Способ контроля границы "уголь-порода

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

„„891914

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.03.80 (21) 2905382/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 21 С 35/24

Государственный комнтет

Опубликовано 23.12.81. .Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 28.12.81 (53) УДК 622.232. .72 (088.8) по делам нзобретеннй и открытий

В. Г. Г 1 ."" (72) Авторы изобретения

44Ьэиля

2 22 канатно.

TFXH1fbicCИл ! НБШФТЕкд устилин, М. E. Левитан и Б. Е. Ярыгин

Научно-производственное объединение

«Автоматгормашй (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГРАНИЦЫ «УГОЛЬ-ПОРОДА»

Изобретение предназначено для контроля границы двух твердых сред с последующим воздействием на систему автоматического управления горной машиной в профиле пласта и может быть реализовано в устрой ствах, применяемых в горнодобывающей промышленности при автоматизации добычных механизированных комплексов, струговых агрегатов и других горнодобывающих машин.

Известны способы контроля границы «по- то рода-уголь», основанные на преобразовании упругих волн, возникающих в разрушаемом материале при взаимодействии с ним исполнительного органа, в электрические сигналы с последующей обработкой электрических сигналов и определением момента вре- 1 зания исполнительного органа во вмещающие породы (1).

Одним из известных способов является способ контроля границы «уголь-порода», основанный на преобразовании упругих волн, возникающих в разрушаемом материале при взаимодействии с ним исполнительного органа, в электрические сигналы с последующим сравнением этих сигналов при измерении упругих волн в почве, кровле пласта и в пласте полезного ископаемого.

Наиболее близким. к данному способу является способ контроля границы «угольпорода», основанный на преобразовании упругих волн, возникающих при взаимодействии исполнительного органа горной машины с разрушаемым материалом, в электрический сигнал и последующим его сравнении с заданным значением для определения момента врезания исполнительного органа во вмещающие породы, контролируя при этом соотношение амплитуд сигналов .двух различных частот, отличающихся в 3 — 4 раза.

Способ отличается тем, что соотношение амплитуд сигналов определяют по формуле к= — —.

А

Аа где К - соотношение амплитуд сигналов двух различных частот;

А, — амплитуда сигнала меньшей частоты;

А — амплитуда сигнала большей часа стоты (2).

Однако в известном способе амплитуда сигналов зависит от побочных факторов

891914 за счет изменения расстояния между исполнительным органом и датчиками в процессе работы добычной машины, за счет изменения качества акустического контакта между, например, основанием секций крепи и вмещающими боковыми породами, за счет изменения крепости вмещающих пород как в разных лавах, так и по длине одной,а также и другие факторы. Проводят аналоговую обработку амплитуд сигналов, что снижает точность вычислений и усложняет техническую реализацию способа.

Цель изобретения — повышение точноCTH КО !TPO 1ß.

Поставленная цель достигается тем, что выделяют частоты, характеризующие основное колебание и его высокочастотное заполнение, генерируют заданную опорную частоту, а момент врезания исполнительного органа во вмещающие породы определяют из сООтношения ч

А также тем, что соотношение частот сигналов определяют по формуле

K=

Г

Г2- 1+ а

К. — соотношение частот; гастота основного колебания; р заполнение основной частоты; р" генерируемая опорная частота.

11редлагаемый способ состоит из следующих операций: преобразование упругих волн, возникающих при взаимодействии исполнительного органа горной машины с разрушаемым материалом в электрический сигнал; сравнение электрического сигнала с заданным значением для определения момента врезания; выделение частоты, характеризующей основное колебание; выделение частоты, характеризующей высокочастотное зпполнс ние основной частоты; генерирован Hp заданной опорной частоты; определенис соотнош llHH частот; определение по соотношению частот момента врезания исполнительного органа во вмещающие породы, например, р помощью порогового устройства.

Течение технологического процесса выемки угля можно характеризовать не одним параметром, а несколькими, например, двумя частотами, лежащими в различных частях контролируемого диапазона. В частности, при сейсмоакустическом или акустическом контроле границы «уголь-порода» можно выделять огибающую и ее высокочастотное заполнение, возникающие при обработке резцами вмещающих пород. Соотношение частот, характеризующее резание породы, определяется по формуле

К=

Г2 Р1+ Г где К - соотношение частот; р — гастота основного колебания;

1 высокочастотное заполнение ос2 новной частоты;

à — генерируемая частота. Определяющая диапазон изменения величины.

Для определения отношения частот вы5 деляют с помощью фильтров сигналы частоты Fl, характеризующей основное колебание, и частоты Г2 — характеризующей высокочастотное заполнение импульсов частоты Г1 и по отношению частот определяют момент врезания исполнительного органа машины в породу, найример, с помощью порогового устройства, реагирующего на величину К.

Величина К определяется из следующих соотношений: Fo — — F, + F2 —: —, вая, что F2 — — F, и Fo — — О, получаем К = l.

