CC BY
47
УДК 622.272:622.833.3:53.084.2 © Д.Ф. Заятдинов, М.В. Лысенко, 2017
Разработка системы электронного мониторинга состояния приконтурного массива пород горных выработок
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-8-90-92
ЗАЯТДИНОВ Дамир Фанисович
Директор по перспективному развитию ООО «РАНК2», 650000, г. Кемерово, Россия
ЛЫСЕНКО Максим Владимирович
Директор по научной работе ООО «РАНК2», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: limak2@yandex.ru
Статья посвящена результатам выполнения научно-исследовательской работы по теме «Разработка системы электронного мониторинга состояния приконтурного массива пород горных выработок». Приводятся результаты разработки и испытаний данной системы электронного мониторинга, отражена актуальность ее применения в производстве.
Ключевые слова: система электронного мониторинга, горная выработка, блок измерения смещений, программное обеспечение,угольная шахта, правила безопасности, инструкция.
ВВЕДЕНИЕ
Правила безопасности в угольных шахтах [1, 2] обязывают оборудовать шахты электронными и программируемыми системами контроля состояния горного массива. В настоящее время контроль состояния горного массива на угольных шахтах Российской Федерации ведется посредством установки мониторинга механических индивидуальных станций контроля смещений пород кровли типа РГ [3].
У применяемых средств контроля имеется ряд недостатков, таких как:
- отсутствие возможности дистанционно передавать сигнал о смещениях пород кровли на поверхность. В связи с этим отсутствует оперативность определения места возможной аварии;
- смещения на индивидуальных станциях возможно зафиксировать только путем визуального контроля на месте их монтажа - специалист должен выполнять ежесменный обход по всей сети горных выработок и фиксировать изменения, на поверхности заносить их в журнал и анализировать прирост смещений, величины и скорости деформаций пород и крепи;
- присутствие человеческого фактора при снятии замеров в случаях, если отсутствует прямой доступ к станции контроля или снятие показаний производят разные специалисты.
В 2014 г. сотрудником компании «РАНК 2» на конкурсе «УМНИК» был представлен проект «Разработка системы электронного мониторинга состояния приконтурного массива пород горных выработок» (далее - система электронного мониторинга), и он как один из победителей, получил финансовую поддержку от Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонда содействия инновациям).
ЦЕЛЬ ПРОЕКТА
Целями проекта являются:
- совершенствование технологии контроля безопасного состояния подземных горных выработок;
- повышение безопасности ведения горных работ посредством оперативного определения места предполагаемой аварии - возможного обрушения пород кровли;
- оперативное оповещение рабочих, находящихся в горных выработках, на участках возможных обрушений пород кровли, а также инженерно-технических работников шахты о необходимости разработки специальных мероприятий;
- автоматизация процесса контроля смещений пород кровли.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
В настоящее время все этапы разработки проекта завершены. Получено решение о выдаче патента на полезную модель от 24.03.2017. Разработанные комплектующие системы электронного мониторинга в рамках научно-исследовательской работы, объединены в единую архитектуру (рис. 1). Все комплектующие соответствуют требованиям ГОСТ12.2.020-76 [4].
Архитектура системы электронного мониторинга состоит из множества датчиков контроля смещений, подключенных к единой кабельной сети посредством установки блоков разветвителей (БР). На протяжении кабельной сети монтируются усилители для оперативной передачи сигнала о смещениях.
Кабельная сеть имеет выход на поверхность непосредственно к удаленному пульту диспетчера, на котором уста-
Рис. 1. Архитектура «Системы электронного мониторинга состояния приконтурного массива пород горных выработок»
Рис. 2. Общий вид датчика контроля смещений
Датчики
HKItW'H
новлено программное обеспечение, имеющее возможность обработки сигнала и определения порогов смещения.
Основным комплектующим системы электронного мониторинга, определяющим качество и эффективность ее работы, является датчик контроля смещений (рис. 2).
Разработанный датчик контроля состоит из двух частей: расходная часть (реперы) и блок измерения смещений (БИС). Разработанная конструкция БИС предусматривает возможность его демонтажа и повторного использования.
БИС контролирует состояние массива пород кровли следующим образом: смещение репера № 2 относительно базового репера № 1 и смещение репера № 3 относительно промежуточного репера № 2. За «стандарт» возможно принять пороги смещений с параметрами: допустимые - от 1,0 до 25 мм, опасные - от 25 до 50 мм, критические - от 50 до 75 мм. Данный «стандарт» применяется как для перемещения второго репера относительно первого, так и для перемещения третьего репера относительно второго, также третьего репера относительно БИС. Параметры задания допустимых, опасных и критических порогов смещения реперов возможно изменять конкретно для каждых контрольных точек.
Вышеуказанные состояния индицируются световыми сигналами: «допустимые» - зеленый сигнал, «опасные» -желтый, «критические» - красный. Состояние «критические» дополнительно сопровождается звуковым сигналом. Обнаруженные смещения, превышающие пороговые, индицируются световой и звуковой сигнализацией как непосредственно на блоке БИС, так и на удаленный пульт диспетчера (УПД).
Программное обеспечение, устанавливаемое на ПК, разработано и адаптировано к ОС Windows и позволяет отслеживать величину смещений в режиме реального времени (рис. 3).
