Устройство контроля положения рабочего органа машины относительно границ рудного тела Советский патент 1982 года по МПК E21C35/24 

верхних и нижних приграничных зон пласта сопоставляются между собой, в результате чего определяется отклонение скважины к верхней или нижней границе. Боковой датчик, регистрирую щий уровень излучения от центральных зон пласта, служит для фиксации выклиниваний пласта Г. Известное устройство обладает рядом недостатков. Положение рабочего органа (в данном случае бурошнековой скважины) относительно верхней и нижней границ пласта определяется сравнением уровней интенсивности излучения от соответствующих приграничных зон. Это возможно в процессе бурошнековой выемки, когда диаметр-скважины ненамного отличается от мощности пласта. Устройство четко отмечает уход скважины к. верхней или нижней границе, если между поверхностью скважины и верхней и нижней границами пласта остается ненасыщенный излучающий слой Однако во многих случаях ненасыщенный слой остается только у одной границы, например при слоевой выемке мощных пластов узкозахватными комбайнами, В этом случае между рабочим органом и другой границей пласта в процессе работы выемочной машины толщина слоя больше насыщенного и движение рабочего органа к этой границе не вызовет изменения уровня интенсивност от этой зоны. Таким образом при выемке мощных и средней мощности пластов известное устройство позволяет судить о приближении (или удалении) к одной из границ по изменению уровня сигнала в одном из радиометров. Но изменение уровня сигнала может быть вызвано не только приближением к границе (уменьшением излучающего слоя) , но и уменьшением содержания излучающего вещества в полезном ископаемом. Ввиду того, что содержание излучающего вещества в полезном ископаемом изменяется в широких пределах даже на длине лавы, достоверность определения положения рабочего органа относительно одной границы недостаточна. По той же причине неэффективная работа бокового датчика с его помощью можно лишь зафиксировать выклинивание nnacTaj когда рабочий орган уже внедрился в неизлучающую горную мае су, а определить заранее приближение к неизлучающему участку нельзя. Внедрение рабочего органа в неизлучающий участок нежелательно, так как отбойка неизлучающей породы приводит к разубоживанию полезного ископаемого. Кроме того, на некоторых месторождениях в рудных телах встречаются посторонние включения., по твердости значительно превышающие твердость руды. Встреча рабочего органа, выемочной машины с этими включениями может привести к поломке режущего инструмента. Известное устройство не дает информации о приближении рабочего органа к посторонним включениям. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено вторым амплитудным дискриминатором с нижним порогом не менее АОО кэВ, вторым интенсиметром, ячейкой запрета, блоком деления, пороговым устройством и блоком индикации, причем выход предусилителя через второй амплитудный дискриминатор подключен на вход второго интенсиметра, выходы обоих интенсиметров соединены с входами блока деления, выход которого соединен с входом порогового устройства, на выход последнего подключен блок инди.кации, а выходы амплитудных дискрими|наторов соединены между собой через ячейку запрета. На фиг. 1 показана установка устройства на выемочном комбайне; на фиг. 2 - функциональная схема устройства; на фиг. 3 аппаратурный спектр излучающей среды и нормированный к нему спектр точечного источника; на фиг. 4 - импульсы напряжения на выходе предусилителя при насыщенном слое руды; на фиг, 5 то же, при приближении рабочего органа горной машины к границе рудного тела. Устройство 1 установлено на выемочной машине (комбайне) 2 таким образом, что зона 3 опробования забоя расположена перед рабочим органом k. Глубина зоны опробования, соответствующая толщине насыщенного слоя излучения, для большинства горных пород составляет iiO-60 см, что в общем соответствует захвату рабочего органа узкоза-t хватных комбайнов. Поэтому возможно разместить предлагаемое устройство на комбайне так, как показано на фиг. 1. В случае большого захвата, а также для других машин, например проходческих или фронтальных, возможна иная установка устройства.