×
20.08.2014
216.012.eb41

СПОСОБ АЭРОГАЗОВОГО КОНТРОЛЯ (АГК) АТМОСФЕРЫ УГОЛЬНЫХ ШАХТ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам контроля состава и параметров атмосферы угольных шахт, а именно к газовому анализу. Техническим результатом является повышение эффективности аэрогазового контроля в горных выработках угольных шахт за счет выполнения диагностики и выявления незаконных вмешательств в штатный режим работы систем аэрогазового контроля (АГК), а также реагирования на кратковременные пульсации концентраций метана, превышающих по амплитуде допустимые нормы. Предложенный способ АГК атмосферы угольной шахты заключается в непрерывном мониторинге состава и параметров рудничной атмосферы и использовании данных для диагностики ее состояния, а также для выявления «несанкционированного вмешательства» в штатный режим работы системы АГК. При этом для повышения информативности АГК обеспечивают увеличение количества точек контроля метана на объекте до величины n, которая зависит от длины лавы и определяется как оптимальное по минимуму число точек контроля, достаточное для отслеживания меняющейся картины распределения концентраций метана по вентиляционному потоку объекта контроля. Причем для выявления несанкционированного вмешательства осуществляют следующие операции: сначала фиксируют фоновое значение сигналов о концентрации метана в контролируемых точках в подготовительную смену при неизменном вентиляционном потоке и неработающих забойных машинах и механизмах; затем в рабочие смены в режиме онлайн фиксируют текущие значения этих же сигналов и сравнивают их с соответствующими фоновыми значениями, и судят о «несанкционированном вмешательстве», если текущие значения сигналов ниже фоновых значений. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Способ аэрогазового контроля АГК относится к горному делу, а точнее к способам контроля атмосферы горных выработок угольных шахт, опасных по газу и пыли, на предмет слежения за изменениями состава и параметров рудничной атмосферы с целью предотвращения образования взрывоопасной среды и исключения взрывов метана и угольной пыли.

Известны способы аэрогазового контроля [1], включающие непрерывный контроль содержания метана и скорости воздушных потоков в горных выработках, передачу информации по каналам телеметрии на поверхность, фиксирование этой информации самописцами или стационарными ЭВМ, входящими в состав АСУТП, формирование команд управления для включения аварийной сигнализации; средств автоматической газовой защиты (АГЗ), воздействующей на установки и оборудование для поддержания безопасного аэрогазового режима, и, наконец, формирование команды АГЗ на отключение сети силового электроснабжения, если концентрация СГЦ превышает допустимые нормы.

Дальнейшим развитием способа явились реализованные в системе аэрогазового контроля «МИКОН» (аналог) [2] решения, касающиеся усовершенствования отдельных узлов и блоков системы; расширения функциональных возможностей, как за счет увеличения числа контролируемых параметров, так и числа формируемых команд управления; применения современных методов системотехники и способов и технических средств сбора и представления информации с использованием компьютерной техники.

Известен другой аналог (прототип) заявляемого способа, реализованный в системе аэрогазового контроля «Гранч МИС», являющейся частью комплекса «Умная шахта» [3]. Как и ранее выпускавшиеся системы аэрогазового контроля [1] и ныне выпускаемая система «МИКОН» [2], вариант системы «Гранч МИС», используемый для АГК, ориентирован на обеспечение требований нормативных документов, регламентирующих работу систем АГК и включающих:

- аэрогазовый контроль (содержание CH4, CO, скорости воздушных потоков);

- автоматическую газовую защиту (отключение электроэнергии и прекращение работ при превышении допустимых норм СГЦ);

формирование команд на управление работой главных вентиляторных установок (ВГП) и вентиляторов местного проветривания (ВМП);

- автоматический контроль положения дверей вентиляционных шлюзов;

- телеизмерение и телесигнализация состава и параметров рудничной атмосферы;

- возможность телеуправления оборудованием поддержания безопасного аэрогазового режима в горных выработках.

