Устройство обнаружения взрыва метана и угольной пыли Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к обнаружению аварийных ситуаций в шахте, возникающих при взрывах и других авариях, связанных с образованием воздушных ударных волн )Л может быть использовано в устройствах аварийной сигнализации о взрывах метана и угольной пыли при наличии помех от буровзрывных работ и других источников воздушных ударных волн, а также для приведения в действие системы подавления взрывов или устройств, ослабляющих разрушающее действие воздушных ударных волн.

Известны устройства для обнаружения взрывов, применяемые в автоматических системах подавления взрывов, в технологическом оборудовании включающие первичный преобразователь давления, логический блок который своим выходным сигналом приводит в действие Систему подавления взрывов и сигнализацию lj .

Недостатками устройств являются невозможность отличить взрьш метана и угольной пыли от любого другого импульса давления, вызываемого буровзрывными работами, обрушениями, внезапными выбросами, а также невозможность учета многократных ударных воздушных волн и сравнения их количества с заранее заданным числом.

Наиболее близким к предлагаемому является электронный счетчик взорвавшихся шпуровых зарядов, содержащий последовательно соединенные задатчик уровня давления, первичный преобразователь давления (приемник акустических волн), формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов (две счетные декады). выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока числа импульсов, а выход - с первым входом логического индикатора (функции трех последних блоков вьтолняет оператор) 2 .

Недостатком известного устройства является невозможность достоверного обнаружения взрыва метана и угольной .пыли при наличии помех от буровзрывных работ и других источников воздушных ударных волн в горных выработках.

Цель изобретения - повьш1ение точности обнаружения взрыва метана и угольной пыли.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения взрыва метана и угольной пыли, содержащее последовательно .соединённые задатчик уровня давления, первичный преобразователь давления-, формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения , второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока числа импульсов, а выход - с первым входом логического индикатора, введены триггер, второй и третий блоки сравнения, формирователь времени распознавания, формирователь суммарной длительности импульсов и формирователь .импульса управления, измеритель суммарной длительности импульсов, запоминающий блок длительности импульса и запоминающий блок максимального времени замедления детонаторов, причем выход первичного преобразователя давления соединен с входом измерителя суммарной длительности импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения и с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом логического индикатора и входом триггера выход которого соединен с третьим входом логического индикатора, при этом запоминающий блок числа импульсов соединен с одним входом формирователя суммарной длительности импульса, с другим входом которого соединен запоминающий блок длительности импульса, а выход соединен с первьм входом второго блока сравнения, выход запоминающего блока максимального времени замедления детонаторов соединен через формирователь импульса управления с управляющим входом логического индикатора и через формирователь времени распознавания - с вторым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с четвертым входом логического индикатора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит задатчик 1 уровня давления с первичным преобразователем 2 давления, выход которого через формирователь 3 импульсных сигналов соединен со счетчиком 4 импульсов-, подключенным к первому входу блока 5 сравнения. К второму входу блока 5 сравнения подключен запоминающий блок 6 числа импульсов, а выJ1 10 ход соединен с первым входом логического индикатора 7, с третьим входом которого соединен выход триггера 8, вход которого соединен с выходом второго блока 9 сравнения, который соединен с вторым входом логического индикатора 7. Четвертый вход логического индикатора 7 соединен с выходом третьего блока 10 сравнения, к второму входу его подключен выход форми рователя 11 времени распознавания, вход которого соединен с выходом за- поминающего блока 12 максимального времени замедления детонаторов и вхо дом формирователя 13 импульса управления, выход которого соединен с управляющим входом логического индикатора 7. Выход первичного преобразователя 2 давления соединен с входом измери.теля 14 суммарной длительности импульсов, выход которого подключен к первому входу третьего блока 10 срав нения и второму входу второго блока 9 сравнения, к первому входу которого подключен выход формирователя 15 суммарной длительности импульсов, на входы которого включены выходы запоминающих блоков числа импульсов 6 и длительности импульса 16. Устройство работает следующим образом. Для приведения устройства в исход ное состояние по паспорту буровзрьшных работ контролируемой выработки необходимо определить следующие величины: количество импульсов - п, равное количеству серий взрываний и соответствующее количеству ступеней замедления детонаторов, максимальное время замедления детонаторов - Т, равное времени замедления последнего детонатора серии. Затем в условиях паспорта буровзрывных работ в контролируемой выработке проводится несколько пробных взрывов и задатчиком 1 уровня давления выставляется такой уровень сраба тывания первичного преобразователя 2, что длительность импульса 11, , вырабатываемого первичным преобразователем 2, при взрыве одной группы зарядов равна 3-9 мс. Для конкретности дальнейшего описания принимаем паспорт буровзрывных работ,приведен ный ниже и величину С 3 мс. (Возмож ность получения длительности импульса 3 мс подтверждается протоколом 8 испытаний, приведенным в настоящем описании). Паспорт буровзрывных работ. Полученные из паспорта буровзрывных работ величины, , , Гц 3 вводятся в соответствующие запоминающие блоки числа импульсов 6, максимального времени замедления детонаторов 12, длительности импульса 16. Уст ройство готово к обнаружению взрыва метана и угольной пыли, Импульс на включение устройства вырабатывается первичным преобразователем 2, который срабатывает при достижении давлением во фронте воздушной ударной волны величины, установленной задатчиком 1 уровня давления. Взрыв метана и угольной пыли создает воздушную ударную волну, длительность положительной фазы которой превышает аналогичную характеристику воздушной ударной волны от взрьша rpyhпы зарядов взрывчатого вещества при буровзрывных работах в шахтах в 5-6 раз. Поэтому взрывы взрывчатого вещества при подрыве забоя не фиксируются первичным преобразователем 2 при одновременном возникновении взрыва метана и угольной пыли. Первичный преобразователь 2 преобразует импульс давления в злектрический импульс, длительность которого пропорциональна времени действия давления на уровне, установленном задатчиком 1 уровня давления. Электрические импульсы первичного преобразователя 2 поступают в формирователь 3 импульсных сигналов и измеритель 14 суммарной длительности импульсов. Кроме того, при включении устройства запоминающий блок 6 количества импульсов задает на вход II устройства 5 сравнения и вход формирователя 15 суммарной длительности импульсов число импульсов п, запоминающий блок 16 длительности импульса задает на вход формирователя 15 суммарной длительности импульсов число f , а запоминающий блок 12 максимального времени замедления детонаторов задает в фор„ рователи 11 времени распознавания управляющего импульса число Т. Формирователь 15 суммарной длительности импульсов формирует на своем выходе число, соответствующее задаваемой суммарной длительности импульсов сим вводит его на вход I второго блока 9 сравнения,причем

