Датчик контроля выбросоопасности угольного пласта Советский патент 1985 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к ropHct y делу, а именно к оценке выбросоопасности призабойной части угольных пластов в процессе их разработки.

Известно устройство для определения интенсивности инфракрасного (ИК) излучения в различном частотном диапазоне, которое включает блок формирования лучей, монохроматор, вращающееся зеркало и полукруг, призму, приемник ИК-излучёния, усилитель и регистрирукнцее устройство.

Недостатком данного устройства является его стационарность, т.,е. невозможность использования для оперативного контроля состояния призабойной части пласта. Устройство используется только в лабораторных условиях для проведения исследований на образцах.

Наиболее близок к предлагаемому датчик контроля выбросоопасности угольного пласта, содержащий корпус, внутри которого последовательно расположены фокусирующее зеркало, по- 25 ков, лосовой фильтр и приемник излучений а также усилитель, выход.которого соединен с блоком регистрации. Определение интенсивности ИК-излучен-кя на заранее выделенной частоте осуществляют путем размещения чежду индикаторами Квант и поверхностью . выработки частотного инфракрасного фильтра, Ик датчик Квант включает : оптическую систему, электронные систеьты преобразования, усилителя и регистрации сигнала. Недостатком известного датчика является использование в качестве приемника ИК-излучения болометра, чувствительного к трескам, вибрациям, механическим повреждениям, и отдельного ИК-фильтра, расположенного между датчиком и поверхностью выра. ботки и требукицего специально пылевлаговой защиты при измерении в шах ных условиях, что связано со снижением чувствительности датчика и погрешностью при измерениях, Цель изобретения - повьшение точ ности контроля. Поставленная цель достигается тем, что датчик контроля выбросоопа ности угольного пласта содержащий корпус, внутри которого последова-тельно расположены фокусирующие зер кало, полосовой фильтр и приемник излучении, а также усчлнтель выход

которого соединен с блоком регистрации, снабжен расположенными внутри корпуса переключателем и установленным на одной оптической оси с основным

приемником излучений, дополнительным приемником излучений, тыльная сторона которого покрыта зеркальным и закрепленным на корпусе поворотными устройством, соединенным с допол-

нительным приемником излучений и переключателем, при этом фокусирующее зеркало выполнено с отверстиями, центр которого расположен на оптической оси приемников,

На чертеже представлена схема устройства.

В корпусе 1 прибора расположены основной приемник 2 ИК-излучения; фокусирующее зеркало 3| полосовой

