CC BY
97
УДК 622.333.007.5
Э.С.Лапин, А.Г.Бабенко, С.Э.Лапин
ПРИНЦИПЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ И
АВТОМАТИКИ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Введение
Одной из основных проблем, существующих на предприятиях с подземной добычей полезных ископаемых, остается обеспечение контроля и управления безопасностью ведения горных работ. Большинство из используемых в настоящее время систем газового контроля и защиты, телеизмерения, телесигнализации, телеуправления и шахтной автоматики, обеспечивающих выполнение всех задач контроля и управления, были разработаны и внедрены более 20 лет назад. В настоящее время на шахтах используются системы "Метан" для реализации задач автоматического газового контроля (АГК) и защиты (АГЗ), "Ветер 1М" для централизованного диспетчерского управления технологическим оборудованием и аппаратами электроснабжения, АУК для автомагическою управления конвейерами, АПТВ, УКАВ, ВАВ и другие системы для автоматизации проветривания, водоотлива и т.д.
Система "Метан" состоит из наземной стойки приема информации (СПИ) и до 24 подключаемых к ней подземных аппаратов сигнализации (АС), к каждому из которых может быть подключено до трех датчиков концентрации метана. Каждый датчик может быть использован как источник аналогового сигнала о концентрации метана и как источник дискретного сигнала, свидетельствующего о превышении в точке измерения заданной предельной концентрации. Каждый АС может передавать на наземную стойку один аналоговый и три дискретных сигнала. В системе используются токовые сигналы 0...5 мА для передачи результата аналогового измерения с наложенными на него сигналами напряжения 80... 500 мВ и частотами 14, 20, 26 кГц для передачи дискретных сигналов, что позволяет уплотнить каналы езязи и по двум проводам передавать информацию от трех датчиков. Подземная аппаратура системы "Метан" запитывастся от местных источников электроэнергии, что не позволяет обеспечить контроль газового состояния в аварийных ситуациях, для которых характерны отсутствие электроснабжения в горных выработках и высокие концентрации метана, которые могут превышать, как показала практика, максимально возможные для датчиков системы "Метан" (2.5 %) в нескслько раз.
Система "Ветер" и ее модификации позволяют реализовать централизованный контроль и управление различным оборудованием с помощью наземного пульта управления (ПУ), к которому могут быть подключены до 10 подземных контрольных пунктов (КП). Каждый КП обеспечивает
20
«ех-12ч\ на поверхность семи и с поверхности под землю трех дискретных сигналов Сигналы, хсс-иваемые с поверхности под землю, используются как команды управления. В системе Тэстео" уплотнение каналов связи между ПУ и КП достигается за счет периодического ■■с-^овательного опроса КП. т.е. за счет их временного мультиплексирования.
Все остальные используемые на шахтах системы автоматики являются локальными, но ш*эот интерфейс с системой "Ветер", что позволяет строить на их основе системы диспетчерского ■шггроля и управления, и в некоторых случаях с аппаратами сигнализации системы "Метан' для асес лечения газовой защиты Так, например, для проветривания тупиковых выработок ■СП01ь?\-ется аппаратура АПТВ, применять которую необходимо с. контрольными пунктами октемы "Ветер" и аппаратами сигнализации системы "Метан".
Известны зарубежные шахтные информационно-управляющие системы (ШИУС) [1-4,6-8], ■вторые обеспечивают решение следующих задач: контроль газового состава рудничного воздуха
■ скорости его движения; контроль и управление вентиляционным (вентиляторы, шлюзы) и технологическим оборудованием (комбайны, конвейеры), системами электро- и пневмоснабжения. ШИУС объединяют в себе функции систем автоматической газовой защиты и контроля,-хггоматического проветривания тупиковых выработок, автоматического управления конвейерами, телеуправления и телесигнализации. Особое место занимают интегрированные системы контроля
■ > правления, которые, кроме перечисленных функций, обеспечивают управление всем циклом производства от прохолки выработок до отгрузки готовой продукции. Такие системы автоматизируют подавляющее большинство процессов, включая состояние противопожарной системы, подготовку' воды, орошение и т.п., контролируют положение и техническое состояние механизированной крепи, проходческих, добычных комбайнов, транспортных средств и обеспечивают раннее распознавание пожаров, контроль и оптимизацию потребления электроэнергии, управление транспортными системами, оптимизацию добычи полезного ископаемого, учет персонала, организацию труда и т.д.
