладки датчиков дистанционного зондирования в ожидаемых местах залегания руды с интервалом 15-20 метров.

2. Датчики дистанционного зондирования, находящиеся в режиме хранения, помещают в устройство активации и выбирают режим «Автомат» с установкой времени, которое дается персоналу на закладку датчиков дистанционного зондирования в скважины и времени на интервал задержки Т3, которое должно пройти после взрыва, чтобы датчик перешел в режим излучения сигнала. Например, по указанию руководителя проведения взрывных работ установлено время начала проведения поиска датчиков интервал задержки Т3 - через 30 минут после взрыва. Время программирования комплекта из 5 датчиков дистанционного зондирования занимает 6-8 минут. При этом режиме датчик удара активен. После получения команды от устройства активации датчик излучает сигналы для проверки вещания после тестовой встряски в течение тестового интервала Т1 заданное пользователем время, например, 5 минут. По истечении тестового интервала Т1 микроконтроллер датчика запускает интервал времени, допускающий транспортировку датчика - интервал транспортировки Т2, т.е. время необходимое для доставки датчиков для их закладки в скважины, например, 4 часа. После доставки датчиков к месту взрыва провели повторное тестирование вещания. Затем датчики помещают в скважины, глубина которых в грунте или скальной породе не превышает 15 м. В момент взрыва в каждом датчике дистанционного зондирования срабатывает датчик удара и через 30 минут после взрыва датчики начинают излучение сигнала, который представляет собой определенную последовательность частотных сигналов в диапазоне 11,8-12,9 кГц.

Выбор глубины закладки датчиков в грунте или скальной породе не более 15 м обусловлен гарантией точности измерения неустранимого разброса при взрыве.

Пример 4. Определение места нахождения датчиков дистанционного зондирования после взрыва при наличии маркера над скважиной с датчиком.

От места расположения маркера поиск датчика дистанционного зондирования выполняют с использованием внешнего устройства поиска путем обхода ожидаемой области, за время 1 минута. А нахождение максимального уровня сигнала выполняется за 3-5 минут. Итого время поиска: 4-6 минут на 1 датчик дистанционного зондирования.

Пример 5. Определение места нахождения датчиков дистанционного зондирования после взрыва в случае отсутствия маркера и без указаний на расположения устья скважины до взрыва.

Для поиска датчиков дистанционного зондирования определяют ожидаемую область, размер, который составляет, например, квадрат 30x30 метров. Поиск датчика дистанционного зондирования осуществляют путем обхода указанной ожидаемой области, время до обнаружения сигнала 5-10 минут. Нахождение максимального уровня сигнала выполняется за 3-5 минут. Итого время поиска: 8-15 минут на один датчик.

Пример 6. Определение места нахождения датчиков дистанционного зондирования после взрыва в случае отсутствия маркера и с указанием маркшейдером расположения устья скважины до взрыва.

Поиск датчика дистанционного зондирования выполняется путем обхода ожидаемой области за 1-2 минуты. Нахождение максимального уровня сигнала выполняется за 3-5 минут. Итого время поиска: 4-7 минут на один датчик.

Пример 7. Представление результатов поиска датчика дистанционного зондирования с использованием внешнего устройства связи.

С помощью устройства поиска и программного обеспечения происходит считывание и отображение спектрограммы принимаемого сигнала в детектируемой области частот (фиг. 7). Сигнал датчика состоит из стартового импульса и 5-ти импульсных последовательностей, следующих друг за другом во времени, в диапазоне от 10 до 200 кГц. Предпочтительно сигнал имеет частоту 11,8-12,9 кГц. После небольшой паузы сигнал повторяется. Импульсные последовательности могут быть 2-х видов: возрастающая и убывающая. Возрастающая последовательность кодирует включенный бит данных, убывающая - выключенный бит.Пять последовательностей сигнала кодируют 5 битов информации, т.е. поисковые номера ID датчиков от 0 до 31. Для вычисления ID необходимо просуммировать значения разрядов для возрастающих последовательностей (Фиг. 8).

