Система контроля состояния горных выработок

(71) Московский ордена Трудового Крас- иного Знамени горный институт б(56) 1, дьяков В, В., Корякин Н, МблКушкин С, Г. Подземная рациотелеметри- ическая система цля контроля за измере- снием давления в горном массиве, - "Безо- сепасность труда в промышленности",ч1979,7, с, 39. л2, В, С. Ямщиков, Л, Л, Павлов, тМ, М, Манукян и цр, - Система бес- спроводного контроля устойчивости масси- чва цля подземных рудников.-Горный жур- внал, 1977,3, с. 62-64 (прототип). то ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, содержащая группы рациоцатчиков, установленных в целиках и кровле очистногопространства, устройства сбора и регистрации информации, число которых соответ-.ствует числу групп радиоцатчиков, каждоеустройство сбора и регистрации информации содержит антенну, соециненную срадиоприемником, первый вхоц которогосоецинен с генератором качающейся частоты,отличающаяся тем,что,с целью повышения нацежности контроля и его быстродействия,в систему ввецв пь блок определения признака.кодовых групп, блоки анализа коцовых групп по числу устройств сбора и регистрации информации и блок сравнения, которые размещены на земной поверхности, причем в каждое стройство сбора и регистрации информаии введены генератор стробирующего мпульса, генератор эталонной частоты, лок выделения разностной частоты, блок пределения признака кодовых групп иок согласования, при этом выход рациориемника соединен с вхоцом генератора тробирующего импульса; выхоц которого оецинен с входом генератора качающейся астоты и с первым входом блока выце ения разностной частоты, второй и треий вхоцы которого соединены соответтвенно с выходом генератора качаюшей . Сф астоты и генератора эталонной частоты, ыхоц блока выцеления разностной часты соецинен с первым.входом блока согласования, который соецинен с блоком опрецеления признака кодовых групп, выход которого соединен с вторым входом радиоприемника, каждый блок согласования устройства сбора и регистрации соецинен линией связи с блохом опрецеления признака кодовых групп и соответствующим блоком анализа кодовых групп, выхоцы которых подключены к одним вхоцам блока ,совпацения, цругой вход которого подключен к выходу блока определения признака кодовых групп, вхоц которого соецинен с клеммой "Опрос номера цатчика иканала",1046509 2 устройство сбора и регистрации информации ввецены генератор стробируюшегоимпульса, генератор эталонной частоты,блок вьщеления раэностной частоты, блокопределения признака кодовых групп иблок согласования, при этом выход рациоприемникв. соединен с входом генераторастробируюшего импульса, выход которогосоединен с входом генератора качаюшейсячастоты и с первым входом блока вытретий вхоцы которого соединены соответотвеина с выхоцом генератора качаюшейчастоты и генератора эталонной частоты,выход блока вьщеления разностной частоты соединен с первым вхоцом блока согласования, который соединен с блокомопредоления признака кодовых групп, выхоц которого соединен с вторым входомрациоприемника, каждый блок согласования устройства сбора и регистрации соединен линией связи с блоком определенияпризнака кодовых групп и с соответствукшим блоком анализа кодовых групп, выходы которых подключены к одним вхоцамблока совпадения, другой вход которогоподключен к выходу блока определенияпризнака кодовых групп, вход которогосоединен с клеммой "Опрос номера датчика и каналв.,На фиг, 1 приведена структурная схемасистемы контроля состояния горных выработок; на фиг, 2 и 3 - эдюры, поясняюшие работу системы,Система контроля состояния горныхвыработок содержит группы 1 и радиодатчиков деформаций, устройства сбора ирегистрации информации 2, Радиодатчики 1 И соцержат чувствительныеэлементы, реагируюшие на изменение полянапряжений в породах, (датчики перемешений, акустической, электромагнитной активности или другие и радиопередатчик,не показаны) и установлены в целиках икровле очистных горных выработок вместах интенсивных горных работ. Устройства 2,и .сбора и регистрацииинформации установлены в месте; зашищенном от взрыва в очистной выработкеили на откаточном штреке и содержатрадиоприемник 3 с вхоцом опорной частоты,генератор 4 качаюшейся частоты, выхоц которого подключен к входу опорной частоты радиоприемника 3. 1( выходу рацио- приемника 3 подключен генератор 5 стробируюшего импульса, выходы которого подключены и генератору 4 качающейся частоты и блоку 6 выделения разност ной частоты, к вхОдам которого поцклюИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано. цля контроля состояния горных выработок, в особенности цля контроля устойчивости иеликов и кровли очистных горных выработок,Известны системы контроля состояниягорных выработок, включающие,ациодат- чики устанавливаемые в массиве - целиках и кровле очистного пространства, и 1 О.