Устройство обнаружения взрыва метана и угольной пыли

Устройство обнаружения взрыва метана и угольной пыли

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВА МЕТАНА И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ, содержащее последовательно соединенные задатчик уровня давления, первичный преобразователь давления, формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока числа импульсов, а выход - с первым входом логического индикатора, отличающеес я тем, что, с целью повьшения 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 входом триггера, выход которого соединен с (Л третьим входом логического индикатора , при этом запоминающий блок числа с импульсов соединен с одним входом формирователя суммарной длительности 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 .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (10 (5р Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3577 149/22 — 03 (22) 08.04.83 (46) 23.07.84 Бюл. N -27 (72) Б.Н.Буханец, В.П.Жаринов, Ф.Ф.Земляков и M.Ê.Ïåñîöêèé (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела и Государственный Макеевский ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 622.81(088.8) (56) 1, "Радуга". Каталог. Воронежское ОКБА HII0 "Химавтоматика", Северодонецк, ВНИИ ТБХП, 1980, с. 1 — 16.

2. Исаев В.П. и Гурин A.À. Электронный счетчик взорвавшихся шпуровых зарядов . — "Безопасность. труда в про мышленности", 1980, У 7, с. 27 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ B3pb1BA МЕТАНА И УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ, содержащее последовательно соединенные задатчик уровня давления, первичный преобразователь давления, формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов, выход которого соединен с первым вхо- дом первого блока сравнения, второй вход 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 входом Я триггера, выход которого соединен с третьим входом логического индикатора, при этом запоминающий блок числа импульсов соединен с одним входом формирователя суммарной длительности 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.

Ф 110429

Изобретение относится к горной промышленности, преимущественно к об. наружению аварийных ситуаций в шахте, возникающих при взрывах и других авариях, связанных с образованием воздушных ударных волн и может быть использовано в устройствах аварийной сигнализации о взрывах метана и угольной пыли при наличии помех от буровзрывных работ и других источни- 1О ков воздушных ударных волн, а также для приведения в действие системы подавления взрывов или устройств, ослабляющих разрушающее действие воздушных ударных волн. 15

Известны устройства для обнаружения взрывов, применяемые в автоматических системах подавления взрывов, в технологическом оборудовании включающие первичный преобразователь дав- эб ления, логический блок который сеоим выходным сигналом приводит в действие систему подавления взрывов и сигнализацию (1) .

Недостатками устройств являются невозможность отличить взрыв метана и угольной пыли от любого другого импульса давления, вызываемого буровзрывными работами, обрушениями, внезапными выбросами, а также невозможность учета многократных ударных воздушных волн и сравнения их количества с заранее заданным числом.

Наиболее близким к предлагаемому является электронный счетчик взорвав35 шихся шпуровых зарядов, содержащий последовательно соединенные задатчик уровня давления, первичный преобразователь давления (приемник акустических волн), формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов (две счетные декады) выход которого соеди) нен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока числа импульсов, а выход — с первым входом логического индикатора (функции трех последних блоков выполняет оператор) (21 .

Недостатком известного устройства

50 является невозможность достоверного обнаружения взрыва метана и угольной пыли при наличии помех от буровэрывных рабат и других источников воздушных ударных волн в горных выработках.

Цель изобретения — повышение точности обнаружения взрыва метана и угольной пыли.

8 2

Указанная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения взрыва метана и угольной пыли, содерmagee последовательно соединенные задатчик уровня давления, первичный преобразователь давления, формирователь импульсных сигналов и счетчик импульсов, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом запоминающего блока числа импульсов, а выход — с первым входом логического индикатора, 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 входом триггера, выход которого соединен с третьим входом логического индикатора, при этом запоминающий блок числа импульсов соединен с одним входом формирователя суммарной длительности 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.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит задатчик 1 уровня давления с первичным преобразователем 2 давления, выход которого через формирователь 3 импульсных сигналов соединен со счетчиком 4 импульсов; подключенным к первому входу блока 5 сравнения. К второму входу блока 5 сравнения подключен запоминающий блок 6 числа импульсов, а вы1 104298 ход 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- 10 рователя 11 времени распознавания, вход которого соединен с выходом запоминающего блока 12 максимального времени 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 которого подключен выход формирователя 15 суммарной длительности импульсов, на входы которого включены выходы запоминающих блоков числа импульсов

6 и длительности импульса 16.

