Устройство обнаружения взрыва метана и угольной пыли

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ае гь3(50 Е 21 Р 5/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного делаи Государственный Макеевский орденаОктябрьской Революции научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности(56) 1, "Радуга". Каталог. Воронежское ОКБА НПО "Химавтоматика", Северодонецк, ВНИИ ТБХП, 1980, с. 1-16.2. Исаев В.П. и Гурин А.А. Электронный счетчик взорвавшихся шпуровыхзарядов . - "Безопасность. труда в промышленности", 1980, У 7, с. 27 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВА МЕТАНА И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ, содержащеепоследовательно соединенные задатчикуровня давления, первичный преобразователь давления, формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов,выход которого соединен с первым вхо-дом первого блока сравнения, второйвход которого соединен с выходом запоминающего блока числа импульсов,а выход - с первым входом логического индикатора, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности обнаружения взрыва, в него введены триггер, второй и третий .блоки сравнения, формирователь времени распознавания, формирователь суммарной длительности импульсов и формирователь импульса управления, измеритель суммарной длительности импульсов, запоминающий блок длительности импульса и запоминающий блок максимального времени замедления детонаторов, причем выход первичного преобразователя давления соединен с входом измерителя суммарной длительности импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения и с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом логического индикатора и входомтриггера, выход которого соединен с третьим входом логического индикатора, при этом запоминающий блок числа импульсов соединен с одним входом формирователя суммарной длительности а импульса, с другим входом которого соединен запоминающий блок длительности импульса, а выход соединен с первым входом второго блока сравнения, выход запоминающего блока максимального времени замедления детонаторов соединен через формирователь импульса управления с управляющим входом логического индикатора и через формирователь времени распознавания - с вторым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с четвертым входом логического индикатора.110429Изобретение относится к горнойпромышленности, преимущественно к обнаружению аварийных ситуаций в шахте, возникающих при взрывах и другихавариях, связанных с образованиемвоздушных ударных волн и может бытьиспользовано в устройствах аварийнойсигнализации о взрывах метана иугольной пыли при наличии помех отбуровзрывных работ и других источни Оков воздушных ударных волн, а такжедля приведения в действие системыподавления взрывов или устройств,ослабляющих разрушающее действие воздушных ударных волн, 15Известны устройства для обнаружения взрывов, применяемые в автоматических системах подавления взрывов,в технологическом оборудовании включающие первичный преобразователь давления, логический блок который сВоим выходным сигналом приводит в действие систему подавления взрывов исигнализацию 11 .Недостатками устройств являются 25невозможность отличить взрыв метанаи угольной пыли от любого другого импульса давления, вызываемого буровзрывными работами, обрушениями,внезапными выбросами, а также невозможность учета многократных ударныхвоздушных волн и сравнения их количества с заранее заданным числом.Наиболее близким к предлагаемомуявляется электронный счетчик взорвав 35шихся шпуровых зарядов, содержащийпоследовательно соединенные задатчикуровня давления, первичный преобразователь давления (приемник акустических волн), Формирователь импульсныхсигналов и счетчик импульсов (двесчетные декады) выход которого соеди)нен с первым входом первого блокасравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блокачисла импульсов, а выход - с первымвходом логического индикатора (функции трех последних блоков выполняетоператор) 21 .