Устройство аварийной сигнализации Советский патент 1982 года по МПК E21C35/24 

(Б ) УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Изобретение относится к горноспасательной технике и может использоваться для аварийной сигнализации на шахтах. Известны устройства сигнализации, использующие с помоцью радиопередатчиков кодовых и речевых сигналов непосредственно через горные массивы и прием прошедших через масси радиоволн автономными радиосигнализаторами обслуживающего персонала fij. Однако эта связь является ненадежной из-за экранирующего воздействия земной поверхности, из-за зависимос,ти прохождения радиоволн от сложное1ТИ горно-геологических условий, стру (туры и проводимости горных пород, большого количества радио- и электропомех, особенно от работающего электрооборудования. Известно также устройство беспроводной аварийной сигнализации, содер жащее установленный на поверхности земли передатчик и установленные в горных вьфаботках приемники-ретрансляторы, сигнализаторы и автономные радиосигнализаторы. Для повышения надежности в известном устройстве применено последовательное соединение широкополосного усилителя, амплитудного ограничителя, узкополосного усилите и амплитудного детектора 2} . Однако для уверенной радиопередачи в нем необходима неоправданно большая мощность передатчика (несколько кВт), излишне протяженная антенна, которая ненадежна и часто выходит из строя в агрессивных условиях подземного производства, что ограничивает их применение в горном производстве. Цель изо етения - повышение надежности и селективности аварийной сигнализации. Цель достигается тем, что устройство снабжено датчиками сейсмической геомагнитной и геоэлектрической напряженносги, причем приемник-ретранс лятор снабжен последовательно соединеьичыми сумматором, анализатором пауз, блоком общешахтной сигнализации и первым пороговым элементом, последовательно соединенными блоком аварийного контроля и вторым пороговым элементом, и последовательно соединенными блоком участковой сигна лизации и третьим пороговым элементом, при этом выходы анализатора пау соединены соответственно со входами блока аварийного контроля и блока участковой сигнализации, а выходы пороговых элементов соединены со входами радиопередатчика, причем дат чики сейсмической, геомагнитной и геоэлектрической напряженности в ви де программного электровзрывателя с регулируемой частотой и соединенных ,с ним источником силовых ударов. Программный электровзрыватель вы полнен в виде источника тока, токов Ю1ючей, электродетонаторов, схем И, кольцевого счетчика-формирователя импульсов, источника опорного напря жения, генератора тактовых импульсов, регулятора частоты и кнопки управления, причем источник тока че рез токовые ключи соединен с электр детонаторами ,а управляющие входы токо вых ключей соединены с выходами схем И входы которых соединены с кнопкой управления и с выходами декад счетчика-формирователя импульсов, при этом вход счетчика-формирователя импульсов соединен с выходом схемы И, входы которой соединены с кнопко управления и с выходом генератора тактовых импульсов, а генератор так товых импульсов соединен с регулятором частоты, причем источник опор ного напряжения через кнопку управления соединен со счетчиком-формиро вателем импульсов. Для обеспечения многократности действия источники силовых ударов выполнены в виде плотно запрессован ных через скважины в рудное тело металлических баллонов-излучателей с заполняющей их жидкостью и проволочными электровзрывателями. На фиг. 1 изображена технологическая схема и электрическая схема устройства аварийной сигнализации; на фиг. 2 дана структурная схема программного электровзрывателя. Устройство аварийной сигнализации состоит из программного электро 4 взрывателя 1, иглочника силовых уднров в виде, например, сориентированных ВВ или электрогидродинамических зарядов 2 и участковых автономных приемников-ретрансляторов, расположенных в наиболее опасных по горному давлению или наиболее посещаемых персоналом участках. Приемники-ретрансляторы, в свою очередь,включают расположенные в рудном теле, например, по трехточечной схеме приемные датчики сейсмических 3, геомагнитных k и геоэлектрических 5 микроколебаний, а также приборный блок в составе входного узла отсекателя помех в виде фильтрующе-усилительного сумматора 6, и анализатора низкочастотных пауз 7, блоков участковой 8 и общешахтной 9 сигнализации, блока