Способ и устройство автоматического контроля распределения воздуха в вентиляционной сети шахт и рудников Советский патент 1984 года по МПК E21F1/00 

1

изобретение относится к горной iinoMhiniiLHHuOTH и может быть м;;: 1ь:и1в; но для контроля распредслоиия при проветривании шахт и -:ов.

В настояи1ее впом;: :,1проль состояния и обнаружение ненсправности в вентиляционных сетях шахт и рудников осуш,ествляется ежесменным обходом и визуальным осмотром выработок, вентиляционных устройств и сооружений лицами горного надзора участка вентиляции и техники безопасности 1.

Такой контроль состояния элементов вентиляционной сети не позволяет своевременно обнаружить неисправность и принять меры по ее устранению, что значительно снижает эффективность проветривания.

Известен способ контроля распределения воздуха в вентиляционной сети шахт и рудников, который является ближайшим аналогом настоящего способа. Известный способ основан на одновременном измерении расхода воздуха в горных выработках с помощью автоматических датчиков и передачи полученной информации в диспетчерский пункт. При нарушении вентиляционного режима в одной или нескольких точках контроля происходит отклонение сигнала от заранее заданного, что фиксируется на световом табло диспетчера 2.

Недостатком известного способа является невозможность определения измерения аэродинамического сопротивления той или иной горной выработки и появления в них утечек и притечек воздуха. Это объясняется взаимосвязанностью вентиляционных параметров, когда при нарушении режима проветривания хотя бы в одной горной выработке возникает отклонение расхода воздуха в соседних горных выработках.

Известна система, обеспечивающая контроль расхода воздуха в горных выработках и содержащая датчики расхода воздуха и пульт диспетчера 3.

Однако эта система не обеспечивает получение достоверной информации о состоянии вентиляционной сети и обладает низкой точностью определения мест нарушения вентиляционного режима при изменении общего или частичного.расхода воздуха в горных выработках, вызванного производственной необходимостью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство контроля распределения воздуха в вентиляционной сети шахт и горных выработок, содержащее датчики и задатчики расхода воздуха, соединенные с блоками сравнения в каждой горной выработке и блок отображения информации. Датчики расхода воздуха через блок передачи информации подключены к первым входам элементов сравнения, к вторым входам которых подключены задатчики расхода воздуха, снабженные

вх(;дами yiip;jii.:ieiiin, подключенные через б.юк передачи и |формации к датчику общего расхода воздуха. Система исключает появление изменений информации контроля

при изменении по производственной необходимости общего расхода воздуха 4.

Недостатком известной системы является появление ложных сигналов о месте нарушения вентиляционного режима. Это объясняется взаимосвязанностью вентиляционных параметров, когда при нарушении режима проветривания хотя бы в одной горной выработке возникает отклонение сигналов датчиков расхода воздуха в соседних горных выработках. По результатам

2 существующего контроля невозможно определить изменение аэродинамического сопротивления в той или иной горной выработке, а также наличия в них утечек или притечек воздуха.

0 Цель изобретения - повышение скорости изменения аэродинамического сопруотивления той или иной выработки и появления в них утечек или притечек воздуха. Поставленная цель достигается тем, что

в способе автоматического контроля распределения воздуха в вентиляционной сети шахт и рудников, основанном на одновременном измерении расхода воздуха в горных выработках, в вентиляционной сети выделяют группы ropHEiix выработок с

0 параллельными потоками воздуха, имеющие общую горную выработку, с изменяющимся расходом воздуха периодически измеряют в лих расход воздуха, запоминают эти значения и производят срав,нение предыдущего измерения с последующим, и в

5 случае несовпадения указанных значений, проводят сравнение полярности отклонения расхода воздуха от первоначального значения в выработке с общим расходом воздуха и в выработках с параллельными потонами воздуха для каждой из группы горных выработок.

Устройство, содержащее датчики и задатчики распада воздуха, соединенные с блоками сравнения в каждой горной выработке

5 и блок отображения информации, введены коммутаторы, причем элементы сравнения с подключенными датчиками и задатчиками расхода воздуха объединены в группы горных выработок, с параллельными потоками воздуха, число коммутаторов соответствует

числу групп горных выработок с параллельными потоками воздуха, к п входам каждого коммутатора, где п - число горных выработок, входящих в группу с параллельными потоками воздуха, подключены выхо5 ды соответствующих блоков сравнения,(n + lj вход каждого предыдущего коммутатора соединен с первым выходом каждого последующего коммутатора, а другие выходы коммутаторов подключены к входам блока отображения информации.