Недостатком известного устройства50является невозможность достоверногообнаружения взрыва метана и угольнойпыли при наличии помех от буровэрывных работ и других источников воздушных ударных волн в горных выработках,55Цель изобретения - повышение точности обнаружения взрыва метана иугольной пыли. 8 2Указанная цель достигается тем,что в устройство для обнаружениявзрыва метана и угольной пыли, содержащее последовательно соединенные задатчик уровня давления, первичныйпреобразователь давления, формирователь импульсных сигналов и счетчикимпульсов, выход которого соединенс первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен свыходом запоминающего блока числаимпульсов, а выход - с первым входомлогического индикатора, введены триггер, второй и третий блоки сравнения,формирователь времени распознавания,Формирователь суммарной длительностиимпульсов и формирователь .импульсауправления, измеритель суммарной длительности импульсов, запоминающийблок длительности импульса и запоми"нающий блок максимального времени замедления детонаторов, причем выходпервичного преобразователя давлениясоединен с входом измерителя суммарной длительности импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего блока сравнения и с вторым входомвторого блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом логического индикатора и входом триггера,выход которого соединен с третьимвходом логического индикатора, приэтом запоминающий блок числа импульсов соединен с одним входом формирователя суммарной длительности импульса, с другим входом которого соединен запоминающий блок длительностиимпульса, а.выход соединен с первымвходом второго блока сравнения, выход запоминающего блока максимальноговремени замедления детонаторов соединен через формирователь импульса управления с управляющим входом логического индикатора и через формирователь времени распознавания - с вторымвходом третьего блока сравнения, выход которого соединен с четвертымвходом логического индикатора.Ва чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство содержит задатчик 1уровня давления с первичным преобразователем 2 давления, выход которогочерез формирователь 3 импульсных сигналов соединен со счетчиком 4 импульсов; подключенным к первому входублока 5 сравнения. К второму входублока 5 сравнения подключен запоминающий блок 6 числа импульсов, а выход соединен с первым входом логического индикатора 7, с третьим входом которого соединен выход триггера 8, вход которого соединен с выходом второго блока 9 сравнения, который соединен с вторым входом логического индикатора 7. Четвертый вход логического индикатора 7 соединен с выходом третьего блока 10 сравнения, к второму входу его подключен выход форми О рователя 11 времени распознавания, вход которого соединен с выходом запоминающего блока 12 максимальноговремени замедления детонаторов и входом формирователя 13 импульса управления, выход которого соединен с управляющим входом логического индикатора 7.Выход первичного преобразователя 2 давления соединен с входом измерителя 14 суммарной длительности импульсов, выход которого подключен к первому входу третьего блока 10 сравнения и второму входу второго. блока 9 сравнения, к первому входу которо го подключен выход формирователя 15 суммарной длительности импульсов, на входы которого включены выходы запоминающих блоков числа импульсов 6 и длительности импульса 16.30Устройство работает следующим образом.Для приведения устройства в исходное состояние по паспорту буровзрывных работ контролируемой выработки35 необходимо опреДелить следующие величины: количество импульсов - п, равное количеству серий взрываний и соответствующее количеству ступеней замедления детонаторов, максимальное время замедления детонаторов - Т, равное времени замедления последнего детонатора серии. Затем в условиях паспорта буро- взрывных работ в контролируемой вы работке проводится несколько пробных взрывов и задатчиком 1 уровня давления выставляется такой уровень срабатывания первичного преобразователял2, что длительность импульса с , вы рабатываемого первичным преобразователем 2, при взрыве одной группы зарядов равна 3-9 мс, Для конкретности дальнейшего описания принимаем паспорт буровзрывных работ, приведен лный ниже и величину ь =3 мс. (Возможность получения длительности импульса 3 мс подтверждается протоколом испытаний, приведенным в настоящем описании).