Основное отличие системы АГК «Гранч МИС» заключается в том, что она интегрируется в единую сеть комплекса «Умная шахта» в которой телекоммуникации осуществляются как кабельной, так и беспроводной связью и основным элементом подземной инфраструктуры беспроводной сети связи являются базовые станции (БС), устанавливаемые вдоль выработок на расстоянии 200 м друг от друга и обеспечивающие организацию скоростного информационного канала до любых подвижных и стационарных объектов по WiFi стандарту.

Известен ближайший аналог (прототип) АГК, совмещенного с контролем геомеханических параметров лавы и автоматизацией технологических процессов, реализованых в системе «Маrсо System analyse und Entwicklund GmBH» немецкой фирмы «Marco» [4].

Эксплуатируемые системы аэрогазового контроля обслуживаются группой специалистов, осуществляющих систематическое наблюдение за работой аппаратуры, проверяющих методом сличения правильность показаний датчиков и в регламентированные сроки, проводящие метрологические поверки.

Однако, несмотря на наличие систем аэрогазового контроля на шахтах России, имеют место случаи взрывов метана, что свидетельствует прежде всего о нарушениях Правил Безопасности и в какой-то степени о несовершенстве существующих систем аэрогазового контроля, не защищенных от «несанкционированного вмешательства» в их работу. Суть «несанкционированного вмешательства» состоит в механическом ограничении диффузионного доступа анализируемой метано-воздушной смеси в реакционную камеру стационарного метанометра, что приводит к занижению показаний концентрации CH4 и повышению вероятности взрыва, т.к. позволяет работать при концентрациях CH4, превышающих допустимые нормы.

Т.о. возможность осуществления «несанкционированного вмешательства» является недостатком всех способов АГК, реализованных в аналогах и прототипе.

Другими недостатками систем АГК являются:

- ограниченность количества точек контроля метана в лаве, не позволяющая иметь информацию о распределении концентраций CH4 по всему объекту контроля, особенно остро это сказывается с увеличением протяженности очистного забоя и повышением нагрузок на него, характерных для современных технологий выемки угля;

- невозможность с помощью только стационарных датчиков метана обеспечить быстродействие АГЗ≤0,8 с, регламентированное нормативными документами на случай быстропротекающих процессов образования взрывоопасных концентраций CH4 при внезапных выбросах угля и газа, горных ударах и других масштабных газодинамических явлениях;

- нерешенность задач, связанных с реакцией АГЗ на кратковременные пульсации концентраций CH4 с амплитудой, незначительно превышающей допустимую норму;

- незащищенность от «несанкционированного вмешательства» в работу термокаталитических датчиков метана.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение повышения эффективности аэрогазового контроля горных выработок угольных шахт за счет исключения отмеченных недостатков.

Техническим результатом изобретения является конструкторская и схемо- и системотехническая реализация в системах АГК предлагаемых решений по диагностированию и выявлению незаконных вмешательств в штатный режим работы систем АГК. Еще одним результатом изобретения является техническое воплощение процедуры реагирования на кратковременные пульсации концентраций CH4, превышающие по амплитуде допустимые нормы.

Решение указанной задачи и получение технического результата достигается тем, что согласно предлагаемому способу повышение эффективности аэрогазового контроля угольных шахт обеспечивают увеличением количества точек контроля СН4 объекта (например, лавы) до величины n*

(n - зависит от длины лавы и определяется как оптимальное по минимуму число точек контроля, достаточное для отслеживания меняющейся картины распределения концентрации CH4 по вентиляционному потоку объекта контроля),

используя такое увеличение для выявления «несанкционированного вмешательства», которое осуществляют выполнением последовательности следующих операций: сначала фиксируют фоновое значение сигналов о концентрации CH4 в контролируемых точках в подготовительную смену при неизменном вентиляционном потоке и неработающих забойных машинах и механизмах, So1 So2, So3 … Son, затем в рабочие смены в режиме «on-line» фиксируют текущие значения сигналов S1, S2, S3 … Sn и сравнивают их с соответствующими фоновыми значениями, а «несанкционированное вмешательство» выявляют, когда S1<So1 и/или S2<So2 и/или S3<So3 и/или; … Sn-1<Son-1 и перепроверяют путем сравнения между собой сигналов S1, S2, S3 … Sn, исключая из сравнения сигнал, измеряющий в момент сравнения местное скопление CH4 в районе действия комбайна и фиксируют подтверждение «несанкционированного вмешательства» наличием сигнала Si, связанного с отключающим устройством АГЗ, по величине меньшим по сравнению с соседним и ближайшими к соседнему сигналами в точках контроля, расположенных в противоположном направлении вентиляционного потока.