- пульт оператора, соцержщций радиоприем-деления раэностной частоты, второй иГ 13 .Наиболее близким техническим реше"нием к изобретению является системаконтроля состояния горных выработок, 15включаюшая рациодатчики установленныев целиках и кровле очистного пространства, промежуточные устройства, установленные в зашишенном от взрыва месте, кажцое иэ которых имеет антенну, 20соединенную с радиоприемником, один иэвходов которого связан с генераторомкачаюшейся частоты 1 2 1,Оцнако известные системы не обеспе-чивают измерения параметров, характеризуюших состояние горных пород на расстояниях более 150-:00 м от пультаоператора, что принципиально ограниченовозможностями радиоканала и условиямираспространения радиоволн в массивепороц, При этом информация с соседнихучастков, необходимая цля точного, определения состояния выработки, не учитывается, так как требуется значительноевремя цля ее цоставки. Из-аа этого в35условиях интенсивной добычи руц взрывным способом такой контроль ненадежен,Белью изобретения является повышениенадежности контроля и его быстродействия в условиях отбойки руды взрывомв о,истном пространстве.Ф гПоставленная цель достигается тем,что в систему контроля состояния гор.ных выработок, содержашую группу радио датчиков, установленных в целиках икровле очистного пространства, устройства сбора и регистрации информации,число которых соответствует числу группрадиоцатчиков, каждое устройство сбораи регистрации информации содержит антенну, соециненную с радиоприемником,первый вход которого соединен с генера-.тором качиошейся частоты, введены блокопределения признака кодовых групп,блоки внапиза кодовых групп по числу 55устройства сбора и регистрации информации и блок сравнения которые раэмиценына земной поверхности, причем в каждоеблок 8 согласования эти импульсы поступают в блок 9 опрепеления признака кодовых групп,В панном случае блок 10 анализа кодовых групп определяет подается ли с наземного устройства импульс 14 цлительностью о (фиг. 2), соответствующей установке рациоприемника па первый канал, или, с длительностью , соответ дсствуюшвй переключению на следующий канал ;(о), в слУчае попа и в линшо более коротких, чем Ь импульсов, с блока 6 выделения разностной частоты или импульсных помех.Блок 9 определения признака кодовых групп их не воспринимает и пе прз.:Оцит переключения каналов рациоприемника ЗеТаким Образом, ОлОк 9 Опр, признака кодовых групп определяет содержит ли вообще коцовая группа в линии обмена данными признаки кодовой группы, управляющей каналами, и какому каналу соответствует цанная коцовая группа.Блок 9 определения признака кодовых групп содержит счетчик каналов, устанавливаемый коповыми группами 15 и 16, из блока 8 согласования в соотввтствуюшее состояние. При этом сигналом с блока 9 определения признака кодовых групп, радиоприемник 3 устанавливается на наружный частотный канал. Для повышения напежности работы во время переключения каналов блок 9 анализа кодовых групп поцает сигнал запрета в блок 8 согласования, отключающий сигнал от выхода устройства 2, если в этот момент он поступает с блока 6 выцелвния разносъ ной частоты. После завершения переключения каналов этот запрет снимается и устройство 2 готового цля осушествления режима приема сигналов,"В режиме приема сигналов после установки радиоприемника 3 на нужный канал генератор 4 качающейся частоты осуществляет сканирование астоты узкой полосы прозрачности Гадиоприемни- ка 3 в диапазоне частот 17 и 18,соответствующем выбранному каналу,После включения одного 19 из группы 1 рациодатчиков, соответствующего выбранному каналу, при совпацении полосы прозрачности рапиоприемни.ка 3 с частотой 20 рапиоцатчика, в которой заложена полезная информация, на выходе радиоприемника 3 образуется импульс, запускающий генератор 8 стробируюшег г импульса 21, а з 1046509иены выход генератора 4 качающейсячастоты и генератора 7 эталонной частоты. Выход блока 6 выделения раэносгной частоты соединен через блок 8 сопласования, к которому также подключенблок 9 определения признака коцовыхгрупп, с блоком 10 анализатора коповыхгрупп, расположенным на наземной части, гце также находится блок 11 определения признака кодовых групп, соединенный через блок 8 согласования с блоком 9 определения признака коцовыхгрупп, совциненным с рациоприемником 3, Выходы блока 10 анализа коцовых групп и блока 11 определения