Способ автоматического обнаружения внезапных выбросов в горных выработках и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК E02F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при автоматизации процессов, обеспечиваюш,их безопасность ведения горных работ в выбро- соопасных условиях.

Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения внезапных выбросов путем осуществления селекции рас- простра няюшихся по атмосфере горных выработок волн сжатия по направлению их распространения.

Согласно предлагаемому способу выбирают предположительные направления появления волн-помех в горных выработках, затем осуществляют раздельное измерение параметров волн сжатия, приходящих с различных направлений по горным выработкам. При первоочередном обнаружении волн-помех блокируют формирование сигнала обнаружения с предположительного направления появления волн сжатия от внезапных выбросов на время прохода волной-помехой чувствительного элемента, сигнализирующей о выбросе измерительной цепи.

На фиг. 1 и 2 приведены функциональная и принципиальная схемы устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 - функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа с чувствительным элементом, в качестве которого использован, электромагнитный микрофон двухстороннего действия.

Устройство включает устанавливаемые в предположительных направлениях появления волн сжатия от внезапных выбросов чувствительные элементы 1 (например, типа электромагнитных микрофонов) сигнализирующих о выбросе цепей измерения параметров волн сжатия, содержащих блоки 2 пороговых, уставок, блок 3 управления и блок 4 включения сигнализации, устанавливаемый в предположительном направлении появления волн-помех чувствительньш элемент 5 блокирующей измерительной цепи, один вывод которого соединен со свето- диодом 6 тиристорного оптрона, фототиристор 7 которого коммутирует одновременно две цепи: шунтирующую цепь, включающую чувствительный элемент 1 и конденсатор 8 с шунтирующим его сопротивлением 9, и цепь задержки отключения шунтирующей цепи, содержащую реле 10 времени, имеющее замыкающий с выдержкой при замыкании контакт 11. Фототиристор 7, конденсатор 8 с сопротивлением 9 и реле 10 с контактом 11 образуют блок 3 управления. Блок 4 включения сигнализации содержит коммутирующий цепь сигнализации тиристор 12, подключающий к источнику 13 сигнализирующее устройство 14, и выключатель 15 сигнализации.

Со второго вывода чувствительного элемента 5 блокирующей измерительной цепи сигнал поступает на блок 16 пороговых уставок, выход которого подключен к свето- диоду 6 тиристорного оптрона 7.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При использовании в качестве чувствительного элемента микрофона двухстороннего действия для разделения сигналов, возбуждаемых в чувствительном элементе волнами сжатия, приходящими из противоположных направлений, устройство снабжено блоком 17 разделения сигналов (БРС) по полярности (фиг. 3).

Селекцию волн сжатия по направлению их распространения осуп.1ествляют предлагае мым устройством следующим образом.

Выбирают предположительные направления появления в горных выработках волн сжатия от внезапных выбросов и волн-помех. Устанавливают в этих направлениях соответственно чувствительные элементы 1, сигнализлруюшие о выбросе, и чувствительные элементы 5, блокирующие сигнализацию измерительных цепей устройства обнаружения. При воздействии волны сжааия на чувствительный элемент 1, установленный в предположительном направлении появления волн сжатия от внезапных выбросов, на выходе чувствительного элемента формируется сигнал, который, распространяясь по сигнализирующей о выбросе измерительной цепи, сравнивается с эталоном в блоке 2 уставок. В том случае, когда величина измеряемого параметра сигнала срагзнивается с эталонным значением на выходе блока 2 формируется сигнал обнаружения внезапного выброса, который открывает тиристор 12 блока 4 включения сигнализации. В результате этого по цепи сигнализации протекает ток и срабатывает сигнализирующее устройство 14. После оповещения о выбросе сигнализация может быть отключена при помощи выключателя 15. Если первоначально на чувствительный элемент 5 воздействует волна сжатия (волна- помеха), то на выходе, чувствительного элемента 5 формируется сигнал, который, распространяясь по блокирующей сигнализацию измерительной цепи, сравнивается с эталонным значением измеряемого параметра сигнала в блоке 16 уставок. На выходе блока 16 формируется сигнал, который, проходя через светодиод 6, возбуждает импульсное из лучение светового потока. Этот световой поток, попадая на фототиристор 7 оптрона, открывает его, замыкая при этом две цепи: шунтирующую цепь и цепь задержки отключения шунтирующей цепи. В том случае, если в этот период волна-помеха дойдет до чувствительного элемента 1 сигнализирующего о выбросе измерительной цепи, то возбужденный чувствительным элементом 1 импульс тока пройдет по шунтирующей цепи (так как в этой цепи наименьшее сопротивление) и зарядит конденсатор 8, который в дальнейшем разрядится на сопротивление 9. Замыкание фототиристором 7 цепи задержки отключения шунтирующей цепи, соединенной с источником 13 питания, приводит к срабатыванию реле 10, замыкающий контакт 11 которого через установленное время выдержки замыкается. За- мыканке контакта 11 осуществляет отключение фототиристора 7, что приводит к разрыву шунтирующей цепи и цепи задержки отключения шунтирующей цепи. Время выдержки перед замыканием контакта И зависит от расстояния между чувствительными элементами и 5, скорости распространения волны-помехи и ее параметров. Например, при расстоянии между чувствительными элементами 1 м и скорости волны-помехи, равной скорости звука в атмосфере, время выдержки перед замыканием контакта 11 должно составлять величину порядка 3 мс.