Очевидно, что ШИУС, используемые для обеспечения безопасности ведения горных работ, должны соответствовать действующим нормативным документам. Правила безопасности в угольных шахтах (5) определяют ПДК для пыли, оксида углерода, оксида и диоксида азота, сернистого ангидрида, сероводорода, что делает желательным постоянный контроль этих газов, максимально и минимально возможные скорости воздуха для различных выработок Там же сформулированы требования централизованного контроля положения вентиляционных дверей и состояния вентиляторных установок, постоянного ведения книги учета рабсты вентиляторных установок, книги замера метана и учета загазирования (углекислого газа), вентиляционного журнала Также требуется производить расчет расхода воздуха и депрессии, проверку устойчивости проветривания и расчет вентиляции, должен осуществляться прогноз прорывов метана, контроль за ранними признаками самонагревания (самовозгорания) угля. Все это требует
21
гл.урлни метана, оксидов и диоксидов углерода и азота, кислорода, водорода, -г-сгс.: сводов. температуры, влажности и скорости воздуха, проведения дспрессионных съемок и тл
Действующие правила требуют постоянного контроля только содержания метана и в некоторых случаях скорости воздуха, все остальные параметры могут контролироваться периодически. Можно предположить, что правила написаны с учетом ограничений, накладываемых техническими характеристиками существующих средств аэрогазового контроля. Кроме того, известные методы и алгоритмы оценки и прогноза состояния горно-технологического объекта и безопасности горных работ ориентированы на использование устаревшего оборудования н в большинстве случаев не соответствуют современному уровню развития науки и техники. Научными коллективами России и других стран разработаны, но не используются из-за отсутствия или ограниченности технических средств "развитые" алгоритмы газового контроля, защиты (динамические, вероятностные и т.п.), управления и прогноза. Разработка новых методов и алгоритмов затруднена также из-за отсутствия необходимого количества априорной информации.
В силу морального и физического износа эксплуатируемых в настоящее время систем, расположения заводов - изготовителей за пределами России, а также невозможности выполнения с их помощью новых задач, выдвигаемых руководством угольных предприятий, и решения на современном уровне задач обеспечения безопасности возникает актуальная проблема развития, модернизации действующих шахтных информационных и управляющих систем, пути решения которой предлагаются авторами статьи.
Особенности и цели модернизации
Перечислим основные характеристики используемых в настоящее время систем аэрогазового контроля, телеуправления, телеизмерения и телесигнализации и шахтной автоматики.
1. Основной функциональной характеристикой используемых в настоящее время систем является их узкая специализация, которая определена используемой элементной базой и схемотехническими решениями. Так, система "Метан" обеспечивает только контроль концентрации метана в горных выработках, газовую защиту электрооборудования в этих выработках и одностороннюю передачу информации в диспетчерскую, АПТВ - только местное автоматическое управление проветриванием тупиковых выработок, АУК - только местное автоматическое управление конвейерами и т.д. Система "Ветер" может подключаться к другим техническим средствам, т.к. по существу представляет собой лишь средство двунаправленной передачи информации.
2. Алгоритмы контроля и работы объектов реализуются на схемотехническом уровне, т.е. в виде релейных и электронных аналоговых схем, что принципиально ограничивает вычислительную мощность существующих систем и возможность изменения их алгоритмического обеспечения В некоторых системах предусмотрена возможность изменения только параметров в неизменных алгоритмах контроля и управления, таких, как пороги срабатывания защит, выдержки времени и т.п.
3. Для большинства систем характерна двухуровневая структура (рис.1), основанная на использовании одного наземного устройства (СПИ в системе «Метан» или ПУ в системе «Ветер»), к которому подключено несколько подземных концентраторов сигналов (АС системы «Метан» или КП системы «Ветер»), к каждому из которых в свою очередь подключается несколько источников и приемников информации В рассматриваемых системах обработка информации и выработка сигналов противоаварииного управления происходит на месте измер-ения, т.е. в горных выработках, однако информация, собираемая на наземных устройствах, не подвергается обработке и по существу, не используется для решения задач идентификации и прогноза и предотвращения опасных геодинамических явлений и пожароопасности. Двухуровневая структура для специфических условий подземных горных работ до сих пор не потеряла свою актуальность, о чем свидетельствуют публикации, описызающие современные компьютерные системы шахтной автоматики [1-4, 6-8], подавляющее большинство из которых также являются двухуровневыми.