Паспорт буровзрывных работ.Полученные из паспорта буровзрывных работ величины, п=8, Т=120, Г =3 вводятся в соответствующие запоминающие блоки числа импульсов 6, максимального времени замедления детонаторов 12, длительности импульса 16. Уст ройство готово к обнаружению взрыва метана и угольной пыли.Импульс на включение устройства вырабатывается первичным преобразователем 2, который срабатывает при достижении давлением во фронте воздушной ударной волны величины, установленной задатчиком 1 уровня давления.Взрыв метана и угольной пыли создает воздушную ударную волну, длительность положительной фазы которой пре" вышает аналогичную характеристику воздушной ударной волны от взрыва группы зарядов взрывчатого вещества при буровзрывных работах в шахтах в 5-6 раз. Поэтому взрывы взрывчатого вещества при подрыве забоя не фиксируются первичным преобразователем 2 при одновременном возникновении взрыва метана и угольной пыли.Первичный преобразователь 2 преобразует импульс давления в электрический импульс, длительность которого пропорциональна времени действия давления на уровне, установленном задатчиком 1 уровня давления. Электрические импульсы первичного преобразователя 2 поступают в формирователь 3 импульсных сигналов и измеритель 14 суммарной длительности импульсов. Кроме того, при включении устройства запоминающий блок 6 количества импуль. сов задает на вход 11 устройства 5 сравнения и вход формирователя 15 суммарной длительности импульсов число импульсов п, запоминающий блок 16 длительности импульса задает на вход формирователя 15 суммарной длительлности импульсов число , а запоминающий блок 12 максимального времени замедления детонаторов задает в формирователи 11 времени распознавания и управляющего импульса число Т. Формирователь 15 суммарной длительности импульсов формирует на своем выходе число, соответствующее задаваемой суммарной длительности импульсов с и вводит его на входвторого блока 9 сравнения, причем"с/А =асц, мсформирователь 11 времени распознавания формирует на своем выходе число, соответствующее времени распознавания 6 с и вводит его на вход 1 третьего блока 10 сравнения, причемСр =Т+50, мс,формирователь 13 импульса управления начинает отсчет времени и черезвремя, равное с , формирует на своем 10выходе управляющий импульс; которыйпоступает на управляющий вход логического индикатора 7 и определяет момент сравнения величин, поступающихна его входы, 15С формирователя 3 импульсных сигналов импульсы поступают на вход счетчика 4 импульсов и с выхода его по/считанное число импульсов и, соответствующее количеству воздушных ударных 20волн, возникших в зоне установки устройства, поступает на вход 1 блока 5сравнения.Измеритель 14 суммарной длительности импульсов формирует на выходелчисло С сцм, соответствующее суммарНой длительности импульсов, вырабатываемых первичным преобразователем 2лдавления. Число /,см поступает навход 1 второго блока 9 сравнения и 30вход 1 третьего блока 1 0 сравнения.Блок 5 сравнения при пп/ вырабатывает на выходе нулевой сигнал, прип=п имеет на выходе единичный сигнал,случай Оисвидетельствует онеисправ-:З 5ности устройства.л/лБлок 9 сравнения при ссц, 4 "сцм вы.рабатывает на выходе нулевой сигнал,л) лпри сснпл = /см имеет на выходе едилничный сигнал. Так как число/ сцм фор мируется и вводится в блок 9 сравнения после первогоимпульса, то навыходе его формируется нулевой сиглнал. По мере возрастания числа "смс увеличением количества импульсов 45л снастурает момент, когда ссцм = с сми на выходе блока 9 сравнения возникает единичный сигнал, который переводит триггер 8 из нулевого состояния в единичное. При дальнейшем возл5растании сспм на выходе блока, 9сравнения появляется нулевой сигнал,а на выходе триггера 8 сохраняетсяединичный сигнал, свидетельствующийлл лло том, что /сцмссцм(сцм-с 1 м) 5 мс .55Третий блок 10 сравнения пришлец,слсР имеет на выходе нулевой сигнал,при "ь,цмсР имеет на выходе единичный сигнал. Случай когда Г ъ сЭ см Рневозможен, так как через промежутоклвремени сР срабатывает логическийиндикатор 7 и прекращается накопление информации устройством,Устройство обнаружения взрыва метана и угольной пыли вырабатываетна выходе однозначный сигнал в следующих случаях.