Способ контроля положения исполнительного органа горной машины относительно границы уголь-порода и устройство для его осуществления

С ею э СоветсиикСфциепистичесимкРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 977770(б 1) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 21,04,80 (21) 2914989/22-03с присоединением заявки ЭЙ(5 )М. Кл. Е 21 С 35/24 3 Ьоудоротокииык комитет СССР ао делам иэобретеиий н открытий(72) Авторы изобретения А. В. Ильюша и В, Б, Солнцев Ордена Октябрьской Революции н ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им, А,А, Скочинского "(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛОМЖНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНАГОРНОЙ МАШИНЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ГРАНИЦЫ УГОЛЬ-ПОРОДАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к средствам иустройствам контроля и,дистанционногоуправления горными машинами, а болееконкретно к способам для контроля границы уголь-порода.Известен способ контроля границыуголь-порода, основанный на преобразовании упругих волн, возникающих при взаимодействии исполнительного органа горной машины с разрушаемым материалом,10в электрический сигнал и последующимего сравнении с заданным значением дляопределения момента врезания исполни-,тельного органа во вмещающие породы 11Однако такой сйособ не обеспечивает 15необходимых точности и надежности контроля в различных горногеологических итехнических условиях,Известен способ контроля границыуголь-порода, основанный на преобразова-онии упругих волн, возникающих при взаимодействии исполнительного органа горной машины с разрушаемым материалом,в электрический сигнал и последующим 2его сравнении с заданным значением дляопределения момента врезания исполнительного органа в вмешаюшие породы,отличаюйийся от предыдущего тем, чтоконтролируют соотношение амплитуд сигналов двух различных частот, отличающихся в 3-4 раза 2,Однако способ недостаточно эффективен, так как воспринимаются акустические сигнапы, распространяемые в атмосфере выработки, т.е. приемник непосредственно не связан ни с исполнительныморганом, ни с разрабатываемым массивом, а сравнение производится по амплитуде сигналов, получаемых на разныхчастотах,Бель изобретения - повышение точности контроля положения исполнительного органа относительно границы уголь-порода еПоставленная цель достигается тем,что в способе контроля положения исполнительного органа горной машины относительно границы уголь-порода, основанном5 97777сравниваются с заданным уровнем в. Пороговых устройствах 4 и 5 . Вероятностьпревышения сигналом иэ породы кровлинад заданным уровнем вычисляется в цифровом интеграторе 8, а вероятность превышения сигналом из угольного массиванвд заданным уровнем вычиспяется в цифровом интеграторе 10. Далее обе полученные вероятности сравниваются в цифровом интеграторе 9 с, на выходе которо- рго индикация укажет, что исполнительныйорган горной машины находится в массиве угля,П р и м е р 2, Пусть исполнительный орган горной машины производит при-сечку породы кровли, например, около 2 см,Сейсмоакустические приемники 1 и 2,установленные в массиве угля и в породе впереди забоя, воспринимают колебания, возбуждаемые исполнительным органом, и преобразуют их в электрическиесигналы, При присечке исполнительныморганом породы кровли колебания, распространяюшиеся в породе, по амплитудеи частоте больше колебаний в массивеугля, так как воспринимаемые сейсмоакустическими приемниками колебанияраспространяются непосредственно в породе кровли и в массиве угля т.е, не проходят через границу уголь-порода, в крепость породы выше чем, крепость угля. Таким образом, при движении исполнительного органа с присечкой породы превышениенад заданным уровнем сигналом от сейсмо-,акустического приемника в породе кровливыше, чем превышение над заданным уров 33нем сигналом от сейсмоакустическогоприемника в массиве угля, Если вероятность превышения сигналом из массиваугля над заданным уровнем и вероят40ность превышения сигналом иэ породыкровли над заданным уровнем подчиняются зависимости Р Я опоРОФа) Р (1) )Хоу.