Система контроля состояния горных выработок Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для контроля состояния горных выработок, в особенности для контроля устойчивости целиков и кровли очистных гор ных выработок, Известны системы контроля состояния горных выработчж, включающие .оадиоцатНИКИ, устанавливаемые в массиве - цели ках и кровле очистного пространства, и пульт оператора, соцернсащий 1эааиоприем ник 1 . . Наиболее блишсим техническим реше- нием к изобретению является система контроля состояния горных выработок, включающая рациоцатчики, установленные в целиках и кровле очистного пространсТва, промежуточные устройства, установленные в защищенном от взрыва месте, каждое из которых имеет антенну, соеаиненную с радиоприемником, оцин из входов которого связан с генератором качающейся частоты 2} , Однако известные системы не обеспечивают измерения параметров, характеризующих состояние горных пород на рас- cтoшiияx более м от пульта оператора, что принципиально ограничено возможностями радиоканала и условиями распространения радиоволн в массиве пород. При этом информация с соседник участков, необходимая для точного, определения состояния выработки, не учитыва ется, так как требуется значительное время для ее доставки. этогов условиях интенсивной добычи руд взрыв™ ным способом такой контроль ненадежен. Целью изобретения является повышени наде)сн.ости контроля и его бьютроцействия в условиях отбойки руды взрывом в О.истком пространстве. Поставленная цель достигается тем, что в систему контроля состояния гор ных выработок, содержащую группу радио i датчиков, установленных в целиках и кровле очистного пространства, устрой™ ства сбора и регистрации информации, число которых соответствует числу групп радиодатчиков, каждое устройство сбора и регистрации информации содержит антенну, соециненн то с радиоприемником, первый вхоц которого соединен с генера Topt5M ка {а схцейся частоты, введены блок определения признака ходовых групп, блоки анализа кодовых групп по числу устройства сбора и регистрации информа. и.ии и блок сравнения, которые разметены на земной поверхности, в каясцое устройство сбора и регистрации информа ции введены генератор стробирующего импульса, генератор эталонной частоты, блок выделения разностной частоты, блок определения признака кодовых групп и блок согласования, при этом выход радиоприемнике соединен с входом генератора стробируюдюго импульса, выход которого соединен с входом генератора качающейся .частоты и с первым входом блока выделения разностной частоты, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом генератора качающей частоты и генератора эталонной частоты, выход блока выделения разностной частоты соединен с первым входом блока согласования, который соединен с блоком определения признака кодовых групп, выход KOTOpoix) соединен с вторым входом .радиоприемника, каждый блок согласования устройства сбора и регистрации соединен линией связи с блоком определения признака когховых групп и,с соответствую щим блоком анализа кодовых групп, выходы которых подключены к одним входам блока совпадения, другой вход которого подключен к выходу блока определения признака кодовых групп, вход которого соединен с клеммой Опрос номера датчика и канале;. На фиг. 1 приведена структурная схема системы контроля состояния горных выработок; на фиг, 2 и 3 - эпюры, поясняющие работу, системы. Система контроля состояния горньо: выработок содержит группы 1,..., И радио™ датчиков деформаций, устройства сбора и регистрации информации 2 И. Радиодатчики 1, .,,, Vi содержат чувствительные элементы, реагирующие на изменение поля напряжений в породах, (датчики перемещений, акустической, электромагнитной актшшости или другие и радиопередатчик, не показаны) и установлены в целиках и кровле очистных горных выработок в местах интегнсивных горных работ. Уст™ ройства 2, ... и , .сбора и регистрации ин(|юрмации установлены в месте, защищенном от .взрыва в очистной выработке или на откаточном щтреке и содержат радиоприемник 3 с входом опорной частоты, генератор 4 качающейся частоты, выход которого подключен к входу опорной частоты радиоприемника 3. К выходу радиоприемника 3 подключен генератор 5 стро бирующего импульса, выходы которого поо слючены к генератор 4 качакяцейся частоть и блоку 6 выделения разност« ной частоты, к входам которого подключены выход генератора 4 качающейся частоты и генератора 7 эталонной частоты. Выход блока 6 выделения разностной частоты соединен через блок 8 согласования, К которому также подключен блок 9 определения признака кодовых групп, с блоком Ю анализатора кодовых групп, расположенным на наземной части, где таюке находится блок 11 определения признака кодовых групп, соединенный через блок 8 согласования с блоком 9 определения признака кодовых групп, соединенным с радиоприемником 3. Выходы блока 10 анализа кодовых групп и блока 11 определения признака кодовых групп соединены с входами блока 12 совпадения. Другие группы 1, ...