Кроме того, при фиксировании на исходящей вентиляционной струе лавы кратковременных пульсаций концентраций CH4 с амплитудой отдельных импульсов, превышающих допустимые пределы не более значения тройной величины основной погрешности измерения, подают команду на обеспечение местной и централизованной сигнализации на период, равный регламентированному нормативу для инерционности измерений, после чего при продолжающихся сверхдопустимых пульсациях подают команду на обесточивание электросиловых цепей и прекращение горных работ.

В свою очередь, при мгновенно возникающих и быстропротекающих процессах образования взрывоопасных концентраций CH4 осуществляют формирование опережающего воздействия на средства АГЗ аварийных сигналов (команд), вырабатываемых системами контроля и прогноза внезапных выбросов угля и газа, горных ударов и иных масштабных аварийных газодинамических проявлений.

Наконец, на объектах, где затруднена или невозможна по горнотехническим условиям прокладка и эксплуатация проводных линий связи, точки контроля CH4 оснащают беспроводными радио-приемо-передающими метанометрами, работающими в энергосберегающем режиме с автономными источниками питания.

На примере механизированного очистного забоя (лава), оборудованного современными или будущими стационарными метанометрами, входящими составными элементами в системы АГК, рассмотрим вариант реализации предлагаемого Способа в условиях атмосферы лавы механизированного очистного забоя длиной порядка 200-300 м. Количество стационарных датчиков метана, распределенных по длине лавы - 5, из них датчик, размещенный на исходящей вентиляционной струе из лавы (в заявке фигурирует под №1), подсоединяется проводной линией с устройством АГЗ на откаточном штреке, обеспечивающим питание датчика, ретрансляцию телеизмерительной информации и выполнение функций АГЗ, при этом проводная линия проложена от датчика до устройства АГЗ по обходным выработкам, а не по лаве. Остальные датчики размещают по длине лавы, каждый из которых включает автономный источник питания, работающий в энергосберегающем режиме, и беспроводную связь через встроенные приемопередающие устройства с оператором АГЗ. Данные всех 5-ти датчиков обеспечивают в режиме «on-line» наблюдение за картиной пространственного распределения концентраций CH4 по лаве и участвуют в оперативном обнаружении случаев «несанкционированного вмешательства» по алгоритму с соответствующим программным обеспечением на основе предлагаемого способа диагностики.

Схема размещения точек контроля метана и аппаратуры АГК в очистном забое и призабойном пространстве при сплошной системе разработки (лава-штрек) на пологих и наклонных пластах, опасных по внезапным выбросам, представлена на фиг.1.

Здесь: Д1 - датчик метана на исходящей вентиляционной струе лавы, имеющий проводную связь с устройством АГЗ и системой ТИ с диспетчером шахты;

Д2, Д3, Д4 … Дn - датчики метана, размещенные по длине лавы, обеспечивающие пространственный контроль CH4 в лаве и участвующие в обнаружении «несанкционированного вмешательства», соединяются с диспетчером шахты через комбинированную систему телекоммуникаций по радиоканалу и проводной связи.

Д(n+1) - датчик метана на входящей вентиляционной струе лавы, контролирующий концентрацию CH4 при внезапном выбросе.

ПРС - приемник радиосигналов,

АГЗ - устройство автоматической газовой защиты, выполняющее также функции блока питания датчиков метана с проводной связью и ретранслятора ТИ получаемой от них информации.

Литература

1. Е.Ф. Карпов, Б.И. Басовский. Контроль проветривания и дегазации в угольных шахтах. Москва, «Недра», 1994 г., 333 стр.