Воздушные ударные волны образованы взрывами групп зарядов буровзрывных работ. Взрыва метана и угольнойпыли нет.Воздушная ударная волна образована взрывом метана и угольной пыли,возникшем при взрыве первой группызарядов буровзрывных работ или взрывинициирован другим источником (местным нагревом, пожаром, искрой и т.п.)Произошел взрыв метана и угольнойпыли.Воздушные ударные волны образованывзрывами группы зарядов буровзрывныхработ и взрывом метана и угольной пыли, инициированным взрывом одной изгрупп зарядов буровзрывных работ илидругим источником, Произошел взрывметана и угольной пыли.Всздушные ударные волны образованы взрывами группы зарядов буровзрывных работ и взрывом метана и угольной пыли, инициированным последнейгруппой зарядов буровзрывных работили другим источником. Произошелвзрыв метана и угольной пыли.В перечисленных возможных ситуациях на входах блоков 5,9 и 10 сравнения,входах логического индикатора 7 возникают различные сигналы, по которымможно однозначно распознать наличиеили отсутствие взрыва метана и угольной пыли в объеме, контролируемомустройством.Соотношение сигналов на входахлогического индикатора 7 и значениеего выхода приведено в таблице.Из таблицы видно, что предложенноеустройство позволяет распознать взрывметана и угольной пыли, так как любойвозможной комбинации воздушных ударных волн в объеме контроля соответствует определенная комбинация вдвоичном коде на входах логическогоиндикатора 7, На его выходе появляется единичный сигнал при наличии взрыва метана и угольной пыли и нулевойсигнал при отсутствии последнего.Технико-экономический эффект заключается в том, что при ведении гор1104298 Паспорт буровзрывных раоот Таблица 1 Шпуры Величина заТип детонатора и время замедления мс (Т) Суммарная веКоличество Количествоимпульсов,(и) шт. Прием взры- вания ина пура, м ряда,кг шпуров личинашт. заряда,кг Одно 1,2 1,2 временное 1,2 ЭДКЗПМ 0,9 ЭДКЗПИ 1,2 ЭДКЗПМ 0,9 ЭДКЗПМ 0,9 ЭДКЗПМ 3-8 2,2 2,7 9-11 1,8 4,8 12-15 2,2 9,9 16-26 27-31 4,5 1,8 33,34,43,44, 38, 39,35-37, 1, 8 40-,42 0,8 0,9 ЭДКЗПМ 12 1,8 0,9 ЭДКЗПМ 14 12,6 32-45 носпасательных работ на аварийныхучастках шахт применение устройстваобнаружения взрыва метана и угольнойпыли позволит повысить безопасностьработ горноспасателей, прогнозироватьс достаточной степенью точности момент возникновения очередных взрывов. Устройство осуществляет обнаружение взрыва метана и угольной пыли по широкому спектру признаков - относительному давлению в воздушной ударной вблне, длительности действия положительной фазы каждой воздушной ударной волны, их количества, суммарной длительности действия положительных фаз воздушных ударных волн. Действие указанных факторов учитывается за конкретный отрезок времени, отсчет которого начинается с момента появления первой воздушной ударной волны. 1,2 0,6 ЭДКЗ-ОП Устройство содержит систему предварительного задания ожидаемых воздействий внешней среды при отсутствии аварийной ситуации, которая может 5 перестраиваться в зависимости от паспорта буровзрывных работ,За счет использования логическойсистемы распознавания взрыва метана и угольной пыли исключены ложные срабатывания в предлагаемом устройстве, что экономит материалы, применяемые для подавления взрыва, а также повышает вероятность своевременного их применения. Высокая помехозащищен ность устройства позволяет применятьего при введении горноспасательных работ для обнаружения взрыва метана и. угольной пыли в аварийном пространстве выработки, что позволяет значи тельно снизить травматизм среди горноспасателей.1104298 О Таблица 2 Сигналы на входах логическогоиндикатора 1011 индикатора пп" пФп 1 Есть ВМП 1 Есть ВМП д ЛС С л"сумСоотношение чисел на входахблоков сравненияп 1п 1 ппп О 01 О,1 1 1 О 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 О1 Сигнал на вхо де ло" гичес- кого начениеыходногоигнала Нет ВМП Нет ВМП1104298 7 оставитель И.Назаркинаехред М. Гергель Корректор Е. Сирохман едактор А.Ванд ака илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,178/25 Тираж 427 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Р