C4W и

Формирователь 11 времени распознавания формирует на своем выходе число, соответствующее времени распознавания Ср и вводит его на вход И третьего блока 10 сравнения, причем с/р Т+50, мс, Формирователь 13 импульса управления начинает отсчет времени и через время, равное ср , формирует на своем выходе управляющий импульс, который поступает на управляющий вход логического индикатора 7 и определяет момент сравнения величин, поступающих на его входы, С формирователя 3 импульсных сигналов импульсы поступают на вход счет чика f импульсов и с выхода его посчитанное число импульсов п, соответствующее количеству воздушных ударных волн, возникших в зоне установки устройства, поступает на вход | блока 5 сравнения. Измеритель 14 суммарной длительности импульсов формирует на выходе число с счм соответствующее суммарной длительности импульсов, вырабатываемых первичным преобразователем 2 давления. Число Осцм поступает на вход 1 второго блока 9 сравнения и вход 1 третьего блока 10 сравнения, Блок 5 сравнения при п пвырабатывает на выходе нулевой сигнал, при п пимеет на выходе единичный сигнал, случай n t свидетельствует о неисправности устройства, Блок 9 сравнения при |,ц„ осум вырабатывает на выходе нулевой сигнал, ПРИ t-cijM - Сум имеет на выходе единичный сигнал. Так как числоSсум ФоР мируется и вводится в блок 9 сравнения после первого импульса, то на выходе его формируется нулевой сигнал. По мере возрастания числа сум с увеличением количества импульсов настурает момент, когда сум чм и на выходе блока 9 сравнения возникает единичный сигнал, который переводит триггер 8 из нулевого состояния в единичное. При дальнейшем возрастании си« выходе блока. 9 сравнения появляется нулевой сигнал, а на выходе триггера 8 сохраняется единичный сигнал, свидетельствующий О . v о 1 f о том, что tcuMltciiM-счл)- J - Третий блок 10 сравнения имеет на выходе нулевой сигнал, npHbc jM p имеет на выходе единичный сигнал. Случай, когда. невозможен, так как через промежуток времени Lp срабатывает логический индикатор 7 и прекращается накопление информации устройством, Устройство обнаружения взрыва метана и угольной пыли вырабатьшает на выходе однозначный сигнал в следующих случаях. Воздушные ударные волны образованы взрывами групп зарядов буровзрывных работ. Взрыва метана и угольной пыли нет. Воздушная ударная волна образована взрывом метана и угольной пыли, возникшем при взрыве первой группы зарядов буровзрывных работ или взрыв инициирован другим источником (местным нагревом, пожаром, искрой и т.п.) Произошел взрыв метана и угольной пыли, Воздушные ударные волны образованы взрывами группы зарядов буровзрывных работ и взрывом метана и угольной пыjjjj инициированным взрывом одной из групп зарядов буровзрывных работ или другим источником. Произошел взрыв метана и угольной пыли. Воздушные ударные волны образованы взрывами группы зарядов буровзрывных работ и взрывом метана и угольной пыли, инициированным последней группой зарядов буровзрывных работ или другим источником. Произошел взрыв метана и угольной пыли, В перечисленных возможных ситуациях на входах блоков 5,9 и 10 сравнения, входах логического индикатора 7 возникают различные сигналы, по которым можно однозначно распознать наличие или отсутствие взрыва метана и угольной пыли в объеме, контролируемом устройством. Соотношение сигналов на входах логического индикатора 7 и значение его выхода приведено в таблице. Из таблицы видно, что предложенное устройство позволяет распознать взрыв метана и угольной пыли, так как любой возможной комбинации воздушных удар ных волн в объеме контроля соответствует определенная комбинация в