4. Время создания, элементная база и двухуровневая структура предопределили схемотсхничсскис решения, которые были положены в основу средств передачи информации, -это токовые и частотные сигналы с частотным уплотнением каналов связи или их временным мультиплексированием. При этом по линиям связи передаются аналоговые или дискретные сигналы, но не цифровые коды, что принципиально ограничивает их пропускную способность. В современных компьютерных системах используются более совершенные цифровые технологии передачи информации.
гнс. I. 1 иповач структура двухуровневой системы (КС - концентраторы сигналов и устройства обработки информации)
5. Системы являются "закрытыми", т.е. они не обладают информационной совместимостью друг с друтом, исключением, с оговорками, можно считать систему "Ветер", которая позволяет передавать лишь дискретные сигналы. Также действующие системы не совместимы с современными компьютерными информационными системами, что не позволяет использовать собираемую информацию для эффективного управления производством и решения задач идентификации и прогноза опасных гсодинамических явлений и пожароопасности.
6. До сих пор существующие технические средства позволяли создавать достаточные с-точки зрения требований обеспечения безопасности, но ограниченные по функциональным возможностям системы контроля, защиты и управления Можно предположить, что действующие системы в силу своей технической отсталости становятся препятствием на пути разработки и внедрения новых алгоритмов контроля, управления и-обеспечения безопасности горных работ.
На основании вышеизложенного можно определить цели модернизации: выполнение су ществующих требований действующих нормативных документов и возможность реализации перспективных требований без изменения технической базы систем, т.е. обеспечение возможности дальнейшей модернизации; минимизация состава технических средств, реализующих типовые функции систем аэрогазового контроля, телеуправления, телеизмерения, телесигнализации и шахтной автоматики и гарантирующих выполнение требований безопасной эксплуатации шахты; обеспечение лиц, принимающих оперативные решения в аварийной обстановке достоверной информацией, что на практике означает наличие независимого бесперебойного электроснабжения систем аэрогазового контроля и применение датчиков метана с диапазоном до 100 %; возможность накопления данных для создания информационной основы построения систем идентификации и прогноза опасных геодинамических явлений и пожароопасности.
Для оценки различных вариантов модернизации можно использовать следующие критерии: степень соответствия декларированным целям модернизации; минимизацию стоимости технических, программных средств и затрат на переобучение обслуживающего персонала; оптимизацию сроков проведения модернизации.
Варианты модернизации
Можно предложить несколько возможных вариантов модернизации действующих в настоящее время систем аэрогазового контроля Модернизации могут подвергаться следующие элементы, характерные для двухуровневой структуры (см.рис 1): источники и приемники информации (датчики и исполнительные устройства), подземные концентраторы сигналов, системы передачи информации, наземная аппаратура.
Модернизация может касаться технического, алгоритмического, организационного и нормативного обеспечения. Также важными являются временные характеристики модернизации -модернизация может быть единовременной или постепенной.
24
Кроме того, необходимо определить функции, которые должна выполнять «слернизированная ШИУС. Можно говорить о системе с минимальным и максимальным ■еречнем функций. "Минимальная" система должна обеспечивать: мониторинг параметров шахтной атмосферы и микроклимата; автоматическую газовую защиту; мониторинг состояния основного и вспомогательного технологического оборудования, систем электроснабжения, -идроснабжения и пневмоснабжения; местное и централизованное, ручное, автоматизированное и автоматическое управление основным и вспомогательным технологическим оборудованием, системами электроснабжения, гидроснабжения и пневмоснабжения (проветривание тупиковых еыработок, управление водоотливом, конвейерными, калориферными, вентиляционными установками и т.д.); отображение и хранение информации о состоянии контролируемого горно-технологического. объекта.
"Максимальная" система должна обеспечивать выполнение функций "минимальной" и дополнительно: контроль положения и технического состояния механизированной крепи, проходческих, добычных комбайнов и транспортных средств, местное и централизованное \ правление всеми технологическими процессами добычи угля; мониторинг состояния угольных пластов, горного давления и смещения горных пород; мониторинг состояния выработанного пространства; прогнозирование пожаро-, взрыво-, ударо- и выбросоопасности; контроль и оптимизацию потребления электроэнергии, управление транспортными системами, оптимизацию добычи угля; учет и контроль положения персонала; голосовую связь с подземными пунктами и т.д.