Его можно, например, встроить в рабочий орган. Устройство содержит детектор гамма излучения, например, в виде сцинтилляционного кристалла 5, сочлененного с фотоумножителем 6, которае установлены в цилиндрическом контейнере-коллиматоре 7- Контейнер-коллиматор 7 коллимационным отверстием повернут в С .. рону зоны 3 опробования. К выходу фотоумножителя 6 подключен предусилитель 8, выход которого соединен с входами первого амплитудного дискриминатора 9 и второго амплитудного дискриминатора 10, выходы которых через эмиттерные повторители 11 и 12 соединены с входами блоков, дозирующих емкостей 13 и 1 4 и интегрирующих контуров.15 и 16. Соединение эмиттерный повторитель 11, бпок дозирующих емкостей 13 и интегрирующий контур 15 составляет первыйинтенсиметр 17 а соединение блоков 12, и 16 представляет собой второй интенсиметр 18 Выходы амплитудных дискриминаторов 9 и 10 соединены между собой через ячей ку 19 запрета. Блок 20 деления состоит из операционного усилителя 21 (например, типа 140УД7) и аналогового перемножителя 22 (например, на базе интегральной схемы 525ПС1 и нормирующих резисторов R3 и Кд). Выходы интенсиметров 17 и 18 соединены с входами блока 20 делеп ния. Выход блока 20 деления соединен с входом порогового устройства 23, на выход которого подключен блок 2 индикации (например, в виде двух лампочек 25). Предусилитель 8 включен между фотоумножителем 6 и параллельно соединенными каналами 17 и 18 обработки информации, выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, и служит для согласования выходного сопротивления детектора (кристалл 5, фотоумножитель 6) с входным сопротивлением каналов 17 и 18. Уровень дискриминации в дискриминаторе 9 установлен подачей порогового напряжения U,-;, а в дискриминаторе 10 - напряжения U|. В дискриминаторе 10 уровень диск0иминации соответствует энергии гамма-квантов, равной lOO кэВ, т. е. в этом канале отсе кается мягкая часть гамма-излучения. В дискриминаторе 9 порог настроен на энергию порядка 2П-50 кэВ, чем обеспечивается отсечение собственных шумов фотоумножителя. Уровни дискриминации для примера показаны на фиг. 4 и 5, где на графиках по оси абсцисс отложена время t, а по оси ординат - энергия гаммаквантов Е и примерно соответствующая этим энергиям амплитуда напряжения импульсов и на входе дискриминаторов. Импульсы на фиг. и 5 Показаны в виде пилообразной кривой, при этом Ko i44ecTBO импульсов в единицу времени , пу. порциональное площадям под кривыми I и t на фиг. 3 было подсчитано отдельно для мягкой части излучения (до 00 кэВ) и для жесткой части (более itOO кэВ) . Для графика, приведенного в качестве примера (фиг. 3)т получено количество импульсов в секунду под кривой I, усл.ед.. До 400 кэВ13 Более 400 кэВ 0,66 и количество импульсов в секунду под кривой 1I, усл. ед.: До 400 кэВ5 Более 4СО кэВ 0,65 Устройство может содержать несколь ко коллимированных датчиков гаммаизлучения в зависимости от того, что необходимо определять: приближение к верхней или нижней границе пласта или приближение к месту выклинивания пласта или к посто- , роннему включению в пласте. В дальнейшем описано устройство, включающее один датчик, ориентированный в сторону движения рабочего органа выемочного комбайна, т. е. устройство, показывающее приближение к месту выклинивания пласта или к постоооннему включению. Поскольку работа устройства протекает одинаково как для обнаружения выклинивания, так и для обнаружения постороннего включения, то ниже описан только случай наличия в рудном пласте постороннего включения. Работа устройства происходит следующим образом. При движении комбайна 2 опробуется забой перед рабочим органом k. Излучение преобразуется кристаллом 5 с фотоумножителем 6 в электрические импульсы, которые подаются через звено 8 согласования на работающие параллельно каналы 17 и 18 обработки информации. Через канал 18 проходят только импульсы жесткой части излучения, а через канал 17 только мягкая часть