аварийного контроля состояния напряженности рудного массива 10, пороговых элементов выделения степени опасности сигнала 11, радиопередатчика модулированных высоких радиочастот 12, передающей антенны 13. Дополнительно, станция включает источники автономного электропитания, автономные шахтные радиосигнализаторы с приемником 14 и, например, светозвуковым сигнализатором 15 а также общий участковый свето-звуковой сигнализатор 16 . Программный электровзрыватель 1, в свою очередь, включает (фиг. 2) источник тока 17 содиненные с ним и с электродетонаторами токовые ключи 18, логические элементы И последовательной подачи открывающих импульсов 19, кольцевой счетчик-формирователь импульсов 20, источник опорного напряжения 21, генератор тактовых импульсов 22, регулятор частоты взрывов 23 и кнопку 2k. Работа устройства аварийной си1- нализации осуществляется следующим образом. В режиме аварийной сигнализации в момент появления опасности при выявлении ее степени общешахтного или локального участкового характера производится запуск ключом 18 програмного электровзрывателя 1 на соответствующую последовательность и частоту импульсов. Это вызывает запрограммированные электрогидродинамические толчки, взрывы зарядов 2 или удары вибратора, в результате которых возникают в рудном теле сейсмические волны с сеютветствующими геомагнитными и геоэле рическими микроколебаниями, что при водит к срабатыванию соответствующи датчиков участковых станций. Возникающие сигналы, например, одновременно с 3-х датчиков 3-5 по ступают на входной фильтрующе-усили тельный сумь зтор 6, где освобождают ся, пропорционально усиливаясь от единичных и высокочастотных помех. Затем они распознаются с помощью подтверждающего их достоверность анализатора пауз 7, и передаются, пропорционально их частоте, в соответствующие блоки участковой 8 и общешахтной 9 сигнализации и далее в пороговые элементы определения степени опасности 11. В результате, принятый датчиками отфильтрованный, выделенный по частоте, усиленный и проверенный по достоверности сигнал оценивается пороговыми элементами 11 по степени опасности возникшей обстановки,что обуславливает его выход на соответствующий вход радиопередатчика высокой частоты 12. Тем самым в про странство горных выработок всей шах ты или локального участка в зависимости от частоты сигнала уходит мод лированный высокочастотный радиосиг нал, несущий информацию о полной опасности или необходимости временной предупреждающей приостановки производства. Данный сигнал дублируется срабатыванием участковой свето-звуковой сигнализации 16, по ходу своего рас пространения улавливается автономны ми шахтерскими приемниками , что исчерпывает поставленную задачу. При роботе в режиме индикации со тояния напряженности горных пород система аварийного контроля срабатывает автоматически при появлении на защищаемом участке, например, нарастающих шорохов в сейсмических микроударов, при наличии геомагнитных и геоэлектрических микроколебзНИИ общим спектром, например, 0,125 Гц. Возникающие в результате появления неустойчивого состояния горных пород естественно микроколебания улавливаются теми же датчиками 3-5, но в силу своего более широкого спе ра частот отделяются анализатором пауз 7 в соответст вующ11Й бпок аварийного контроля to. В резулотате этот сигнал также оценивается пороговым элементом II, что пропорционально степени возникающей .опасности, вызывает соответствующее срабатывание радиоретрансгятора на подачу предупреждающего или исполнительного при крайней опасности сигнала по горным выработкам. Таким образом, создание в рудной массе физико-сейсмических микроколебаний дает возможность обеспечить помехоустойчивую надежную передачу любых аварийных и предупреждающих сигналов общешахтного и участкового характера. Одновременно, соответствующее приемное устройство осуществляет автоматическую индикацию всех естественных микроколебаний пар.эметров рудного тела, тем самым предупреждает о степени опасности обстановки. Система автоматически отделяет любые помехи и наводки. Для этого работающий с датчиками входной отсекатель помех в составе фильтрующе-усилительного сумматора 6 и анализатора пауз 7 построен по схеме логического элемента и пропускает синхронные инфразвуковые сигналы всех датчиков, отфильтровывая случайные или высокочастотные сигналы последних по отдельности, что обеспечивает надежность и помехоустойчивость аварийного контроля. В данном случае учитывается то, что сейсмические, геомагнитные и геоэлектрические параметры рудного тела по частоте изменяются синхронно, а по их величине колеблются различно в зависимости, например, от характера рудного тела, его обводненности,общей электропроводности горной массы и т.