Очевидно, что реализация "минимальных" систем не вызывает технических и организационных трудностей, создание "максимальных" связано со значительными капитальными вложениями, обусловленными необходимостью оснащения технологического оборудования встроенными микропроцессорными устройствами, разработкой новых датчиков, систем контроля положения оборудования, шахтеров и т.д. Решение задач идентификации, прогнозирования и оптимизации также требует значительных финансовых и временных ресурсов. Поэтому целесообразным представляется использование систем, реализующих минимальный перечень функций, с постепенным и постоянным расширением их перечня за счет разработки новых технических средств, алгоритмов обработки информации, организационного и нормативного обеспечения.
Первый вариант модернизации основан на использовании существующей системы передачи информации, подземных концентраторов сигналов и наземной аппаратуры и заключается в расширении перечня контролируемых параметров. Для подключения к существующим подземным концентраторам сигналов (например, аппаратам сигнализации для системы "Метан") могут быть разрабстаны новые или модифицированы существующие датчики оксида углерода, водорода, кислорода, давления, влажности и т.д., которые должны
25
соответствовать электрическим параметрам существующих подземных концентраторов сигналов, при этом сами подземные элементы и системы связи остаются без изменения. К недостаткам такого варианта можно отнести: наличие ограничений на количество контролируемых параметров из-за малой информационной емкости подземных концентраторов сигналов; сохранение узкой специализации модернизируемых систем, т.е. необходимость использования различных технических средств для функций шахтной автоматики; невозможность реализации новых алгоритмов контроля и управления; невозможность работы в аварийных ситуациях при исчезновении Электроснабжения горных выработок; информационная "закрытость". Однако этот вариант характеризуется расширением перечня контролируемых параметров, минимальной стоимостью технических средств и затратами на обучение, отсутствием изменений в организационной структуре служб эксплуатации и новых нормативных документов. Кроме этого, такая модернизация может проводиться перманентно.
Второй вариант основывается на предыдущем и заключается не только в модернизации источников информации, но и использовании наземного компьютерного комплекса с устройствами интеграции существующих телеметрических систем в единый шахтный информационно-управляющий компьютерный комплекс, при этом системы передачи информации остаются без изменения. Этот вариант имеет все достоинства и все недостатки первого, кроме информационной "закрытости". Второй вариант требует изменения нормативных документов, связанных с использованием компьютерной техники для отображения и хранения информации.
Третий вариант модернизации состоит в полной и единовременной замене существующих телеметрических и локальных автоматических систем на компьютерные многофункциональные информационно-управляющие системы, заключающейся в установке всего комплекса аппаратуры современной ШИУС и одновременном демонтаже действующей системы Этот вариант обладает серьезными недостатками. Его высокая стоимость и необходимость приостановки горных работ делает этот вариант практически не реализуемым для большинства работающих угольных предприятий Вариант также требует быстрого перехода всего обслуживающего персонала на принципиально новые технические средства, а управленческого персонала - на новый уровень систем шахтной автоматики и информационного обеспечения. Такая модернизация требует организационной и нормативной поддержки, однако позволяет минимизировать состав технических средств систем аэрогазового контроля и шахтной автоматики, предоставляет возможность постоянного расширения функций системы за счет использования новых датчиков, исполнительных устройств, алгоритмов контроля и управления, обладает информационной открытостью и возможностью ее встраивания в информационные системы угольных шахт, объединений. Применение этого варианта целесообразно для вновь строящихся объектов Возможна также модификация этого варианта, отличающаяся постепенной заменой телеметрических систем на компьютерные многофункциональные информационно-управляющие.
26
При этом на первом этапе устанавливается наземный комплекс аппаратуры, далее происходит постепенная и последовательная установка ее подземных элементов на вновь вводимых участках и одновременный демонтаж устаревшей системы на отработанных участках. К недостаткам следует сгнести невозможность использования информации от . существующих аэрогазовых и телеметрических систем и необходимость одновременной работы и обслуживания двух разных систем: устаревшей и новой. Модернизацию можно осуществлять поэтапно по мере накопления денежных средств.
