Устройство контроля положения рабочего органа машины относительно границ рудного тела

,72(088,8) но делан нзооретеннй и открытийДата опубликования описания 07, 11.82(54) УСТРОЙСТВО 1(ОНТРОЛЯ ПОЛО)КЕНИЯ РАБОЧЕГООРГАНА МАШИНЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ГРАНИЦ РУДНОГОТЕЛА 1Изобретение относится к контролю, дистанционному управлению и автоматизации выемки полезных ископаемых и может быть применено при отработке руд, обладающих естественной радиоактивностью.Известно устройство контроля за границей уголь - порода, содержащее разделенные защитным экраном источник и приемник гамма-излучения, В основе работы устройства использовано различие в коэффициентах отражения гамма-излучения от угля и породы 1 1 1,Применить известное устройство при отработке радиоактивных руд не представляется возможным ввиду наличия естественного гамма-излучения, мешающего нормальной работе прибораИзвестно также устройство контроля положения бурошнековой машины относительно границ пласта, содержащее детектор гамма-излучения, установленный в контейнере-коллиматоре, пред" 2усилитель, амплитудный дискриминатори интенсиметр.Положение рабочего органа машины(в данном случае бурошнековой) относительно границ пласта определяетсяпо ранее пробуренной скважине, в которую вводится самоходная платформа.На платформе размещены три датчикагамма-излучения, заключенные в свин"цовый защитный экран с тремя коллима 1 о ционными отверстиями, Направленныйприем гамма-излучения осуществляетсякаждым датчиком соответственно отверхней и нижней приграничных и отцентральной зон пласта, что обеспечивается направлением осей коллимационных отверстий, Платформа транспортирует датчики по всей длине скважины, а сигналы от них поступают в блокобработки информации, выполненный пообычной схеме радиометра (усилитель,формирователь, интенсиметр), и регистрируются .на ленте самописца. Записанные значения интенсивности от3 97209верхних и нижних приграничных зонпласта сопоставляются между собой, врезультате чего определяется отклонение скважины к верхней или нижнейгранице. Боковой датчик, регистрирую щий уровень излучения от центральныхзон пласта, служит для фиксации выклиниваний пласта 2 "1.Известное устройство обладаетрядом недостатков, Положение рабочего 1 О органа (в данном случае бурошнековойскважины) относительно верхней и нижней границ пласта определяется сравнением уровней интенсивности излучения от соответствующих приграничныхзон. Это возможно в процессе бурошнековой выемки, когда диаметр скважиныненамного отличается от мощности пласта. Устройство четко отмечает уходскважинь 1 к верхней или нижней границе, если между поверхностью скважиныи верхней и нижней границами пластаостается ненасыщенный излучающий слой.Однако во многих случаях ненасыщенныйслой остается только у одной границы, например при слоевой выемке мощных пластов узкозахватными комбайна"ми. В этом случае между рабочим органом и другой границей пласта в процессе работы выемочной машины толщина слоя больше насыщенного и движениерабочего органа к этой границе не вызовет изменения уровня интенсивностиот 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 не40 только приближением к границе уменьшением излучающего слоя), но и уменьшением содержания излучающего вещества в полезном ископаемом, Ввиду того, что содержание излучающего ве 45 щества 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 пласта, когда рабочий орган уже внедрился в неизлучающую горную массу, а определить заранее приближение к неизлучающему участку нельзя. Внедрение рабочего органа в неизлучающий 0 4участок 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 ие менее ЙОО кэВ, вторым интенсиметром, ячейкой запрета, блоком деления, пороговым устройством и блоком индикации, причем выход пред- усилителя 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 дискриминаторов 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. й - 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 . Глубина зоны опробования, соответствующая толцине насыщенного слоя излучения, для большинства горных пород составляет ч 0-60 см, что в общем соответствует захвату рабочего органа узкоза-. 