оьисполнительный ор ган производит присечку породы,В устройстве для реализации предлагаемого способа колебания воспринимаются сейсмоакустическими приемниками с усилителями 1 и 2, затем полученные сигЯ нвлы сравниваются с заданным уровнем в пороговых устройствах 4 и 5, Вероятности превышения сигналом из породы кроаи над заданным уровнем вычисляется в цифровом интеграторе 8, а вероят-, фф ность превьшения сигналом иэ угольного массива над заданным уровнем вычисляется в цифровом интеграторе 10, Далее 0 6обе полученные вероятности сравниваются в цифровом интеграторе 9 анв выходекоторого индикация укажет, что исполнительный орган горной машины производит присечку породы.Устройство, реализующее способ, содержит сейсмоакустические датчики 1-3с усилителями, пороговые устройства 4-6,генератор 7 заполняющих импульсов, автоматические цифровые интеграторы 811, включающие логические . элементы И12-19, логические элементы НЕ 20-26,логические элементы ПАМЯТЬ 27 и 28и реверсивные счетчики 29 и 30,Устройство работает следующим образом,Сигналы с сейсмоакустических датчиков с усилителями 1-3 поступают на пороговые устройства 4-6, С выхода пороговых устройств сигналы поступают налогические элементы И 13, а с элементов НЕ сигналы поступают на логическиеэлементы И 12, т.е, в логический элемент И 13 поступают сигналы, амплитуды которых превышают заданный уровень,сформированные пороговыми устройствами в виде прямоугольных импульсов, ав логический элемент И 12 эти же импульсы, но только инвертированные. Вэтих элементах производится заполнениевышеуказанных импульсов импульсами высокой частоты с генераторн 7 эвполняющих импульсов. Затем сформированнь есуммарные импульсы поступают в реверсивный счетчик 29, При этомесли сигнал с усилителя выше заданного порогового импульса то, заполняющие сигналыс генератора заполняющих импульсов через элемент И 13 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 29,в противном случае эти импульсы черезэлемент И 12 проходят на вычитаюшийвход счетчика 29,Таким образом, если сигнал, например, с кровли, превысит установленныйуровень сигнала в течение заданного времени (или больше), то в реверсивномсчетчике 29 накапливается соответствующее количество импульсов и на выходе элемента И 14 появится сигнал, ко торый устанавливает в единичное положение элемент ПАМЯТЬ 27, в такжечерез элементНЕ 23 и элемент И 13блокируют дальнейшее поступление импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 29. Если же теперь сигнал с датчика в кровле станет ниже заданного уровня, то эаполнякзцие импульсы с генератора 7 заполняюших импульлом с датчика в угопьном пласте над этим же уровнем, то на суммируюший вход реверсивного счетчика 30 начинают поступать импульсы с генератора 7 заполняющих импульсов. При достижении длительности этого превышения заданного уровня в реверсивном счетчике,"Э накапливается определенное копичество импульсов и на выходе схемы элемента И 18 пояыяется сигнал, устанввпиваюший выходной эпемент ПАМЯТЬ 28 автоматического цифрового интегратора 9 в состояние "Порода", а также через элемент НЕ 25 и эпемент И 16 блокируют дальнейшее поступление импульсов нв суммируюший вход реверсивного счетчика 30, В спучае, когда вероятность превышения сигналом с массива угольного пласта нвд заданным уровнем больше, чем соответствующая вероятность сигнала, поступающего с датчика в кроите, то импупьсы генератора 7 заполняющих импульсов через элемент И поступают на вычитаюший вход реверсивного счетчика 30. Как только эта разность достигнет заданной величины, то из реверсивного счетчика 30 автоматически вычтется заданное количество импупьсов и на выходе элемента И 19 появится сигнал, который установит элемент ПАМЯТЬ 29 в состояние "Уголь.Одновременно этот же сигнал через эпе менты НЕ 26, И 17 заблокирует дальнейшее поступление импульсов на вычитаюший вход реверсивного счетчика 30.Аналогично работают автоматические цифровые интеграторы 95,10, 11 при обработке сигналов, поступаюших с угольного массива и почвы.Основной положительной особенностьюпредпагаемого способа и устройства является высокая информативность процесса контроля, обеспечиваемая интегральной обработкой поступаюших сигналов, а также высокой точностью сравнения реэупьтатов вычислений, осуществляемых автоматически непосредственно в процессе поступления сигналов от сейсмоакустических датчиков, установпенных в кровле, почве и угольном массиве. Реализация предлагаемого устройства нв современной микроэлектронной базе обеспечивает высокую надежность, приемлемые габариты и искробезопвсность аппаратуры контроля. 