2. http://www.ingortech.ru/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=121&Itemid=53.

3. http://www.granch.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=70.

4. Система «Marco System analyse und Entwicklund GmBH», http://www.marco.de.


СПОСОБ АЭРОГАЗОВОГО КОНТРОЛЯ (АГК) АТМОСФЕРЫ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 10.
27.07.2013
№216.012.5a97

Бытовой сигнализатор метана

Изобретение относится устройствам газового анализа. Предлагаемый согласно изобретению термокаталитический сигнализатор метана отличается от известных тем, что один из двух ЦАПов, входящих в состав микропроцессорного модуля, а именно ЦАП-1, выполняет функции задатчика импульса питания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488812
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2014
№216.012.f351

Образец для тестирования и настройки установки ультразвукового контроля листового проката

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля структуры и дефектов металлических изделий и может быть использовано при изготовлении образцов для тестирования и настройки установок ультразвукового контроля проката (УЗК). Образец выполнен в виде листа, содержащего искусственные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528111
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.10.2014
№216.012.fe8e

Способ детектирования метана в воздухе

Изобретение относится к области термохимического газового анализа и может быть использовано при контроле содержания метана в воздухе. Отличие заявленного способа заключается в том, что измерения производят на одном чувствительном элементе, работающем в импульсном режиме. Дифференциальность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531022
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.03.2015
№216.013.3253

Способ измерения довзрывных концентраций горючих газов воздухе

Изобретение относится к области анализа газовых сред. Способ измерения заключается в том, что в термокаталитическом сенсоре, работающем в статическом режиме, ограничивают диффузию анализируемой газовой смеси в реакционную камеру, пропуская ее через калиброванное отверстие малого сечения, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544358
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.01.2016
№216.014.bce6

Система шахтного сканирующего аэрогазового контроля

Изобретение относится к средствам безопасности при ведении подземных горных работ, а именно к устройствам мобильной малогабаритной многоканальной системы аэрогазового контроля атмосферы шахт. Технический результат заключается в повышении точности и надежности определения уровня загазованности в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573659
Дата охранного документа: 27.01.2016
10.08.2016
№216.015.55d0

Планарный термокаталитический сенсор горючих газов и паров

Использование: для газового анализа горючих газов и паров. Сущность изобретения заключается в том, что микрочип планарного термокаталитического сенсора горючих газов и паров состоит из общей, для рабочего и сравнительного чувствительных элементов, пористой подложки из анодного оксида алюминия с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593527
Дата охранного документа: 10.08.2016
25.08.2017
№217.015.b438

Способ получения радионуклида никель-63

Изобретение относится к способу выделения изотопа Ni из облученной металлической мишени для использования в автономных источниках питания, например, основанных на бетавольтаическом эффекте. Способ включает нагревание металлического никеля, содержащего радионуклид Ni до температуры его испарения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614021
Дата охранного документа: 22.03.2017
26.08.2017
№217.015.da1f

Способ измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа

Изобретение относится к способу измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе, основанному на использовании термокаталитических сенсоров пелисторного типа, может использоваться в газоаналитической аппаратуре на предприятиях горнодобывающей, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623828
Дата охранного документа: 29.06.2017
20.01.2018
№218.016.1674

Катализатор окисления горючих газов, способ его получения и способ синтеза соединения-предшественника, содержащего иридий

Изобретение относится к катализатору окисления горючих газов. Катализатор содержит наночастицы соединений благородных металлов, таких как платина, палладий и иридий, с мольным соотношением элементов (Pt+Pd):Ir, равным 1:x, где x изменяется в диапазоне от 0,02 до 0,67, нанесенных на пористый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635111
Дата охранного документа: 09.11.2017
20.01.2018
№218.016.18e8

Система сканирующего теплового контроля

Изобретение относится к средствам безопасности при ведении подземных горных работ, а именно к устройствам контроля температуры объектов внутри шахт. Предложена система сканирующего теплового контроля, включающая как минимум один тепловой регистратор, блок первичной обработки данных, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636142
Дата охранного документа: 20.11.2017
Показаны записи 1-10 из 15.
27.07.2013
№216.012.5a97