двоичном коде на входах логического индикатора 7. На его выходе появляется единичный сигнал при наличии взры-ва метана и угольной пыли и нулевой -03 lufOTdU Ы ПТ,ЧОМ ГТМТТМ М И 7ГТОТ ГМЛ сигнал при отсутствии последнего. Технико-экономический зффект заключается в том, что при ведении гор7110носпасательных работ на аварийных участках шахт применение устройства обнаружения взрыва метана и угольной пыли позволит повысить безопасность работ горноспасателей, прогнозировать с достаточнойг степенью точности момент возникновения очередных взрывов. Устройство осуществляет обнаружение взрыва метана и угольной пыли по широкому спектру признаков - относительному давлению в воздушной ударной всУлне, длительности действия положительной фазы каждой воздушной ударной волны, их количества, суммарной длительности действия положительных фаз воздушных ударных волн. Действие указанных факторов учитывается за конкретный отрезок времени, отсчет которого начинается с момента появления первой воздушной ударной волны. Паспорт буровзрывных раоот.

f

Таблица 1 Устройство содержит систему предварительного задания ожидаемых воздействий внешней среды при отсутствии аварийной ситуации, которая может перестраиваться в зависимости от паспорта буровзрьшных работ. За счет использования логической системы распознавания взрыва метана и угольной пыли исключены ложные срабатывания в предлагаемом устройстве, что экономит материалы, применяемые для подавления взрыва, а также повышает вероятность своевременного их применения. Высокая помехозащищенность устройства позволяет применять его при введении горноспасательных работ для обнаружения взрыва метана и угольной пыли в аварийном пространстве выработки, что позволяет значительно снизить травматизм среди горноспасателей.

УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВА МЕТАНА И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ, содержащее последовательно соединенные задатчик уровня давления, первичный преобразователь давления, формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока числа импульсов, а выход - с первым входом логического индикатора, отличающеес я тем, что, с целью повьшения точности обнаружения взрыва, в него введены триггер, второй и третий блоки сравнения, формирователь времени распознавания, формирователь суммарной длительности импульсов и формирователь импульса управления, измеритель суммарной длительности импульсов, запоминающий блок длительности импульса и запоминающий блок максимального времени замедления детонаторов, причем выход первичного преобразователя давления соединен с входом измерителя суммарной длительности импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения и с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом логического индикатора и входом триггера, выход которого соединен с (Л третьим входом логического индикатора, при этом запоминающий блок числа с импульсов соединен с одним входом формирователя суммарной длительности импульса, с другим входом которого соединен запоминающий блок длительности импульса, а выход соединен с первым входом второго блока сравнения, выход запоминающего блока максимального времени замедления детонаторов соединен через формирователь импульса управления с Управляющим входом логического индикатора и через формирователь времени распознавания - с вторым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с четвертым входом логического индикатора.

0,6

ЭДКЗ-ОП

1,.2

33,34,43,44,

0,9ЭДКЗ-100 ПМ 38,39,35-37, 1,8

40-42

0,9ЭДКЗ-120 ПМ

1,8

32-45

10,8

12 12,6

14

ВМП - взрыв метана и угольной пыли; X - любое значение сигнала.

Т а б .л и ц а 2

м

L 13