д. В каждом конкретном случае работает в основном один из датчиков, а два остальных из трехточечной схемы имеют корректирующее помехозащищающее значение . Каждая станция реагирует только Не) общешахтный и индивидуальный по ее частоте сигнал. Степень опасности может передаваться за счет, например, амплитудной модуляции сигналов путем регулирования силы взрывов или ударных колебаний. Наличие пороговой оценки сигнала дает возможность принимать и случайно ослабевшие импульсы, выходящие за порог чувствительности общего канала связи, что устраняет несрабатывание устройства. Устройство также позволяет осуществлять межучастковую сигнализацию, индикацию места нахождения пострадавших, дистанционное управление работой и разрушение труднодоступных горных объектов, Например оперативная межучастковая сигнализация, определение места нахождения пострадавших могут производиться за счет использования переносного программного электровзрывателя и накладных ВВ-зарядов в совокупности со стационарными участковыми приемниками-ретрансляторами для прослушивания и радиолокации подаваемых сигналов. Местонахождение, например, может задаваться за счет частоты взрывов, производимых постра давшими и индивидуальных по частоте для каждого горного участка. Внедрение устройства в подземных условиях для аварийной сигнализации позволяет получите прежде всего социальный эффект, выражающийся в обес печении полной безопасности горных подземных работ, в ускорении горноспасательных операций, в сокращении числа несчастных случаев. Формула изобретения 1. Устройство аварийной сигнализации, содержасцее установленный на поверхности земли передатчик и установленные в горных выработках приемники-ретрансляторы с радиопередатчи ками, сигнализаторы и автономные радиосигнализаторы, отли чающееся тем, что, с целью повыше ния надежности и селективности сигнализации, снабжено датчиками сейсми ческой, геомагнитной и геоэлектричес кой напряженности, причем прие икретранслятор снабжен последовательно соединенными сумматором, анализатором пауз, блоком общешахтной сигна лизации, и первым пороговым элементо последовательно соединенными блоком аварийного контроля и вторым пороговым элементом, и последовательно соединенными блоком участковой сигнализации и третьим пороговым элеие том, при этом выходы анализатора пауз соединены соответственно со входами блока аварийного контроля и блока участковой сигнализации, а выходы пороговых элементов соединены со входами радиопередатчика, при- ; чем датчики сейсмической, геомагнитной и геоэлектрической напряженности соединены со входами сумматора, а передатчик выполнен в виде программного электровзрывателя с регулируемой частотой и соединенных с ним источников силовых ударов. 2.Устройство по П.1, отли чающееся тем, что, программный электровзрыватель выполнен в виде источника тока, токовых ключей, электроанализаторов, схем И, кольцевого счетчика-формирователя импульсов, источника опорного напряжения, генератора тактовых импульсов, регулятора частоты и кнопки управления, причем источник тока через токовые ключи соединены с электродетонаторзчи, а управляющие входы токовых ключей соединены с выходами схем И, входы которых соединены с кнопкой управления и с выходами декад счетчика-сЬормирователя импульсов, при этом вхрд счетчика-формирователя импульсов соединен с выходом схемы И, входы которой соединены с кнопкой управления и с выходом генератора тактовых импульсов, а генератор тактовых импульсов, соединен с регулятором частоты, причем источник опорного напряжения через кнопку управления соединен со счетчиком-формирователем импульсов. 3.Устройство по П.1, о т л и чающее ся тем, что, с целью обеспечения многократности действия, источники силовых ударов выполнены в виде плотно запрессованных через скважины в рудное тело металлических баллонов-изпучателей с заполняющей их жидкостью и проволочными электровзрывателями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Патент США If 37fO 8, кл. Н О В 5/00 (ики 179-82), опублик. 1973. 2, Авторское свидетельство СССР г , «л. Е 21 С 35/2, 1977 (прототип).

л eKmflo emff ff/TK /fff/ f