П, радиодатчиков расположены в других очистных выработках, рядом с ними в безопасных местах соответствен- но находятся устройства для сбора и регистрации информации, соединенные с блоком 11 определения признака кодовых групп, подключенных к блоку 12 совпадения.. Предлагаемая система работает следующим образом. Группы 1, ..,Vi, радиодатчиков, установленные в целиках и кровле очистных горных выработок, производят измерение параметров, характеризующих напряженно состо шие пород (смешения пород, акуо« тическую или электромагнитную активность, скорость ультразвука) и через некоторые промежутки времени передают эти данные по радиоканалу в радиоприем ник 3 устройства 2 сбора и регистрации информации. Система контроля состояния горных выработок работает в двух режимах: в р жиме переключения каналов и в режиме приема показаний. В режиме переключения каналов при команде с вычислительного устройства, сигнал с информацией о номере выбираемого канала поступает в блок 11 опре деления признака кодовых групп, который в момент подачи кодовой группы дает сигнал 13 запрета (фиг. 2) на блок 1 2 сов- падения, что исключает возможность передачи информации в вычислительное уст ройство. На выходе блока 11 определения приз нака кодовых групп, соответствукндего нужному устройству сбора и регистраци информации, появляется кодовая группа 14 (фиг. 2), соответствуюшая номеру выбираемого канала устройства 2 сбора и регистрации информации. Через блок 8 согласования эти импульсы поступают в блок 9 определения признака кодовых групп. В данном случае блок 10 анализа одовых определяет подается лп с наземного устройства импульс 14 длительностью tp (фиг. 2), соответсгву1о щей установке радиоприемника на первый канал, или, с длительностью -fc , соответ ствуюшей переключению на следующий канал (fcj;; tQ), в подачи в линию более коротких, чем -Ь импульсов, с блока 6 выделения разностной частоты или импульсных помех. Блок 9 определения признака кодовых групп их не воспрш1имает и не прог-к во™ дит переключения каналов радиоприемника 3. Таким образом, блок 9 огих-л,-:.;: признака кодовых групп определяет содержит ли вообще кодовая группа в ли- НИИ обмена данными признака кодовой группы, управляющей каналами, и какому каналу соответствует данная, кодовая группа. Блок 9 определения признака кодовых групп содержит счетчик каналов, устанавливаемый кодовыми группами 15 и 16 из блока 8 согласования в соответствующее состояние. При этом сигналом с блока 9 определения признака кодовых групп, радиоприемник 3 устанавливается на наружный частотный канал. Для повышения наделшости работы во время переключения каналов блок 9 анализа кодовых групп подает сигнал запрета в блок 8 согласования, отключающий сигнал от выхода устройства 2, если в этот момент он поступает с блока 6 выделения разност- ной частоты. После завершения переключения каналов этот запрет снимается и устройство 2 готового для осуществлен1ш режима приема сигналов. В режиме приема сигналов после установки радиоприемника 3 на канал генератор 4 качающейся частоты осуществляет сканирование частоты узкой полосы прозрачности рациоприемни- ка 3 в диапазоне частот 17 и 18jсоответствующем выбранному каналу. После включения одного 19 из группы рациодатчиков, соответствующего выбранному каналу, при совпадении полосы проз- рб1чности радиоприемника 3 с частотой 20 радиодатчика, в которой заложена полезная информация, на выходе радиоприемника 3 образуется импульс, запускаюшнй генератор 8 стробирующего нкшульса 21, а $10 время действия стробирующего импульса генератора 4 остается постояннсхй 22 и разрешается работа бпода 6 выделения разностной частоты. При этом блок вьгаеления разностной частоты выра- ,бате,шает вначале стартовз посылку сл 23длигелы}остью,мены11ейчем ., а затем на его вьиоце образуется .нал 24 частоты, равной модулю разности частот гене|ратора 7 эталонной частоты я генератора 4 качающейся частоты. Это сигнал поступает через блок 8 согласования на вход блока 1О анализа кодо вьк групп и на вход блока 11 определения признака кодовых групп. Блок 10 анализа кодовых групп осуществляет подсчет импульсов, идущих из блока 8 согласования. Блок 11 определения приз нака кодовых групп устанавливает является ли длительность импульсов, поступающих из блока 8 согласования, больше определенной величины, характеризующей стартовую посылку. В случае превышения включается формирователь интервала вре мени счета, входящий в блок 11 определения признака кодовых групп, и сравнивается содержимое счетчиков каналов блока 9 определения признака кодовых групп и блока 11 определения признака кодовых групп., В случае совпадения по окончании счета выдается сигнал 25 разрешения считывания показаний лычислит елгльпу устройством. Устройство 2 может быть соединено с блоками, размещенными по земной поверхности как по многопроводной линии, так и по двухпроводной линии. Информация об устойчивости целиков.и