1 2 К

15 ° Измеряемые частоты F и F2 связаны с известнойй г o ..

KF1+ (1 K) F2 KFo.

Из этого равенства видно, что при малых К = О можно контролировать только наличие F2, а при К = l — только Fl. Крайние случаи соответствуют двум алгоритмам обработки сигналов:

К=Π— измеряют только высокочастотную

25 составляющую и по ее наличию определяют начало врезания в породу;

К= l — измеряют только низкочастотную часть сигнала (касание резца породы).

В случае К = О высокочастотная состав30 ляющая маскируется другими колебаниями, возникающими при работе конвейера, электродвигателей, редукторов и не может однозначно определять начало резания породы.

В случае К = 1 низкочастотная составляющая маскируется ударами и сколами

351риреза1иугляиакженеможеодозначно служить показанием начала резания породы.

Если принять О (К <1, то этим самым можно значительно повысить информативность обработанных сигналов. Так, при

40 К=05

0,5F1 + 0,5F2 —— 0,5Г() или F1+F2 — — Fo.

Алгоритм обработки сигналов: генерируют частоту Fo, определяют наличие час45 тоты Fl, если «да» то:.измеряют частоту F2

2> сравнивают г2 и Fo если F2 — — Fo то «порода».

Если К = 0,2, то: 0,2F1+ 0,8F2 —— 0,2F о или: Fl+4Fz — — FoАл горитм обработки сигналов: генери5р руют частоту 4Fo и т. д.

Таким образом, видно, что меняя частоту генерации Fo можно найти в каждом конкретном случае наиболее информативный порог.

На чертеже дана блок-схема, реализую5s щая данный способ.

Устройство состоит из сейсмодатчиков I, укрепленных в основаниях секций 2 крепи.

Каждый из сейсмодатчиков соединен с од8919!4 ним из усилителей 3, который при помо1ци коммутирующих устройств 4 подсоединен к линии передачи 5 сигнала на штрек. Сигнал, проходящий на штрек, выделяется на соответствующих частотах с помощью блоков 6 и 7, например фильтров. Наличие сигнала с частотой F1 определяет блок 8 (усилитель), который дает разрешение на работу блока 9, где сравниваются частоты

Fy и Fp, которые генерируются в блоке 10 (генератор). Если Г2>ГО, то сигнал поступает в выходной блок 1!.

В качестве коммутационных устройств применяются, например, магнитоуправляемые контакты, соединенные с электромагнитным реле. Воздействие на магнитоуправляемые контакты осуществляется магнитом, установленным, например, на горной машине, При приближении исполнительного органа к сейсмодатчику 1 на определенное расстояние коммутирующее устройство 4 подключает выход усилителя 3 этого сейсмодатчика к линии передачи 5, сигналы от которого поступают в блоки 6 и 7, например фильтры.

При входе исполнительного органа в зону действия следующего сейсмодатчика коммутирующее устройство последнего подключает выход его усилителя 3 к линии передачи 5, а усилитель 3 предыдущего сейсмодатчика отключается от линии передачи.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными преимущество, которое заключается в том, что при изменении расстояния между исполнительным органом и сейсмодатчиком или изменении качества акустического контакта секций крепи с горным массивом, а также при изменении крепости вмешающих пород, сохраняется неравенство F<> Fp.

Таким образом, технико-экономический эффект способа определения границы «угольпорода» заключается в простоте его технической реализации и в воэможности легко (оперативно) регулировать порог отношения высокочастотных и низкочастотных составляющи х измеряемого си гнал и. В последнем случае порог отношения изменяется путем изменения опорной частоты. Ilu сравнению с известным способом кроме упрощения аппаратуры значительно повышается точность измерений и надежность всего устройства, Формула изобретения

1. Способ контроля границы «уголь-порода», основанный на преобразовании упругих волн, возникающих при взаимодействии исполнительного органа горной машины с разрушаемым материалом, в электрический сигнал и последующим его сравнением с заданным значением для определения момента врезания исполнительного органа во вмещающие породы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выделяют частоты, характеризующие ос20,новное колебание и его высокочастотное заполнение, генерируют заданную опорную частоту, а момент врезания исполнительного органа во вмещающие породы определяют из соотношения частот.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что соотношение частот сигналов определяют по формуле

30 где К - соотношение сигналов; — частота основного колебания, Гц;

1 р - заполнение основной частоты, Гц;

Г - генерируемая опорная частота, Гц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 145504, кл. Е 21 D 5/00, !96!.

2. Авторское свидетельство СССР

40 № 585287, кл. Е 21 С 35/24, 1975 (прототип).

Составитель Н. Чижикова

Редактор A. Козориз Техред А. Бойкас Корректор Н. Стен

Заказ! I l73/46 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н . открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5 филиал ППП юПатентэ, r. Ужгород, ул. Проектная, 4