Селекцию волн сжатия устройством, оснащенным микрофоном двухстороннего действия, производят аналогичным образом. Устанавливают микрофон в вырабтке, например подготовительной, выбрав предположительные направления появления волн сжатия от внезапных выбросов и волн-помех. Подключают микрофон через блок 17 разделения сигналов по их полярности и сигнализирующей о выбросе и блокирующей сигнализацию цепям измерения. При появлении волны сжатия с предположительного направления возникновения внезапного выброса микрофон формирует сигнал определенной полярности, который блок 17 разделения сигналов направляет по сигнализирующей о выбросе измерительной цепи. Если на микрофон воздействует волна сжатия, пришедшая с предположительного направления появления волн-помех, то микрофон формирует сигнал противоположной полярности, который блок 17 разделения сигналов направляет по блокирующей сигнализацию цепи измерения. Для такой конструкции устройства обнаружения время задержки на замыкание контакта 11 выбирают экспериментально, исходя из параметров колебательной системы конкретного микрофона и параметров измерительных цепей. Так, для микрофона ДЭМШ-IA с частотой собственных колебаний соо л; 3 кГц время задержки равно времени установления

2Т

0,002 с

выходного сигнала tycr 2 мс.

Предлагаемый способ и устройство позволяют сократить число необоснованных отключений электроэнергии и выдачи ложных сигналов обнаружения внезапных выбросов во столько раз„ сколько выбрано предположительных направлений появления волн- помех (при одинаковом числе появлений волн-помех с выбранных для обнаружения направлений), что существенно повышает достоверность обнаружения внезапных выбросов в горных выработках. Так, для тупиковой выработки число ложных сигналов обнаружения может быть сокращено в 2 раза, а при установке устройства (фиг. 1) - на 1/3.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Использование предлагаемых решений на практике приводит к то.му, что на некоторое время (на время задержки отключения шунтирующей цепи в устройстве) устройство будет отключено от сигнализации, т.е. в течение периода задержки устройство не среагирует на возможную волну сжатия от внезаппого выброса. Однако этот период задержки настолько мал, что-вероятность его совпадения с моментом прихода волны сжатия от внезапного выброса к месту установки чувствительного элемента, сигнализирующей о выбросе цепи, также очень мало. Но даже и этот незначительный недостаток при необходимости может быть легко устранен путем размещения двух аналогичных устройств в горной выработке с таким расстоянием между ними, которое волна-помеха будет проходить за время, превышающее период задержки первого из среа- гировавщих на волну-помеху устройств. Таким образом, может быть обеспечена непрерывная селекция волн сжатия в атмосфере в выбранно.м месте горной выработки.