Опрос нотра ч батчит икане/нг

9 кровли очистных горных выработок с радиодатчиков 1 и и через устройства 2 НИИ блоки 1О и 12 оперативно поступает в вычислительное устройство, где надежно определяется состояние горных выработок на различных участках, ведения работ, причем такое оперативное, поступление и обработка информации позволяют определить устойчивость целиков и кровли за короткое время после работ, произведенных предыдущей сменой, и дать надежные рекомендации по отрабоч ке массива последующей смене, что в целом повышает надежность системы контроля состояния горных выработок. Предлагаемая система может быть реализована на серийно выпускаемых ЭВМ типа Электроника-бО , М-6ООО, СМ-4 или других и готовящейся к серийному вьшуску аппаратуре беспроводного контроля деформаций горных пород Массив. Для расчета экономической эффективности в качестве базового образца взята система беспроводного контроля устойчивости массива для подземных рудников, внедренная на Джезказганском горно-металлургическом комбинате. Введение предлагаемых устройств и блоков позволяет надежно использовать систему коттроля состояния горных выработхж в оперативном текущем контроле устойчивости целиков и кровли, что может быть использовано при управлении ходом ведения горных работ и, в конечном счете, привести к снижению запаса прочности целиков и соответственно потерь полезных ископаемых. При снижении потерь на 1% может быть получен годовой экономический эффект около 170 тыс.руб.

to

|i

Ф. -. ,-I

1 ,, I n

I I I I I

I I

т

W

Фмг.2

7И/И/

18

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, содержащая группы радиодатчиков, установленных в целиках и кровле очистного пространства, устройства сбора и регистрации информации, число которых соответ ствует числу групп радиодатчиков, каждое устройство сбора и регистрации информации содержит антенну, соединенную с радиоприемником, первый вход которого соединен с генератором качающейся частоты, отличаюшаяся тем, что, с целью повьЕпения надежности контроля и его быстродействия,в систему введояк блок определения признака.кодовых групп, блоки анализа кодовых трупп по числу устройств сбора и регистрации информации и блок сравнения, которые размещены на земной поверхности, причем в каждое устройство сбора и регистрации информации введены генератор стробируклцего импульса генератор эталонной частоты, блок выделения разностной частаты, блок определения признака кодовых групп и блок согласования, при этом выход радиоприемника соединен с входом генератора стробирукяцего импульса, выход которого соединен с входом генератора качающейся частоты и с первым входом блока выделения разностной частоты, второй и тре(Л тий входы которого соединены соответственно с выходом генератора качающей частоты и генератора эталонной частоты, выход блока выделения разностной частоты соединен с пе рвым BXOEJ.OM блока согласования, который соединен с блоком . определения признака кодовых групп, выход которого соединен, с вторым входом 4;: радиоприемника, каждый блок согласоваО5 ния устройства сбора и регистрации соеел динен линией связи с блоком определения о признака кодовых групп и соответствующим блоком анализа кодовых групп, выходы которых подключены к одним входам блока ,совпадения, другой вход которого подгключен к выходу блока определения приз. нака кодовых групп, вход которого соединен с клеммой Опрос номера датчика и канала.

тттт

/

t

/7

19

25

Фиъ.З

tcn,

tcn

X К

Стартввай посылка

I ..