ИК-фильтр 4, дополнительный приемник 5 ИК-излучения5 электронный усилитель 6 сигналов приемников, реГистрнрующее устройство 7, источник 8 питания, переключатель 9 приемнидополнительный зеркальньтй отражатель 10 и приводная ось 11 поворотного устройства. Устройство также содержит герметизирующее уплотнение 12, рычаг 13 поворотного устройства и фиксатор 14 положения. В фокусирующем зеркале 3 имеется отверстие 15. Конструкция разработанного прибора выполнена таким образом, что фокусирующее зеркало 3 установлено на специальном кронштейне, закрепленном в корпусе 1 датчика. Дополнительный зеркальный отражатель 10 прикреплен к тыльной части корпуса основного приемника 2 ИК-излучения, который установлен на приводной оси 11 поворотного устройства. Поворотное устройство прикреплено к корпусу датчика. Выход основного приемника 2 соединен с одним входом, а выход дополнительного Приемника 5 соединен с другим входом переключателя 9 приемников , Выход переключателя 9 приемников соединен со входом усилителя 6 сигналов, выход которого подключен к входу регистрирующего, устройства 7. Источник 8 питания подсоединен к усилителю сигналов. Датчик работает следующим образом. Входное окно датчика наводится на забой угольного пласта. Поток ИК-излучеиия от обследуемой поверхности угольиого пласта попадает на 3 фокусирующее зеркало 3, которое кон центрирует его на основной приемник 2. Выработанный в нем сигнал усиливается усилителем 6 и поступает на регистрирующее устройство 7, Для измерения интенсивности сигнала ИК-излучения на выделенной часто те переключением рычага 13 поворотного устройства основной приемник 2 и дополнительньй отражатель 10 меня ются местами и жестко закрепляются в этом положении с помощью фиксатора 14. При этом происходит переключение приемников на входе усилителя с помощью переключателя 9. Поток ИК--излучения, сфокусированный зеркалом З, направляется дополнительным отражателем 10 через отверс тие 15 в центре зеркала 3 и полосовой ИК-фильтр 4 на дополнительный приемник 5 ИК-излучения. Выработанный в нем сигнал усиливается и фиксируется на регистрирующем устройст ве 7, Рычаг 13 поворотного устройства вынесен за корпус датчика 1. Для измерения интенсивности ИКизлучения на. других частотах необходимо установить НК-фильтр с соответствующей частотой пропускания, поэтому фильтр можно за1-1енитЬо В качестве приемников ИК излу- чения использованы полупроводниковые материалы на основе монокристал лов антимонида кадмия, Фокусирующее зеркало представляет собой полиэтиленовую основу с нанесенным на нее слоем алюминия. Аналогично выполнен дополнительньп отражатель. Фиксатор положения, рычаг поворотного устройства и переключатель приемников излучения соединены механически таким образов, что при повороте рычага noBopoiного устройства он переводит переключатель, приемников в другое положение и жестко закрепляется фиксатором. При обратном повороте рычага переключатель устанавливается в первоначальное положение и вновь закрепляется фиксатором. Уплотнение изготовленное в виде резинового кольца, предотвращает попадание пыли и влаги в корпус датчика. П р и.м а р. Измерения интенсивности ИК-излучения с целью выявлени участков поверхности yronb toro плас та с пониженной интенсивностью излу .чения (т.е. температурой) проводили 2 на выбросоопас1юм угольном пласте Ливенский в лаве шахты гфоизводственного объединение Донецкуголь. Предварительно определяли геостатическ т температуру пласта и интенсивность инфракрасного излучения забоя на выделен {ой частоте Б невыбросоопасной зоне, В процессе ведения очистнь Х работ непосредственrfo за выемочным механизмом (комбайном 2К-52) с помощью разработанного датчика контролировали температуру свежеобнаженного угольного забоя по интегральной интенсивности ИК-излучения в спектральном диапазоне 2,630 мкм. -При понижении температуры на 10% и более относительно геостатической дополните-пьно определяли интенсивность ИК-излучения свежеобнаженного забоя в этом месте на выделенной частоте. Для этого осуществляли поворот рычага поворотного устройства, определение значения интенсивности на регистрирующем устройстве и сравнение его со значениеминтеьсивности ИК-изллТ4ения на выделенной - лстоте, измеренным перед началом работы в неопасной зоне. Если интенсивность изучения на выделенной частоте увелнт ивается на 30% и более5 то угольный пласт относят к Быбросоопасным В данном случае, когда з лаве осуществляли выемку угля комбайном, двигаясь от нижней ниши к верхней на 30 м от откаточного штрека, было зафиксировано понижение температуры свежеобнажениого забоя на от гео статической. Величина ИК-нзлучекия ка выделенной частоте .на 30% больше, чем в неопасной зоне. Комбайн был остановлен, С помощью нормативного метода текущего прогноза выбросоопасности бьшо установлено наличие выб росоопасной зоны на данном участке лавы. Повышение надежности, оперативности и з.добства измерения интенсивности инфракрасного извлечения свежеобнаженного угольного забоя достигается тем. что полосовой ИК-фильтр расположен внутри корпуса датчика, поэтому исключены погрешности, связанные с его запьтенностью, увлажненкостью и некдектнчностью условий измерения, Измерение в зоне с пониженим температуры на выделенной частоте осуществляется простым переключением

51155772

рычага поворотного устройства, что тоте (что существенно упрощает и значительно упрощает операции изме- делает более оперативньм процесс рения.по измерению интенсивности ИК-излуПредлагаемый датчик исключает 5 нию и очистке фильтра от запыленноспри измерении операции по установле- ти и увлажнения, что повьшает точнию мезцду датчиком и забоем ИК-фильт- ность измерений и надежность опрера для измерения на выделенной час- деления выбросоопасности пласта.

чения), а также меры по предохране

ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ УГОЛЬНОГО ПЛАСТА, содержащий корпус, внутри которого последовательно расположены фокусирующее зеркало, полосовой фильтр и приемник излучений, а также усилитель, выход которого соединен с блоком регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, датчик снабжен расположенными внутри корпуса переключателем и установленным на одной оптической оси с основным дополнительным приемником излучений, тыльная сторона которого покрыта зеркальным слоем, и закрепленным на корпусе поворотным устройством, соединенным с дополнительньм приемником излучений и переключателем, при этом фокусирующее зеркало выполнено с отверстием, центр которого расположен на оптической оси приемников. (Л ел ел VI to