7 9777сов через элемент И 1 2 начнут поступатьНа вычитаюший вход реверсивного счетчика 29. Когда промежуток времени, втечение которого сигнал с датчика кровли будет меньше заданного уровня, достигнет определенной величины, на выходе элемента И 15 появится сигнал, который перебросит элемент ПАМЯТЬ 27 висходное нулевое) состояние. Следовательно, автоматический цифровой интегрвйтор 8 осушествпяет непрерывное автоматическое слежение за длительностью превышения сигнала над заданным уровнемили длительностью, в течение которойсигнал меньше заданного уровня, т.е. 1 фавтоматический цифровой интегратор 8вычиспяет вероятность превышения сигнала, получаемого при рабочей нагрузкегорной машины, с кровпи над заданнымуровнем. Соответственно этому на выхо- щде эпемента ПАМЯТЬ 27 попучвют импульсы, длительность которых пропорционапьна длительности, в течение которойпоступающий сигнал выше или ниже заданного уровня, Аналогичным образом ра-Иботвют автоматические интеграторы 10и 1 1, обрабатывая сигналы с датчиковв угольном массиве и почве,Выходные сигналы автоматическихцифровых интеграторов 8, 10 и 10, 11подаются на две допопнитепьных автоматических цифровых интегратора 9, В частности,.с единичного выхода элемента ПАМЯТЬ 27 и с нупевого выхода элементаПАМЯТЬ автоматического цифрового ин 3теграторв 10, а такжес нулевого выхода элемента ПАМЯТЬ 27 и единичноговыхода элемента ПАМЯТЬ автоматического цифрового интегратора 10 сигнапыподаются соответственно на элементы И16 и 17 на которые поступают такжеимпульсы генератора заполняющих импульсов, Выходные сигналы эдементов И 16,и 17 подаются соответственно на суммирующий и вычитвюший входы реверсивно 45го счетчика 30 автоматического цифрового интегратора 9, Последний, внвлогичноописанному выше, осуществляет сравнениевероятностей противоположного событиядпя сигналов, поступающих с датчиков в30кровле и в угопьном пласте, в частности,при равенстве указанных вероятностей навыходе элементов И 16 и 17 будут нулевые сигналы в реверсивный счетчик30 с генератора 7 эапопняюших импупь 5сов последние не поступают, Если жедпительность превышения сигналом с датчика в кровпе нвд заданным уровнем бопьше, чем дпитепьность грвъп 1 Мния сцгна 70 8 фарглула изобретения 1, Способ контроля почожения испопнительного органа горной 1 вигны относи-.9 977770 10тельно границы уголь-порода, основан- что, с целью повышения точности контроный на измерении упругих волн, возника- ля, оно снабжено двумя дополнительнымиющих при работе горной машины, сейсмо- цифровыми интеграторами, причем, выхоакустическими датчиками, установленны- ды цифровых интеграторов, соответствуюми в кровле (в почве) и в массиве уголь- ших сигналам кровпя-(почва)-уголь, вного пласта, о т л и ч а ю ш и й с я противофазе подключены к входам дополтем, что, с целью повышения точности нительных цифровых интеграторов.контроля границы уголь-порода, определя. Устройство по и. 2, о т л и ч ают вероятность превышения сигналами, ю ш е е с я тем, что цифровые интеполучаемыми при рабочей нагрузке гор граторы выполнены в виде схемы коммуной машины с кровли (почвы) и угольно- тации на элементах И,входы которыхго массива, одного и того же постоянно- подключены к входам реверсивного счвтго или изменяющегося по заданному за- чика, а выходы последнего подключеныкону уровня, сравнивают эти вероятности к двум схемам совпадения, выходы кото-.и по сигналу рассогласования судят о 1% рых соединены соответственно с входамиместоположении исполнительного оРгана элемента ПАМЯТЬ и через инверторыотносительно границы уголь-порода при" НЕ - с вторыми входами элементов Ичем положительный знак сигнала рассог- схемы коммутации.ласования соответствует, поцржению ис- Источники информации,полнительного органа в породе а отрипринятые во внимание при экспертизецательный - в массиве угольного пласта., 1. Авторское свидетельство СССР2, Устройство для контроля положения М 149895, кл. 6 01 Ч 1/08, 1961,исполнительного органа горной машины 2. Авторское свидетельство СССРотносительно границы угол порода,вклю- % 585287, кп. Е 21 С 35/24, 1977,чакацее сейсмоакустические датчики, уси. Создание опытного образца аппалители сигналов, пороговыеблоки, ге- ратуры автоматического управления комнератор заполняющих импульсов, цифровые байнами по границе уголь-порода с сейс; интеграторы, включающие логические эле- моакустическими и радиоволновыми датчименты И, НЕ, ПАМЯТЬ и реверсивные ками. Отчет Ж Б 245386, Автоматгорсчетчики, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Зй маш, Донецк, 1973,. Про илиач ПП ая,Храню каз 9159/4