приз-нака кодовых групп соединены с входами блока 12 совпапения, Другие группы 1, , рациопатчиков расположеныв других очистных выработках, рядом сними в безопасных местах соответственно находятся устройства цля сбора и регистрации информации, соединенныес блоком 11 определения признака кодовых групп, поцключенных к блоку 12совпапения, 25Предлагаемая система работает следующим образом,Группы 1,И, радиодатчиков, установленные в целиках и кровле очистныхгорных выработок, производят измерениепараметров, характеризующих напряженноесостояние пород (смешения пороц, акуэтическую или электромагнитную активность, скорость ультразвука) и черезнекоторые промежутки времени передают35эти данные по рациоканалу в радиоприемник 3 устройства 2 сбора и регистрацииинформации,Система контроля состояния горныхвыработок работает в цвух режимах: в ре40жиме переключения каналов и в режимеприема показаний,В режиме переключения каналов прпкоманце с вычислительного устройствасигнал с информацией о номере выбирае 45мого канала поступает в блок 11. опрецеления признака кодовых групп, которыйв момент подачи кодовой группы паетсигнал 13 запрета (фиг, 2) ца блок 12 сов-падения, что исключает возможность перецачи информации в вычислительное уст 50ройс тво,На выходе блока 11 определения признака кодовых групп, соответствующегонужному устройству сбора и регистрацииинформации, появляется коцовая группа 14 (фиг, 2), соответствующая номеру выбираемого канала устройства 2сбора и регистрации информации. Через509 3 1046 время действия стробирукацего импульса генератора 4 остается постоянной 22 и разрешается работа блока 6 вьщеления разностной частоты. При этом блок 6 выделения разностной частоты выра 5 ,батввает вначале стартовую посылку 123 длительностью,меньшей чем,а затем на его выходе образуется сиг.нал 24 частоты, равной модулю разности частот генератора .7 эталонной частоты и генератора 4 качающейся частоты. Этот сигнал поступает через блок 8 согласования на вход блока 10 анализа кодовых групп и на вход блока 11 опреде,ления признака кодовых групп. Блок 10 анализа кодовых групп осуществляет подсчет импульсов, идущих из блока 8 согласования. Блок 11 определения признака кодовых групп устанавливает явля ется ли .цлительность импульсов, посту лающих иэ блока 8 согласования, больше определенной величины, характеризующей стартовую посылку. В случае превышения включается формирователь интервала времени счета, входящий в блок 11 опре деления признака кодовых групп, и сравнивается содержимое счетчиков каналов . блока 9 определения признака кодовых групп и блока 11 определения призна ка кодовых групп. В случае совпадения ЗО по окончании счета выдается сигнал 25. разрешения, считывания показаний,вы числительным уройтвом. Устройство 2 может быть соединено с блоками, размещенными по земной поверхности как по многопровоаной линии, так и по двухпроводной линии. Информация об устойчивости целиков. и кровли очистных горных выработок с радиодатчинов 1 и и через устройства 2 и и и блоки 10 и 12 оперативно поступает в вычислительное устройство, где надежно определяется состояние горных выработок на различных участках, ведения работ, причем такое оперативное, поступление и обработка информации позволяют определить устойчивость целиков и кровли за короткое время после работ, произведенных предыдущей сменой, и дать надежные рекомендации по отработке массива послецуюшей .смене, что в целом повьыает надежность системы контроля состояния горных выработок,Предлагаемая система может быть реализована на серийно выпускаемых ЭВМ типа "Электроника", М, СМили цругих и готовящейся к серийному выпуску аппаратуре беспроводного контроля цеформаций горных пород "Массив.,Пля расчета экономической эффективности в качестве базового образца взята система беспроводного контроля устойчивости массива для подземных рудников, внедренная на Джезказганском горио-металлургическом комбинате. Введение предлагаемых устройств и блоков позволяет надежно использовать систему контроля состояния горных выработок в оперативном текущем контроле устойчивости целиков и кровли, что может быть использовано при управлении ходом ведения горных работ и, в конечном счете, процвести к снижению запаса прочности целиков и соответственно потерь полезных ископаемых, При снижении потерь на 1% может быть получен годовой экономи ческий эффект около 170 тыс,руб.. Редакто л 7692/35 Тираж 603 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж 35, РаушПод пискомитета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5 иал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4