Устройство работает следующим образом.

Для приведения устройства в исходное состояние по паспорту буровзрывных работ контролируемой выработки

35 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 буровзрывных работ в контролируемой выработке проводится несколько пробных взрывов и задатчиком 1 уровня давления выставляется такой уровень срабатывания первичного преобразователя и

2, что длительность импульса с, вы- Ы рабатываемого первичным преобразователем 2, при взрыве одной группы зарядов равна 3-9 мс. Для конкретности дальнейшего описания принимаем паспорт буровзрывных работ, приведен-55 л ный ниже и величину „ =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 rpyhпы 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 импульсов задает на вход Il устройства 5 сравнения и вход формирователя 15 суммарной длительности импульсов число импульсов п, запоминающий блок 16 длительности импульса задает на вход формирователя 15 суммарной длительи ности 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 вход 1 второго блока 9 сравнения, причем

1104298

Фл л с ц =а ° с„, мс.

Формирователь 11 времени распознавания формирует на своем выходе число, соответствующее времени распознавания 6р и вводит его на вход ll тре- 5 тьего блока 10 сравнения, причем ср =T+50

Формирователь 13 импульса управления начинает отсчет времени и через время, равное с, формирует на своем 1О выходе управляющий импульс; который поступает на управляющий вход логического индикатора 7 и определяет момент сравнения величин, поступающих на его входы. t5

С формирователя 3 импульсных сигналов импульсы поступают на вход счетчика 4 импульсов и с выхода его по/ считанное число импульсов и, соответствующее количеству воздушных ударных 20 волн, возникших в зоне установки устройства, поступает на вход 1 блока 5 сравнения.

Измеритель 14 суммарной длительности импульсов формирует на выходе л I число С с м, соответствующее суммарНой длительности импульсов, вырабатываемых первичным преобразователем 2

n давления. Число /,с„ц поступает на вход 1 второго блока 9 сравнения и ЗО вход ) третьего блока 10 сравнения.

Блок 5 сравнения при п п/ вырабатывает на выходе нулевой сигнал, при

n=n имеет на выходе единичный сигнал, случай 1<я свидетельствует онеисправ-:35 ности устройства. и< л

Блок 9 сравнения при сс „„ со„„ вы-рабатывает на выходе нулевой сигнал, и при ьс м = сспм имеет на выходе едиnl ничный сигнал. Так как числоссцм фор-4О мируется и вводится в блок 9 сравнения после первого импульса, то на выходе его формируется нулевой сиги< нал. По мере возрастания числа с с увеличением количества импульсов 45 л с настурает момент, когда сс„м = с м и на выходе блока 9 сравнения возникает единичный сигнал, который переводит триггер 8 из нулевого состояния в единичное. При дальнейшем вози<

5 растании сспм на выходе блока, 9 сравнения появляется нулевой сигнал, а на выходе триггера 8 сохраняется единичный сигнал, свидетельствующий

nt и nI n о том, что /сцм ссцм (с сцм -4с,1м )> 5 мс ..

Третий блок 10 сравнения при сс „с л p имеет на выходе нулевой сигнал, при 2,ц„ р имеет на выходе единичный сигнал. Случай когда с

1 с м р невозможен, так как через промежуток и времени ср срабатывает логический индикатор 7 и прекращается накопление информации устройством.

Устройство обнаружения взрыва метана и угольной пыли вырабатывает на выходе однозначный сигнал в следующих случаях.