Формула изобретения

1. Способ автоматического обнаружения внезапных выбросов в горных выработках, включающий измерения параметров распространяющихся по атмосфере горных выработок волн сжатия, сравнения их с эталоном и формирование сигнала обнаружения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения внезапных выбросов, осуществляют селекцию распространяющихся по атмосфере горных выработок волн сжатия по направлению их распространения, причем выбирают предположительные направления появления волн сжатия от внезапных выбросов и появления волн сжатия от помех в горных выработках, осуществляют раздельное измерение параметров волн сжатия, приходящих с различных направлений, и при первооче- редно.м появлении сигнала обнаружения волны сжатия с предположительного направления помехи блокируют сигнал обнаружения с предположительного направления появления волн сжатия от внезапных выбросов на время прохода волной от по.ме- хи чувствительного элемента, воспринимающего волну сжатия от выброса.

2. Устройство для автоматического обнаружения внезапных выбросов в горных выработках, содержащее сигнализирующую о выбросе и блокирующую сигнализацию цепи с элементами задания пороговых уставок и чувствительным элементом для измерения параметров волны сжатия, блок включения сигнализации, источник питания, отличающееся тем, что блокирующая сигнализацию цепь снабжена дополнительным чувствительным элементом, а в него введены блоки управления по числу сигнализирующих о выбросе цепей, каждый из которых содержит тиристорный оптрон, реле времени, RC-цепочку и три диода, причем катод тиристора тиристорного оптрона и его управляющий электрод соответственно через первый диод и резистор объединены и соединены с минусовым выводом блока источника питания, к которому через RC-цепочку подключен один из выводов чувствительного элемента сигнализирующей о выбросе цепи, другой вывод, которого через резистор и второй диод подключен к аноду тиристора тиристорного оптрона, к которому также подключен один из выводов реле времени, второй вывод которого через третий диод соединен с плюсовым выводом источника питания, анод фотодиода тиристорного оптрона через первый элемент задания пороговых уставок соединен с одним из выводов чувствительного элемента блокирующей сигнализацию цепи, второй вывод которого через фотодиоды тиристорных оптро- нов других блоков управления соединен

с катодом фотодиода тнристорного оптрона, один из выводов чувствительного элемента сигнализирующей о выбросе цепи соединен с первым входом блока включения сигнализации, а второй вывод через второй элемент задания пороговых уставок соединен со вторым входом блока включения сигнализации.

3. Устройство по п. 2, содержащее сигнализирующую о внезапном выбросе и блокирующую сигнализацию цепи с элементами задания пороговых уставок и чувствительным элементом для измерения параметров волны сжатия, блок управления и блок включения сигнализации, отличающееся тем, что в качестве чувствительного элемента для измерения параметров волны сжатия использован электромагнитный микрофон двухстороннего действия с блоком разделения сигналов по полярности.

подготовительная

оырооотна ,

Сигнализиоую- а/ие о выорось/ цепи измерения

Очистная &ь/ра5отна

1 $Sa/Jf/a-ffo/ e a

г U-r-2

Влонирующая сигнализациюизмерения

Изобретение относится к горной про.м-ти и позволяет повысить достоверность обнаружения внезапных выбросов путем осуществления селекции распространяющихся по атмосфере горных выработок (ГВ) волн сжатия по направлению их распространения. Для этого выбирают предположительные направления появления волн-помех в ГВ. Затем раздельно измеряют параметры волн сжатия (ВС), приходящих с различных направлений по ГВ. При первоочередном обнаружении волн-помех блокируют формирование сигнала обнаружения с предположительного направления появления ВС от внезапных выбросов на время прохода волной-помехой чувствительности элемента (ЧЭ), сигнализирующей о выбросе измерительной цепи. Устр-во для осуществления способа содержит сигнализацию цепи с элементами 2 задания пороговых уставок и ЧЭ 1 для измерения параметров ВС, блок 4 включения сигнализации и блоки 3 управления по числу сигнализирующих о выбросе цепей. Блокирующая цепь снабжена дополнительным ЧЭ 5. Каждый блок 3 содержит тиристорный оптрон 7, реле 10 времени, RC-цепочку и три диода. При равенстве сигнала с ЧЭ 1 с эта- лонны.м в блоке 2 формируется сигнал обнаружения внезапного выброса. Он открывает тиристор 12 блока 4. Срабатывает сигнализирующий элемент 14. При прохождении сигнала с ЧЭ 5 сигна.т с ЧЭ I будет заблокирован с помощью блока 3. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л оо СП о ьо