На фиг. 1-4 представлены схемы соединения горных выработок; на фиг. 5 -блоксхема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Известно, что весь воздушный поток Q, проходящий по заданной вентиляционной сети, можно представить в виде бесконечно больщого числа микропотоков qj, т. е. Q Oj при N - с/о . Эти микропотоки, различным образом соединяясь и разъединяясь, проходят по всем ветвям данной схемы по L Направлениям. Суммируя между собой микропотоки, проходящие по одному направлению, заданную сеть можно представить как сеть с Ь параллельными ветвями. Таким образом, любую вентиляционную сеть щахт и рудников можно представить как сеть, состоящую из нескольких групп горных выработок, имеющих параллельные потоки воздуха, для которых установлено, что сумма приращений расходов воздуха в каждой ветви равна общему приращению расхода воздуха в сети и при увеличении (уменьщении) аэродинамического сопротивления одной из ветвей изменение расхода воздуха от первоначального направлено в сторону его умерьщения (увеличения), а в любой другой - в сторону увеличения (уменьшения).

В соответствии с этим нарущение состояния горных выработок и расположенных в них вентиляционных устройств определяется при сопоставлении полярности отклонения от первоначального значения расхода воздуха в общей выработке и в выработках с параллельными потоками воздуха. Для этого необходимо запомнить расход воздуха во всех горных выработках при заданном (нормальном) распределении воздуха. При нарушении режима проветривания необходимо сопоставить полярность отклонения общего расхода воздуха , с полярностью отклонения расхода воздуха каждой группы горных выработок с параллельными потоками воздуха. Возможные варианты такого совпадения отклонений расходов воздуха при нарущении вентиляционного режима приведены в табл. 1, где A.Q - отклонение расхода воздуха от первоначального значения; знаками + и - обозначены соответственно увеличение и уменьщение расхода воздуха-и аэродинамического сопротивления горных выработок; числа I,..., i,... Z обозначают номера горных выработок; имеющих параллельные потоки воздуха.

Отклонение расхода воздуха в любой горной выработке, совпадающее по полярности с отклонением расхода воздуха общей выработки, говорит о нарушении режима проветривания в данной выработке, а при несовпадении - об утечках или притечках воздуха. Выбор той или иной группы

горных выработок с параллельными потоками воздуха обусловлен иерархией контроля, согласно которой определяется важность контроля расхода в той или иной выработке, и минимальным числом измерений расхода воздуха.

Пример. Любая вентиляционная сеть щахты или рудника в соответствии с действующей иерархией контроля представляется в виде нескольких однотипных частей

0 вентиляционной схемы соединения горных выработок, для которой точки контроля низшего уровня для определенной части вентиляционной сети объединяются точкой контроля более высокого уровня. Каждая из выбранных частей вентиляционной схемы соединения горных выработок представляется в виде схемы с параллельным соединением ветвей, по которой и определяется нарушение режима проветривания.

Рассмотрим схему соединения горных

0 выработок 1,2..., 5 (фиг. 1).

Для заданного распределения воздуха (направление воздущных потоков указано стрелками) соответственно имеем значения расходов воздуха в каждой выработке, т. е. QI, Qj, ..., QS- Данная схема преобразовывается в схемы фиг. 2-4. При изменении аэродинамического сопротивления в одной из ветвей схемы фиг. 1 изменяется расход воздуха во всех ветвях, что можно представить в виде табл. 2. Согласно данным

0 табл. 2 и с учетом условий табл. 1 для определения изменения аэродинамического сопротивления одной из ветвей необходимо сопоставить отклонение значений Q, Qj QU Qi Qes- Q Q45 при изменении аэродинамического сопротивления в вет5 вях 2-4. значений Q , Qj 0,255 Р изменении сопротивления в ветвях 1 и 4 и значений Q , Q, Q5 Р изменении сопротивления в ветвях 2 и 5.

Изменение аэродинамического сопротивления общей выработки вызывает пропорциональное изменение расхода воздуха в каждой ветви 1,.., 5, т. е. одинаковую полярность огклонения расходов воздуха. Появление в той или иной выработке приитечёк или утечек воздуха вызывает появление

5 противоположной полярности отклонения расхода воздуха в общей ветви, чем в остальных ветвях.