Наилучшие варианты модернизации существующих систем основаны на последовательном переходе от действующих систем к компьютерным, заключающемся в первоначальном использовании информации от действующих систем и постепенной замене с> шествующей аппаратуры на новую. На первом этапе происходит модернизация наземной аппаратуры, сопровождающаяся установкой наземного компьютерного вычислительного комплекса и устройств интеграции телеметрических систем с ним (рис.2,а). Наземный вычислительный комплекс является верхним уровнем будущей современной ШИУС, но уже на первом этапе могут быть реализованы функции прогноза опасных геодинамических явлений на основе алгоритмов, закладываемых в систему динамической и статистической обработки данных, реализуемую прикладным программным обеспечением. Алгоритмы прогноза основываются на комплексном исследовании горно-технологического объекта с использованием различных первичных средств отбора информации: двухдиапазонных датчиков концентрации метана, оксида углерода, кислорода, водорода, предельных углеводородов, датчиков сксрости воздушного потока, датчиков состояния технологического оборудования и т.д.. Второй этап заключается в постепенной последовательной замене подземной аппаратуры работающих систем на элементы современной ШИУС, состоящие из минимального набора первичных средств контроля шахтной атмосферы и подземного вычислительного устройства с аппаратурой, обеспечивающей резервирование питания, АГЗ, АПТВ и т.д., гарантирующих выполнение требований действующих правил безопасности, руководств и инструкций Такая замена происходит по мере ввода новых участков (рис.2,6). Третий этап предусматривает окончательную замену всех технических средств аэрогазового контроля, шахтной автоматики, телеизмерения и телеуправления на современную ШИУС (рис.2,в). Очевидно, что освободившиеся средства интеграции (устройства сопряжения с телеметрическими системами) и локатьные системы автоматики могут быть перенесены на другую шахту и быть основой для ее будущей модернизации При описанном варианте модернизации технические средства внедряемой и модернизируемой системы всегда объединены в единую информационную среду. Данные от датчиков действующих систем и современной ШИУС, контролирующих различные объекты или различные участки одного и того же объекта, поступают в единый наземный компьютерный комплекс, где представляются на одних мнемосхемах в едином формате и записываются в общие
27
базы данных. Происходит постепенное внедрение новой техники и ее освоение руководящим и обслуживающим персоналом, перевод локальных систем автоматизации на новое техническое и алгоритмическое обеспечение. Применение наземного компьютерного комплекса обеспечивает информационную открытость системы, возможность ее встраивания в информационные системы угольных шахт, объединений. Очевидна возможность внедрения элементов наземной и подземной частей современной ШИУС на любой стадии этапов модернизации при наличии финансовых средств у предприятия.
а I гс Н ** 1
Рис.2. Этапы модернизации (ТС - действующая тслсмстричсская система,
УСТС - устройство сопряжения с ТС, ЭВМ - наземный вычислительный комплекс,
НУС - наземное устройство связи, ПВУ - подземное вычислительное устройство)
Таким образом, существует два основных пути модернизации технических средств: первый основан на использовании существующих систем передачи информации и подземных концентраторов сигналов и внедрении новых датчиков и наземных компьютерных комплексов, второй на постепенной или единовременной замене действующих систем на современные компьютерные ШИУС.
Алгоритмическая модернизация может также быть двух типов. Решение задач идентификации и прогноза опасных геодинамических явлений и пожароопасности возможно
28
«ю:о при использовании наземных компьютерных комплексов, а алгоритмическая модернизация ■ системах контроля и управления возможна только при замене подземных концентраторов Ьгналов и аппаратуры локальных автоматических систем на микропроцессорные подземные ислительные устройства с одновременным внедрением цифровых систем передачи ■»формации.
Использование наземных компьютеров и подземных микропроцессорных контроллеров тэебует изменения нормативной базы, регламентирующей работу систем аэрогазового контроля, ■ахтной автоматики, ведения документации и т.д.