Воздушные ударные волны образованы взрывами групп зарядов буровзрывных работ. Взрыва метана и угольной пыли нет.

Воздушная ударная волна образована взрывом метана и угольной пыли, возникшем при взрыве первой группы зарядов буровзрывных работ или взрыв инициирован другим источником (местным нагревом, пожаром, искрой и т.п.)

Произошел взрыв метана и угольной пыли.

Воздушные ударные волны образованы взрывами группы зарядов буровзрывных работ и взрывом метана и угольной пыли, инициированным взрывом одной из групп зарядов буровзрывных работ или другим источником. Произошел взрыв метана и угольной пыли.

Воздушные ударные волны образованы взрывами группы зарядов буровзрывных работ и взрывом метана и угольной пыли, инициированным последней группой зарядов буровзрывных работ или другим источником. Произошел взрыв метана и угольной пыли.

В перечисленных возможных ситуациях на входах блоков 5,9 и 10 сравнения, входах логического индикатора 7 возникают различные сигналы, по которым можно однозначно распознать наличие или отсутствие взрыва метана и угольной пыли в объеме, контролируемом устройством.

Соотношение сигналов на входах логического индикатора 7 и значение его выхода приведено в таблице.

Из таблицы видно, что предложенное устройство позволяет распознать взрыв метана и угольной пыли, так как любой возможной комбинации воздушных ударных волн в объеме контроля соответствует определенная комбинация в двоичном коде на входах логического индикатора 7. На его выходе появляется единичный сигнал при наличии взрыва метана и угольной пыли и нулевой сигнал 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

Количество импульсов, (n) шт.

Прием взрывания ина пура, м ряда, кг личина заряда-, кг шпуров шт.

Одно- 2

1,2

1,2 временное

1,2 ЭДКЗ-15 ПМ

0,9 ЭДКЗ-30 ПМ

1,2 ЭДКЗ-45 ПМ

0,9 ЭДКЗ-60 ПМ

0,9 ЭДКЗ-80 ПМ

7,2

3-8

2,2

2,7

9-1 1

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

I0,8

0,9 ЭДКЗ-100 ПМ

1,8 0,9 ЭДКЗ-120 IIM

12,6

32-45 носпасательных работ на аварийных участках шахт применение устройства обнаружения взрыва метана и угольной пыли позволит повысить безопасность работ горноспасателей, прогнозировать с достаточной степенью точности момент возникновения очередных взрывов.

Устройство осуществляет обнаружение взрыва метана и угольной пыли по широкому спектру признаков — относительному давлению в воздушной ударной волне, 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.

3а счет использования логической системы 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 помехозащищенность устройства позволяет применять его при введении горноспасательных работ для обнаружения взрыва метана и. угольной пыли в аварийном пространстве выработки, что позволяет значи20 тельно снизить травматизм среди горноспасателей.

1104298!

Таблица 2

Сигналы на входах логического индикатора

lH t7

1 11 индика тора п>п"

ngn

1 Есть ВМП

1 Есть ВМП л

Lel3hl с 4Р лI с "сум л л с м "с м п п

A л

"С1в =сР сл с cci3N счм

О О 1

Нет ВМП л л

"с м = с9м

n=n

n nl с 1м с "счм

Л< л с м р

n с м с м и I с с м р п>п

ФМ х х О

Не закончилось х х время распознавания

М

BM1I — взрыв метана и угольнои пыли; х — любое значение сигнала.

Соотношение чисел на входах блоков сравнения ( и 1

nkn

nvn

О О

1 О, 1 1

1 О

О О

0 1

О 1

0 1

1 1

Сигнал на вхо де логического начение

ыходного игнала

Нет BMII

Нет BMII.1104298

Составитель И.Назаркина

Редактор А.Шандор ТехредМ.Гергель Корректор Е - СиРохман

Заказ 5178/25 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4