Устройство фиг. 5 содержит датчики 1-7 расхода воздуха в горных выработках (чис0 ло датчиков в общем случае равно числу мест контроля). Датчики подключены к соответствующим блокам 8-14 сравнения. На другие входы блоков 8-14 сравнения включены задатчики 15-21 расхода воздуха

С в горных выработках (число задатчиков равно числу датчиков). Выходы блоков 8- 14 сравнения объединены по группам горных выработок, имеющих параллельные потоки воздуха и подключены каждой группой к своему коммутатору 22-24 (число коммутаторов в общем случае равно числу y4actKOB вентиляционной сети, в которых имеются горные выработки с параллельными потоками воздуха). У коммутаторов низшего ранга выход сигнала отклонения расхода воздуха общей выработки для каждой группы горных выработок с параллельными потоками воздуха подключен к соответствующему входу коммутатора, предназначенного для группы горных выработок более высокого ранга (например, для коммутатора 22 выход, соответствующий элементу 12 сравнения, подключен к входу коммутатора 23). Остальные входы коммутаторов 22-24 соединены с блоком 25 отображения информации. Сигналы с датчиков 1-7 поступают на первые входы блоков 8-14 сравнения. На их вторые входы поступают сигналы с задатчиков 15-21. Для каждого датчика 1-7 в соответствующем задатчике 15-21 устанавливается выходной сигнал, равный сигналу своего датчика, т. е. производится запоминание сигналов датчиков. Таким образом, при заданном распределении воздуха в горных выработках В1)1ходиой сигнал каждого блока 8-14 сравнения равен нулевому значению и коммутаторы 22-24 не включают блок 25 отображения информации. При изменении аэродинамического сопротивления одной или нескольких горных выработок или появления утечек или притечек воздуха (в результате обвалов, нарушений целостности вентиляционных перемычек и сооружений, подсосов воздуха) изменяется первоначальное распределение воздуха. В этом случае сигналы рассогласования блоков 8-14 сравнения поступают на входы соответствующих коммутаторов 22-24, которые осуществляют сопоставление полярно ти отклонения сигналов датчиков 1-7 расхода воздуха с заданными сигналами от задатчиков 15-21 в соответствии с табл. 1 и 2. Предлагаемый способ контроля распределения воздуха и устройство для его осуществления обеспечивает оперативное обнаружение места и характера нарущения заданного режима проветривания, что значительно повыщает эффективность вентиляции, призванной создавать безопасные и благоприятные условия труда горняков. Таблица 1

Способ автоматического контроля распределения воздуха в вентиляционной сети шахт и рудников, основанный на одновременном измерении расхода воздуха в горных выработках, отличающийся тем, что, с целью повышения, скорости определения изменения аэродинамического сопротивления той или иной горной выработки, в вентиляционной сети выделяют группы горных выработок с параллельными потоками воздуха, имеюш,ие общую горную выработку с изменяющимся расходом воздуха, периодически измеряют в них расход воздуха, запоминают эти значения и производят сравнение предыдущего измерения с последующим, и в случае несовпадения указанных значений проводят сравнение полярности отклонения расхода воздуха от первоначального значения в выработке с общим расходом воздуха и в выработках с параллельными потоками воздуха для каждой из групп горных выработок. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчики и задатчики расхода воздуха, соединенные с блоками сравнения в каждой горной выработке, и блок отображения информации, отличаюi щийся тем, что, в него введены коммутаторы, причем элементы сравнения с подклю(Л ченными датчиками и задатчиками расхода воздуха объединены в группы горных выс работок с параллельными потоками воздуха, число коммутаторов соответствует числу групп горных выработок с параллельными потоками воздуха, к п входам каждого коммутора, где п - число горных вы- работок, входящих в группу с параллельными потоками воздуха, подключены выходы соответствующих блоков сравнения, 00 (п-Ы) вход каждого предыдущего комму4: татора соединен с первым выходом каждоN го последующего коммутатора, а другие выходы коммутаторов подключены к вхосл со дам блока отображения информации. f/2. 1

+ R - R -R 4R

Притечка Утечка

f2

т -а б л я ц а 2

Риг.г

Фиг,3

Фиг Л