Устройство контроля состояния горных выработок Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относился к контролю состояния горных выработок устройствами с беспроводной передачей информ ции из контрольных точек. Известны устройства контроля соетояниЯгорных выработок беспроводного Действия, содержащие датчики, деформаций, блок преобразования электг рическогр параметра в электрический сигнал необходимой частоты, передат чик электрических сигналов с усилителем мощности, блок периодического кратковременного включения, приемник и регистратор показаний 1. Однако, когда информационные отсчеты снимаются из расчета на максимальную скорость деформаций, значительно превышающую среднюю (до 1000 раз), наступает 9равнительно быствре истощение источника питания, что исключает: дальнейшую работу устройства и снижает его надежность. Это , происходит из-за того, что породы целиков, и кровли, длительное время находяпдаеся в устойчивом состоянии, обладают малыми скоростями деформирования, и информационные отсчеты можно было бы брать с большими интер валами времени, не расходуя при этом лишнюю энергию источника питания. Известно также устройство контроля состояния горных выработок , включающее датчик деформаций/ источник .питания, реле времени и передатчик информации {2. Недостатком данного устройства является то, что частота опроса увеличивается оператором лишь спустя некоторое время после увеличения скорости деформац1Й 4так как до этого опросы осуществляются редко (через несколько и десяток суток) на основе малых значений скорости деформаций, полученных ранее. Это может привести к пропуску момента резкого перехода выработки в неустойчивое состояние, сопровождающееся резким увеличением скорости деформаций/ что, в свою очередь может привести к снижению надежности контроля. Цель изобретения - повышение надежности контроля. Указанная цель достигается тем, что устройство рнабжено последовательно соединенными блоком регистрации звуковых импульсов и блоком запуска для согласования информационных отсчетов с процессами изменения горного давления, при этом выход влока запуска связан с одним их входов реле времени,

На чертеже представлена структур.ная схема предлагаемого устройства.

Устройство размещается в шпуре, пробуренном в контролируемом целике или в кровле горной выработки. Датчик 1 деформадий (емкостногд, и.ндуктивного или резистивного типа) соединяется с задшощим генератором 2 который через усилитель 3 и выходной Каскад 4, выполненный, например в виде усилителя мощности и согласующего звена, соединен с антенной 5. Задающий генератор 2, усилитель 3, выходной каскад 4 и антенна 5 .образуют передатчик б информации. Автономный источник 7 питания подключен к одному из входов реле 8 времени, выход .которого соединен с передатчиком 6 информации.

Звукометрический Сдатчик 9 размещен в том же шпуре, что и датчик1 деформаций, и акустически связан с массивом пород. Его выход подсоединен к усилителю 10, на который подается напряжение от источника 7 питания и выход которого через блок и запуска,содержащий детектор элект.рических сигналов и де литель частоты, подсоединен ко второму входу реле 8 времени. Звукометрический датчик 9 и усилитель 10 образуют блок 1 регистрации звуковых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Когда контролируемый участок горной выработки (целик или кровля) находится в устойчивом состоянии, частота следования звуковых импульсов, возникающих в массиве под действием горного давления, невелика и может составлять единицы в минуту. Звуковой импульс, прступающий из массива на звукометрический датчик 9, усиливается усилителем 10,и детектируется в блоке 11 запуска. Как только на выходе делителя частоты блока 11 запуска после поступления на его вход некоторого количества импульсов появляется сигнал,, поступаюгдай на вход реле 8 времени,последнее срабатывает и подключает источник 7 питания к передатчику б информации. Через некоторое время, определяемое реле 8 времени, после передачи информационного отсчета последнее отключает источник 7 питания от передатчика 6 информации и устройство не расходует энергию на передачу информации до тех пор, пока на вход делителя частоты, входящего в блок 11 запуска, не поступит определенное количество звуковых импульсов и на второй вход - сигнал заttyitxa pejiej 8 времени. По мере изме- нения горного давления и перехода горной выработки в неустойчивое состояние, когда целики и кровля близки

к разрушению, скорость деформаций увеличивается, однако одновременно . увеличивается и частота следования звуковых импульсов из блбка 12 регистрации звуковых импульсов, которая в большинстве случаев равна . 25-100 имп./мин. Это приводит к, уменьшению времени между соседними информационными отсчетами, позволяя полностью зарегистрировать процесс деформирования и. сохранить надежность контроля, не расходуя одновременно лишней энергии источника 7 питания для передачи слишком частых ; информационных отсчетов во время устойчивого состояния горной выработки. При таком построении отпадает необходимость в специальном передатчике телеуправления на пульте оператора, что повышает надежность и уменьшает стоимость аппаратуры. Надежность контроля состояния горных выработок повЕошается также благодаря изменению времени между соседними включениями устройства контроля - чем .оно меньше, тем опаснее вь работка. Для обеспечения долговременной работы устройства в качестве усилителя могут быть использованы операционные ус илитёли с программируемыми свойствами, например отечественный усилитель К710УД1, потребляющий ток от 1 до 10 мВт, зарубежный усилитель типа ГГМ 4250,1 при напряжении 1,5 В потребляющий ток меньше 1 мкА. В качестве делителя частоты может быть : использована цепочка триггеров, изготовленных по технологии К-МОП. Частота следования импульсов низка и триггеры работают практически в статическом режиме, потребляямалые токи, которые для микросхемы типа К176ТМ2 имеют величину десятых долей наноампера. При использовании элементов типа 373 с емкостью 3-2 А-ч срок .работы устройства ограничивается лишь временем работы источников питания, другая часть энергии которых расходуется для работы передатчика б информации и в Ьреднем также невелика, поскольку передатчик информации включается лишь на короткие промежутки времени, определяемые реле 8 времени.

Применение предлагаемого устройства по сраненйю с извес гным позволит более надежно регистрировать внезап5ные обрушения кровли и разрушения целиков. Кроме того, отказ от пере- . датчика телеуправления в пульте оператора позволит в среднем снизить его стоимость вдвое, что при существующей стоимости пульта оператора

0 составит 2500 руб. на один комплект. Экономический эффект при использова-. НИИ на рудниках 40 таких комплектов, обеспечивающих регистрацию 400 контрольных точек, составит 100 тыс.руб.,5