Максимальная глубина обнаруженных после взрыва датчиков составила 12 м.

Проведенные испытания подтвердили работоспособность заявленного комплекса, т.к. датчики обнаруживают в достаточно короткое время. Следовательно, поставленная задача по расширению арсенала комплексов для определения смещения горных масс взрывным разрушением на основе технологии измерения электромагнитного поля от датчиков, закладываемых в породу, с целью импортозамещения аналогичных устройств, решена.

Программно-аппаратный комплекс для определения смещения горных масс взрывным разрушением относится к области горнодобывающей промышленности, а именно к комплексу технических средств, используемых для определения перемещения горных пород взрывом и определения нового местоположения рудных контуров. Комплекс включает в себя датчик дистанционного зондирования, выполненный с возможностью активации, внешнее устройство поиска для обнаружения сигналов от внутреннего устройства связи в датчике дистанционного зондирования и устройство активации датчика. Внутреннее устройство связи размещено в корпусе датчика, выполнено с возможностью самоустановки в вертикальное положение внутри корпуса датчика и содержит две катушки индуктивности, элементы питания и печатную плату электронного модуля с микроконтроллером, усилителем и датчиком удара. Одна катушка индуктивности является приемной, а другая - передающей, причем катушки имеют различную частоту резонанса. Внешнее устройство поиска состоит из усилителя сигнала, катушки индуктивности, настроенной на одинаковую частоту резонанса с передающей катушкой внутреннего устройства связи, и вычислительного устройства, выполненного с возможностью определять номер маяка, а также местоположение и глубину залегания датчика в горной массе. Технический результат – увеличение срока хранения датчика дистанционного зондирования до его использования, а также возможность определения поискового номера датчика по сигналу. 8 ил.

Программно-аппаратный комплекс для определения смещения горных масс взрывным разрушением, включающий датчик дистанционного зондирования для измерения движения материала внутри горного массива в результате взрывных работ, выполненный с возможностью активации, и внешнее устройство поиска для обнаружения сигналов от внутреннего устройства связи в датчике дистанционного зондирования, причем внутреннее устройство связи размещено в корпусе датчика, выполнено с возможностью самоустановки в вертикальное положение внутри корпуса датчика и содержит катушку индуктивности, элементы питания и печатную плату, электрически соединенную с катушкой индуктивности и элементами питания, а внешнее устройство поиска представляет собой приёмник указанных сигналов, генерируемых катушкой индуктивности, в диапазоне от 10 до 200 кГц, отличающийся тем, что внутреннее устройство связи содержит дополнительно еще одну катушку индуктивности, при этом одна катушка индуктивности является приёмной и включена в параллельный резонансный контур, другая катушка индуктивности является передающей и включена в последовательный резонансный контур, причём приёмная и передающая катушки индуктивности имеют различную частоту резонанса, а печатная плата электронного модуля внутреннего устройства связи содержит микроконтроллер, усилитель и датчик удара; кроме того, комплекс содержит устройство активации датчика, включающее последовательный колебательный контур из катушки и конденсатора, настроенный на одинаковую частоту резонанса с приёмной катушкой внутреннего устройства связи, таким образом, что переданная ей энергия от устройства активации обеспечивает подключение электронного модуля внутреннего устройства связи к элементам питания, а также передачу на приёмную катушку датчика серий импульсов для обработки в микроконтролере внутреннего устройства связи посредством встроенного программного обеспечения, снабжённого функцией выбора и настройки режима работы датчика; внешнее устройство поиска, включающее усилитель сигнала, катушку индуктивности, настроенную на одинаковую частоту резонанса с передающей катушкой внутреннего устройства связи, и вычислительное устройство, снабженное программным обеспечением, позволяющим принимаемую с передающей катушки внутреннего устройства связи информацию о номере маяка преобразовывать в спектрограмму принимаемых импульсных последовательностей с последующим определением номера маяка, а по уровню сигнала определять местоположение и глубину залегания датчика в горной массе.