В таблице показаны возможные варианты модернизации и приведен их сравнительный
Варианты модернизации технических средств автоматики
ЛбЬтия 1 2 3 4 5
Огаанис новых датчикоь ; существующих систем Да Да Да
Энедреш<е новых личиков Да Да Да
Эыена подземных сэкцентраторов сигналов Да Да Да
Замена системы эоедачи информации Да Да Да
Ч».1Дер»П4ЧЛЦИЯ НЯТРМНОЙ гттаратчры Да Да Да
Замена наземной жпрпуры Да Да Да
Нспользова1ше компьютерного комплекса Да Да Да Да
Техническая модернизация Да Да Да Да Да
Алгоритмическая модернизация Да Да Да Да
Организационная и нормативная модернизация Да Да Да Да
Поэтапность модернизации Да Да Да
Цели моде рнизации
Выполнение существующих требований Да Да Да Да Да
Выполнение перспективных требований Да Да Да
Минимизация состава технических средств Да Да Да
Возможность ряЛопгы и аварийных ситуациях Д* Дя Да
Оценки вариантов модернизации •
Достижение целей модернизации Малое Частичное Полное Полное Полное
Стоимость модернизации. Малая Матая Высокая или средняя Высокая или средняя Высокая или средняя
Продолжительность модернизации Высокая Мазая Мазая или средняя Высокая или средняя Высокая или средняя
Таким образом, при рассмотрении всех описанных вариантов основные направления модернизации и развития систем аэрогазового контроля, телеуправления, телеизмерения, телесигнализации и шахтной автоматики, предлагаемые авторами, заключаются во внедрении цифровых информационных технологий для передачи, обработки н хранения информации, обеспечении контроля большего числа параметров шахтной атмосферы и микроклимата, состояния горных выработок и технологического оборудования, использовании в качестве основы построения ШИУС многофункциональных программно-технических комплексов, применении наукоемких алгоритмов обработки информации как в горных выработках для решения задач обеспечения безопасности и автоматизации, так и на поверхности для идентификации и прогноза опасных геодинамичсских явлений и пожароопасности. Поставленные цели модернизации могут быть достигнуты за счет использования наземных компьютерных комплексов, подземных вычислительно-управляющих устройств, новых датчиков и исполнительных устройств, развитого программного обеспечения, изменения нормативных документов. Пути достижения поставленных задач могут быть различными и определяются в основном двумя обстоятельствами: во-первых, внедряется ли ШИУС на вновь строящейся шахте или на шахте с эксплуатируемыми средствами и системами контроля, защиты и автоматики, во-вторых, экономической возможностью внедрения определенного состава программных и технических средств ШИУС на различных этапах.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Аличкин Л.Г., Бурюкин А.Ф., Мартюшев А.Н. Компьютерный мониторинг НКПВ и ПДК взрывоопасных и токсичных газов у/Безопасность труда в промышленности. - 1997. - №7. - С. 11-13.
2. Баак Д. Эффективность автоматизации на подземных работах в угольной промышленности //Глюкауф. - 1994. - № 9/10. - С.30-32.
3. Кичигин A.B., Кисилев А.Ю. Опыт эксплуатации систем контроля рудничной атмосферы фирмы 'ТРАНСМИТТОН" на АООТ "Шахта "Комсомолец" //Уголь. - 1997. -№11. - С.42-45.
4. Майор Э., Циллер Т. Системы автоматизированного управления процессами и информации для горной промышленности //Глюкауф. - 1991. -№ 17/18. - С.40-44.
5. Правила безопасности в угольных шахтах (РД 05-94-95). - М., 1995.
30
6. Рисс M. Системы управления технологическими процессами в каменноугольной зромышленности //Глюкауф. - 1994. - № 2/3. - С.41-45.
7. Яиссн Н. ПРОМОС - интегрированная система автоматизации и связи для горной эромышленности //Глюкауф. - 1994. - № 2/3. - С 46-49
8. Firganek В. New Solutions in mining Environmental control systems. - The 13л International Conference on Automation in Mining. The 13th International Conference on Process Control and Simulation, Sept. »-II. 1998. Slovak Republic, p 261-264.
УДК 622.002-5:622.817
E.C. Лапина, Р.Е.Леонов
АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ШАХТНОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ
КАК ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ
Важнейшее значение для обеспечения безопасности работ на угольных шахтах имеет прогноз состояния газовой среды.
Проблема прогнозирования газодинамических процессов в угольных шахтах сложна не только из-за того, что сам анализируемый объект является многомерным, и концентрация вредных примесей, таких, как метан и окись углерода, в выработках изменяется случайным образом. Кроме этого, не всегда есть возможность проверки результатов предварительного прогноза.
Важной составляющей прогнозирования газодинамических процессов является правильный выбор интервала измерения концентрации газа, который в свою очередь зависит от динамических свойств объекта - газовой среды шахты.
Часто используемые методы анализа динамических свойств объекта основаны на вычислении автокорреляционной функции (АКФ).
Одним из основных параметров АКФ является ее время спада. Известно [3], что регулирование расхода воздуха, подаваемого для разбавления вредных примесей, в частности метана в шахтной атмосфере, рекомендуется производить по оценке максимально возможной концентрации, или дебита, метана. Такая максимальная оценка производится на основе среднего значения концентрации, или дебита метана, плюс утроенное среднеквадратичное отклонение:
Хю,х=Х(1)
где Xmix-максимально возможное значение параметра;
31