излучения (меньше 00 кэВ). Интенсивности как мягкой, так и жесткой частей излучения пропорциональны среднему содержанию излучающего вещества в зоне опробования. Это содержание можеТ} меняться в пласте полезного ископаемого от участка к участку. Чтобы исключить влияние этого изменения на работу устройства, вблоке 20 деления происходит деление сигнала Од на сиг-ю нал D-7 (мягкого к жесткому) . .

В результате сигнал на выходе блока сравнения оказывается пронормированным на единицу содержания. При этом значение отношения :Зд/Э устанав-is ливается в начале работы комбайна опробованием зоны забоя, где заведомо нет посторонних включений.

Импульсы с выхода дискриминаторов 9 и 10 поступают через эмиттерные noB-jo торители П и 12 на дозирующие емкости 13, 1 и интегрирующие контуры 15. 16, при этом на выходе .интегрирующих контуров появляется сигнал, пропорциональный скорости счета импульсов в 25 каналах 18 и 17 соответственно (сигналы 0-f и DQ) .

Если рабочий орган k комбайна 2 находится на значительном расстоянии от постороннего включения, то зона 3 робования датчика устройства полностью расположена в излучающей горной мае- се, а спектр излучения соответствует кривой I на фиг. 3. Соответствующее этому спектру число импульсов в секунду для .жесткого излучения, например, равно 0,66, а для мягкого излучения 13 (фиг. t) . Сигнал D на выходе канала 18 будет пропорционален 0,66, а сигнал Лц пропорционален 13- .Q Сигналы поступают- в блок 20 деления, где происходит деление одного сигнала . на другой. На выходе блока 20 сигнал будет соответствовать величине Д| -20усл. ед. При этом значеНИИ пороговое устройство 23 включает ту сигнальную лампу 25 блока индикации, которая указывает, что рабочий орган комбайна далек от границы рудного, тела. Приближение рабочего органа комбайна к постороннему включению вызывает перекрытие части зоны 3 опробования посторонним неизлучающим включением. Глубина излучающего слоя, воз действующего на устройство, уменьшится, уменьшится и доля рассеянного излучения, т. е. относительное количество многократно рассеянных квантов. Спектр излучения приблизится к спектру точечного источника, т. е..к спектру под кривой II на фиг. 3- Спектры излучающе-поглощающего пространства и точечного источника отличаются в основном в низкоэнергетической части Поэтому скорость поступления жестких квантов практически останется той же т. е. 3-f будет по-прежнему пропорционально 0,66, а количество мягких кван тов уменьшится и составит в рассматриваемом примере 5 имп/с фиг. 5 На выходе блока сравнения появится

..

Пороговое устсигнал

S - л / / - W.

Z- 0,6Ь

ройство 23 перейдет во второе состоят ние и загорится вторая сигнальная лампа блока 2 индикации, указывающая на приближение рабочего органа k комбайна к постороннему включению.

Устройство обеспечивает контроль при отработке мощных пластов, когда необходимо следить за приближением к одной из границ: либо к верхней, либо к нижней. Кроме того, с помощью устройства судят о приближении рабочего органа к месту выклинивания рудного тела и к месту расположения постороннего включения в руде.

Экономическая о-ффективуость от применения устройства определяется уменьшением разубоживания, от того, что с его помощью возможно останавливать выемочную машину перед местом выклинивания пласта. Это дает возможность выявлять твердые посторонние включения до встречи с ними рабочего органа комбайна, что позволяет исключить поломки режущих зубков и увеличить коэффициент использования машинного времени выемочной машины. Формула изобретения Устройство контроля положения рабочего органа машины относительно границ рудного тела, содержащее детектор гамма-излучения, установленный в контейнере-коллиматоре, предусилитель, амплитудный дискриминатор, интенсиметр, в котором выход детектора через предусилитель и амплитудный дискриминатор подключен на вход интенсиметра, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля ирасширения функциональных возможноетей устройства оно снабжено вторым амплитудным дискриминатором с нижним порогом не менее kQO кэВ, вторым интенсиметром, ячейкой запрета, блоком деления, пороговым устройством и блоком индикации, причем выход предусилителя через второй амплитудный дискриминатор подключен на вход второго интенсиметра, выходы обоих интенсиметров соединены с входами блока деления, выход которого соединен с входом порогового устройства, на выход последнего подключен блок индикации.

:й: : vrC:Я t::: ;v : i ..:.:: jj-::

IV I T-T 51 ГУ/уУЛч. .

9 010 а выходы амплитудных дискриминаторов соединены между собой через ячейку запрета. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рудановский А. А., Черняк 3. А. Радиоизотопный метод контроля границы порода - уголь. - Горные машины и автоматика, 1966, № 9, с. 68-б9. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 V 5/00, 1976 (прототип).

N,lQ- unn/f

fiJO- u a/c 200 WO 600 800 1000 KQO mo mo woo

,кэ Ufb f.5

ZtfOff Уррдень &uc/{ffuffuHatfi/u 6 на на в 7 Уробень 9иснри 1ит В манате 8 woo ггоо гт ,нзб ции