Бытовой сигнализатор метана

Изобретение относится устройствам газового анализа. Предлагаемый согласно изобретению термокаталитический сигнализатор метана отличается от известных тем, что один из двух ЦАПов, входящих в состав микропроцессорного модуля, а именно ЦАП-1, выполняет функции задатчика импульса питания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488812
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2014
№216.012.f351

Образец для тестирования и настройки установки ультразвукового контроля листового проката

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля структуры и дефектов металлических изделий и может быть использовано при изготовлении образцов для тестирования и настройки установок ультразвукового контроля проката (УЗК). Образец выполнен в виде листа, содержащего искусственные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528111
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.10.2014
№216.012.fe8e

Способ детектирования метана в воздухе

Изобретение относится к области термохимического газового анализа и может быть использовано при контроле содержания метана в воздухе. Отличие заявленного способа заключается в том, что измерения производят на одном чувствительном элементе, работающем в импульсном режиме. Дифференциальность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531022
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.03.2015
№216.013.3253

Способ измерения довзрывных концентраций горючих газов воздухе

Изобретение относится к области анализа газовых сред. Способ измерения заключается в том, что в термокаталитическом сенсоре, работающем в статическом режиме, ограничивают диффузию анализируемой газовой смеси в реакционную камеру, пропуская ее через калиброванное отверстие малого сечения, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544358
Дата охранного документа: 20.03.2015
27.01.2016
№216.014.bce6

Система шахтного сканирующего аэрогазового контроля

Изобретение относится к средствам безопасности при ведении подземных горных работ, а именно к устройствам мобильной малогабаритной многоканальной системы аэрогазового контроля атмосферы шахт. Технический результат заключается в повышении точности и надежности определения уровня загазованности в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573659
Дата охранного документа: 27.01.2016
10.08.2016
№216.015.55d0

Планарный термокаталитический сенсор горючих газов и паров

Использование: для газового анализа горючих газов и паров. Сущность изобретения заключается в том, что микрочип планарного термокаталитического сенсора горючих газов и паров состоит из общей, для рабочего и сравнительного чувствительных элементов, пористой подложки из анодного оксида алюминия с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593527
Дата охранного документа: 10.08.2016
25.08.2017
№217.015.b438

Способ получения радионуклида никель-63

Изобретение относится к способу выделения изотопа Ni из облученной металлической мишени для использования в автономных источниках питания, например, основанных на бетавольтаическом эффекте. Способ включает нагревание металлического никеля, содержащего радионуклид Ni до температуры его испарения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614021
Дата охранного документа: 22.03.2017
26.08.2017
№217.015.da1f

Способ измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе термокаталитическим сенсором диффузионного типа

Изобретение относится к способу измерения концентрации горючих газов и паров в воздухе, основанному на использовании термокаталитических сенсоров пелисторного типа, может использоваться в газоаналитической аппаратуре на предприятиях горнодобывающей, газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623828
Дата охранного документа: 29.06.2017
20.01.2018
№218.016.1674

Катализатор окисления горючих газов, способ его получения и способ синтеза соединения-предшественника, содержащего иридий

Изобретение относится к катализатору окисления горючих газов. Катализатор содержит наночастицы соединений благородных металлов, таких как платина, палладий и иридий, с мольным соотношением элементов (Pt+Pd):Ir, равным 1:x, где x изменяется в диапазоне от 0,02 до 0,67, нанесенных на пористый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635111
Дата охранного документа: 09.11.2017
20.01.2018
№218.016.18e8

Система сканирующего теплового контроля

Изобретение относится к средствам безопасности при ведении подземных горных работ, а именно к устройствам контроля температуры объектов внутри шахт. Предложена система сканирующего теплового контроля, включающая как минимум один тепловой регистратор, блок первичной обработки данных, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636142
Дата охранного документа: 20.11.2017
+ добавить свой РИД