Верхний пласт
56 мм
Средний пласт
Нижний пласт
430 мм
8«*М!Ч прмт 91 ии
Un^maflbnai /од
в Е
cijaoc itfiHNiii
Смднп'1 плит 264 UII
'.'CJtHPiroH^-H JCJJ ш
Цю В
СврйС муле*:-"! тэчч'
Цвдтнчетъ
Ниххч.1 rtftJti 503 шш
■Ц»; Е
Ctp«
1лплрц»«тъ
Рис. 3. Главное окно программы
Рис. 4. Окно настроек программы
Программное обеспечение позволяет настроить диапазон длины уровней предупреждения (рис. 4). Все настройки, установленные при помощи компьютера, передаются датчику, что обеспечивает его автономную работу. Полученное с датчиков значение смещения в миллиметрах программное обеспечение сравнивает с заданными диапазонами и в зависимости от того, в какой диапазон измеренное значение входит, на датчике отображается соответствующая световая индикация зеленого, желтого или красного цвета. При достижении аварийного диапазона датчик включает звуковую сигнализацию. Все значения датчиков записываются. Историю этих значений во времени можно просматривать на графике (рис. 5).
ВЫВОДЫ
Разработанная современная система электронного мониторинга состояния приконтурного массива пород горных выработок предназначена для контроля состояния подземных горных выработок посредством оперативного определения места предполагаемой аварии (возможного
АВГУСТ, 2017, "УГОЛЬ"
91
обрушения пород кровли) и дистанционной передачи данных на поверхность.
Применение данной системы гарантированно позволит сократить количество аварийных инцидентов, связанных с обрушением пород кровли, снизить уровень травматизма, значительно повысить уровень безопасности ведения подземных горных работ и в целом эксплуатации опасного производственного объекта.
Верхний пласт Средний пласт Нижний пласт
204 мм 500 мм 503 мм
600 550 500 450 400 350 300 250 200
50
Рис. 5. Окно с графиками
Список литературы
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах». Серия 05. Выпуск 40. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2014. 200 с.
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Серия 03. Выпуск 78. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2016. 276 с.
3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах». Серия 05. Выпуск 42.
5 30 45 60 75 90 105 120 1 35 150 165 18 0 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405
М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2015. 186 с.
4. ГОСТ 12.2.020-76 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Электрооборудование взрывозащищенное. Термины и определения. Классификация. Маркировка (с Изменениями № 1, 2). М.: ИПК Издательство стандартов, 1996. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200003836 (дата обращения: 12.07.2017).
Назад
UNDERGROUND MINING
UDC 622.272:622.833.3:53.084.2 © D.F. Zayatdinov, M.V. Lysenko, 2017
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2017, № 8, pp. 90-92 Title
MINING MARGINAL RoCK MASS CoNDITIoN ELECTRoNIC MoNITORING SYSTEM DESIGN
DoI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2017-8-90-92
Authors
Zayatdinov D.F.1, Lysenko M.V.1 1 "RANK 2", LLC, Kemerovo, 650000, Russian Federation
Authors' Information
Zayatdinov D.F., Director for Prospective Development Lysenko М.V., Director for Research Work, e-mail: limak2@yandex.ru
Abstract
The article focuses on research and development activities related to "Mining marginal rock mass condition electronic monitoring system design". The electronic monitoring system development and test results are presented, its importance for production is highlighted.
Keywords
Electronic monitoring system, Mining, Displacement measurement package, Software, Coal mine, Safety rules, Manual.
References
1. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti "Pravila bezopasnostivugolnyhshahtah" Seriya05. Vypusk40. [Industrial safety norms and regulations "Safety regulations for coal mines". Series 05, Issue 40]. Moscow, ZAO"Nauchno-tekhnicheskiy tsentr issledovaniy problem promyshlennoy bezopasnosti" Publ., 2014, 200 p.
2. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti "Pravila bezopasnosti pri vedenii gornyh rabot i pererabotke tverdyh poleznyh iskopae-myh". Seriya 03. Vypusk 78 [Industrial safety norms and regulations "Safety regulations during mining and solid minerals processing", Series 03, Issue 78]. Moscow, ZAO "Nauchno-tekhnicheskiy tsentr issledovaniy problem promyshlennoy bezopasnosti" Publ., 2016, 276 p.
3. Federalnye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti Instruktsiya po raschetu iprimeneniyu ankernoy krepi na ugolnyh shahtah. Seriya 05. Vypusk 42 [Industrial safety norms and regulations"Manual for calculation and application of coal mine roof bolting". Series 05, Issue 42]. Moscow, ZAO"Nauchno-tekhnicheskiy tsentr issledovaniy problem promyshlennoy bezopasnosti" Publ., 2015, 186 p.
4. GOST 12.2.020-76 Sistema standartov bezopasnosti truda SSBT Elektrooboru-dovanie vzryvozashchishchennoe Terminy i opredeleniya Klassifikatsiya Markirov-ka s Izmeneniyami №1,2 [Labor safety standards. Explosion protected electrical equipment. Terms and definitions. Identification (with amendments NN 1, 2)]. Moscow, IPK Izdatelstvo standartov Publ., 1996, Available at: http://docs.cntd. ru/document/1200003836 (accessed 12.07.2017).