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, воз97209можна иная установка устройства. Егоможно, например, встроить в рабочийорган.Устройство содержит детектор гаммаизлучения, например, в виде сцинтилляционного кристалла 5, сочлененногос фотоумножителем 6, которые установлены в цилиндрическом контейнере-коллиматоре 7. Контейнер-коллиматор 7коллимационным отверстием повернут в 10с ону эоны 3 опробования, К выходуфотоумножителя 6 подкпючен предусилитель 8, выход которого соединен свходами первого амплитудного дискриминатора 9 и второго амплитудного 1 здискриминатора 1 О, выходы которыхчерез эмиттерные повторители 11 и 12соединены с входами блоков, дозирующих емкостей 13 и 14 и интегрирующихконтуров 15 и 16. Соединение эмиттерный повторитель 11, бпок дозирующихемкостей 13 и интегрирующий контур15 составляет первый интенсиметр 17а соединение блоков 12, 14 и 16 представляет собой второй интенсиметр 18. рВыходы амплитудных дискриминаторов 9и 10 соединены между собой через яцей"ку 19 запрета,Блок 20 деления состоит из операционного усилителя 21 например, типа з 0140 УЛ 7) и аналогового перемножителя22 (например, на базе интегральнойсхемы 525 ПС 1 и нормирующих резисторовВ и К 4), Выходы интенсиметров 17 и18 соединены с входами блока 20 деле35ния. Выход блока 20 деления соединенс входом порогового устройства 23,на выход которого подключен блок 24индикации (например, в виде двух лампочек 25). Предусилитель 8 включенмежду фотоумножителем 6 и параллельно соединенными каналами 17 и 18 обработки информации, выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общейбазой, и служит для согласования выходного сопротивления детектора (кристалл 5, фотоумножитель 6) с входнымсопротивлением каналов 17 и 18. Уровень дискриминации в дискрими 50 наторе 9 установлен подачей порогового напряжения О; а в дискриминаторе 10 - напряжейия О;. В дискриминаторе 10 уровень дискриминации соот-ветствует энергии гамма-квантов, равБ ной 400 кэВ, т, е. в этом канале отсе- кается мягкая часть гамма-излучения, В дискриминаторе 9 порог настроен на энергию порядка 20-50 кэВ, чем обес 0 6пецивается отсечение собственных шумов фотоумножителя.Уровни дискриминации для примерапоказаны на фиг. 4 и 5, где на графиках по оси абсцисс отложено время ,а по оси ординат - энергия гаммаквантов Е и примерно соответствующаяэтим энергиям амплитуда напряжеййяимпульсов 0 на входе дискриминаторов.Импульсы на Фиг, 4 и 5 йокаэаны в виде пилообразной кривой, при этомко),ячество импульсов в единицу времени, п-порциональное площадям под кривыми 1 и 1 на фиг, 3, было подсчитано отдельно для мягкой части излучения (до 400 кэВ) и для жесткой части(более 400 кэВ). Для графика, приведенного в качестве примера (фиг. 3),получено колицество импульсов в секунду под кривой 1, усп.едДо 400 кэВ 13Более 400 кэВ 0,66и количество импульсов в секунду подкривой 11, усл, ед.:До 400 кэВ 5Более 4 СО кэВ 0,65Устройство может содержать несколько 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 постороннему включению в пласте. Вдальнейшем описано устройство, включающее один датцик, ориентированныйв сторону движения рабочего органавыемоцного комбайна, т, е. устройство, показывающее приближение к местувыклинивания пласта или к постороннему включению, Поскольку работа устройства протекает одинаково как дляобнаружения выклинивания, так и дляобнаружения постороннего включения,то ниже описан только случай наличияв рудном пласте постороннего включения,Работа устройства происходит следующим образом.При движении комбайна 2 опробуется забой перед рабочим органом 4, Излучение преобразуется кристаллом 5 сфотоумножителем 6 в электрические импульсы, которые подаются через звено8 согласования на работающие параллельно каналы 17 и 18 обработки информации. Через канал 16 проходят толькоимпульсы жесткой части излучения, ачерез канал 17 только мягкая частьизлучения (меньше 00 кэВ). Интенсивности как мягкой, так и жесткой частей излучения пропорциональны средне(у содержанию излучающего вещества взоне опробования, Это содержание может 5меняться в пласте полезного ископаемого от участка к участку. Чтобыисключить влияние этого из(енения на3работу устройства, в блоке 20 деленияпроисходит деление сигнала 3 В на сигонал 3 (мягкого к жесткому).В результате сигнал на выходе блока сравнения оказывается пронормированным на единицу содержания. Приэтом значение отношения Э 8/Э устанавливается в начале работы комбайна опробованием зоны забоя, где заведбмо нетпосторонних включений.Импульсы с выхода дискриминаторов9 и 10 поступают через эмиттерные пов 2 Оторители 11 и 12 на дозирующие емкости 13, 11 и интегрирующие контуры 15,16, при этом на выходе .интегрирующихконтуров появляется сигнал, пропорциональный скорости счета импульсов вканалах 18 и,17 соответственно (сигналы 3-, и 3 В).Если рабочий орган 1 комбайна 2 находится на значительном расстоянии отпо.тороннего включения, то зона 3 оп-зробования датчика устройства полностьюрасположена в излучающей горной мас-се, а спектр излучения соответствует кривой 1 на фиг, 3. Соответствующее это(у спектру число импульсов в35секунду для жесткого излучения, например, равно 0,66, а для мягкого излучения .13 (фиг. 1), Сигнал 3на выходе канала 18 будет пропорционален0,66, а сигнал 3 В пропорционален 13.Сигналы поступают в блок 20 деления,где происходит деление одного сигналана другой, На выходе блока 20 сигналЗВбудет соответствовать величинеЭ3т 45- :0 усл. ед. При этом эначеО, ЬЬнии пороговое устройство 23 включаетту сигнальную лампу 25 блока 2 ч индикации, которая указывает, что рабочий50орган комбайна далек от границы рудного. тела,Приближение рабочего органа ч комбайна к постороннему включению вызывает перекрытие части зоны 3 опробо 55вания посторонним неизлучающим вклю -чением. Глубина излучающего слоя, воздействующего 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 1 на фиг. 3. Спектрыизлучающе-поглощающего пространстваи точе ного источника отличаются восновном в низкоэнергетической частиПоэтому скорость поступления жесткихквантов практически останется той жет. е. 3 будет по-прежнему пропорционально 0,66, а количество мягких квантов уменьшится и составит в рассматриваемом примере 5 имп/с фиг. 5На выходе блока сравнения появитсяВ 5сигнал: - :6. Пороговое устЭ "066ройство 23 перейдет во второе состоя-,ние и загорится вторая сигнальнаялампа блока 2 ч индикации, указывающаяна приближение рабочего органа ч комбайна к постороннему включению.Устройство обеспечивает контрольпри отработке мощных пластов, когданеобходимо следить эа приближениемк одной иэ границ: либо к верхней,либо к нижней, Кроме того, с помощьюустройства судят о приближении рабочего органа к месту выклинивания рудного тела и к месту расположения постороннего включения в руде,Экономическая эффективность отприменения устройства определяетсяуменьшением разубоживания, от того,что с его помощью возможно останавливать выемочную (ашину перед местомвыклинивания пласта. Это дает возможность выявлять твердые посторонниевключения до встречи с ними рабочего органа комбайна, что позволяетисключить поломки режущих зубков иувеличить коэффициент использованиямашинного вре(ени выемочной машины,формула изобретенияУстройство контроля положения рабочего органа машины относительно границ рудного тела, содержащее детектор га(- ма-излучения, установленный в контейнере-коллиматоре, предусилитель, амплитудный дискриминатор, интенсиметр, в котором выход детектора через пред- усилитель и амплитудный дискриминатор подключен на вход интенси(етра, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения Функциональных возможнос972090 10 тей устройства оно снабжено вторымамплитудным дискриминатором с нижнимпорогом не менее 400 кэВ, вторым интенсиметром, ячейкой запрета, блокомделения, пороговым устройством и бло-ком индикации, причем выход предусилителя через второй амплитудный дискриминатор подключен на вход второгоинтенсиметра, выходы обоих интенсиметров соединены с входами блока де- Вления, выход которого соединен с входом порогового устройства, на выходпоследнего подключен блок индикации,а выходы амплитудных дискриминаторовсоединены между собой через ячейкузапрета. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рудановский А. А., Черняк 3. А,Радиоизотопный метод контроля границы порода - уголь. - Торные машиныи автоматика", 1966 8 9, с. 68-69.2, Авторское свидетельство СССРМ 348966, кл. С 01 Ч 5/ОО, 1976972090 ОО ЮОО з 850/20 Тираж б 23 Подписное ИИПИ 3 г, Ужгород, .чл, Проектнм,илиал ППП " Ит ШОО гМ аОО ЫЮ тп гаа гга гЮ Дсг 3