CZ25996A3 - Způsob pro kontinuální prognózu průtěže hornin a plynů pomocí optických vlákno-. vých senzorů - geofonů - Google Patents

Abstract

Způsob optimálního sledování průtěže hornin a-plynů"je založen ’ na - snímání vlbrací akustických emisí hornin pomocí optických vláknových snímačů, geofonů, situovaných ve vozech důlní chodby do kamene (2) a v uhelné slojí (3). Světlo z IČ LED je vedeno optickým vláknem ke skupině snímačů - geofonů. Geofony jsou ve vrtu nejméně tří v odstupňovaném frekvenčním pásmu.

Description

Oblast tecnníky

Vynálezem je aplikace optických vláknových senzorů - geofonů pro určení prognózy průtěží hornin a plynů.

Dosavadní stav techniky £>

Průtrže hornin a plynů /PHP/ jsou jedním z nejnebezpečnějších j eviý výskytů j“Í clí efí se při Tiobý v án í ůh l í v hlubinných ďó 1 ech . Průtrže hornin a plynů nejsou dosud přesně definovaným jevem, neboť není dostatečně známa jejich fyzikální podstata, a z hlediska průběhu i následků existuje řada vzájemně si podobných jevů. Snaha o její zvládnutí není zatím úspěšná. Existují však četné metody, kdy jejích účinnost není zatím dostačující, a to z důvodů vyplývajících z podmínek daného způsobu, nebo Z možnosti jeho realizace v konkrétních důlních podmínkách. Teprve zvládnutí znalostí těchto základních zákonitostí umožňuje řešit prognózu průtrží a tak najít účinné metody prevence. Přitom je nutno vycházet z již dosažené úrovně teoretického poznání, a ze specifiky geologické pozice daného ložiska, jeho geologického vývoje a rozboru podmínek známých výskytů průtrží. Rozborem zjištěné tzv. vnější znaky průtrží pak ukazují, na které vlastnost i Ta podmí nky“ horského mášívú^má býťsoustředěná zviáštní pozornost jako na faktory rozhodující. Studiem a výzkumem těchto faktorů lze dospět k řešení rozhodujících článků v této složité problematice. Obecně lze v podmínkách OKR uplatňovat následujících metod prevence proti průtržím. Jde o metody¹ ochranné sloje, odlehčovací trhací práce, odlehčovací drenážní vrty, zavlažování slojí a otřesná trhací práce. Nové názory prevence využívající optických vlnovodů nebyly nikým patentovány, ani nikým publikačně prezentovány, kromě práce St. Bukovanský: Užiti optických čidel v hornictví, 1990 a Optická čidla pro indikaci a sledování některách geomechanických projevů horského masívu pří hlubinném dobývání*’,

1995. Navržená metoda prevence využívá optoelektroniku - optický vláknový senzor vibrací s větším kmitočtovým rozsahem, a tak vytvořit jednoduchý geofon pro prognózu průtěží hornin a plynů.

Podstata vynálezu

Podstatou optického snímače vibrací - geofonú je transformace akustických vln o kmitočtech 40 H2 - 2,5 říz na směny světelného záření odraženého od membrány - geofonu, které se kontinuálně detekuji. Funkce geofonu /1/ ve vrtech /2/ a /3/ je následující. V klidovém stavu se světelné 2áření vysílané zdrojem IČ LED do geofonů /1/ jednotlivých vrtů /2/ a /3/ se odráží rovnoměrně a přijímač /2/ a /3/ anomálη í ho 'Z^ářenTp de‘i7e'kťdř PLN^ciiočia, registruje stejnou intenzitu záření.

Způsobí-li akustická vlna průbyt membrány - zárodek PHP, dojde k nerovnoměrnému rozložení intenzity záření a přijímač detekuje přítomnost akustických vln. Změna četnosti a intenzity akustických signálů na geofonech situovaných v referenčních vrtech chodby důlního dílu je indikátorem blížícího se geomechanického jevu - PHP. Charakterem nového vyššího účinku jsou např. : - je elektricky nevodivý, nepůsobí na ně běžné vnější elektromagnetické pole, jsou bezpečná ve výbušném a hořlavém prostředí, odolné proti účinkům chemikálií a agresivních vod, pracují ve značném teplotním rozsahu, umožňují přenos signálu na velké vzdálenosti, geofony jsou malých rozměrů, vysoká citlivosL, vysoká přesnost geometrická přizpůsobivost, jednoduchá údržba a nízké pořizovací náklady. - · ·· · ··-Přehled obrázku na výkrese

Na výkrese je schematicky znázorněna situace optických vláknových snímačů vibrací - geofonů.

Obr. Důlní chodba /4/, situační vrt v kameni nadloží /2/, situační vrt v uhelné sloji /3/, optické vláknové snímače vibrací - geofony /1/.

)·

t.

ί

- 3 Příklady provedeni vynálezu (síla pokovené membrány) důlní chodby /4/ jsou vedeny dva měřící vrty /2/ a /3/ v délce 6 m a průměru 53 mm. První vrt je veden do kamene /2/, druhý vrt situován do uhelné sloje /3/. V měřících vrtech jsou zakotveny optické vláknové snímače vibrací - geofony. (Vynález č. CS 274245B1

---1-989- Dukovanský -T-oiB-ánekj-r*CeOfOny“ jsou“~v~’—každém^-vrt u^n^jirTé^ňč*’* tři s odstupňovaným rozsahem měření vibrací ve frekvenčním pásmu např.:

Hz - 2 000 Hz 2 001 H2 -18 000 Hz 1S 001 Hz - 2,5 KHz s citlivostí 12 mV/mm.s¹.

Vliv všech rušivých impulsů potlačen použitím optimální je u opt. vláknových snímačů vibrací kombinace frekvenčních filtrů a účinné vzdálenosti 30 - 40 m od všech rušivých provozních vlivů pracoviště. Při postupu porubní stěny s čelbou důlní chodby jsou opt. vlák. snímače - geofony /1/ přemi stí ovány do nově připravených měřicích vrtů. Dosah citlivosti geofonu činí cca S0 m.

Vyhodnocení výsledku přítomnosti PHP z optických vláknových signálů geofonu je prováděno optickými vlákny až na povrch, kde délka optického vlákna i několik set metrů nesnižuje kvalitu signálu na dispečerský pult důlního podniku. V případě ohroženi osádky dispečer avizuje osádku a odvolává z ohroženého místa na povrch.

Claims (2)

Patentové nároky

1. Způsob kontinuálního zjišťování vzniku PHP pomocí optických vláknových snímačů vibrací akustických emisí hornin, které jsou opatřeny světelným zdrojem a protilehlým indikátorem záření, kde mezi světelný zdroj a indikátor záření je vložen geofon

-......šěňzoř™vi‘brací', v y zn a č u j f c.....Γ se tím, že senzorové geofony /1/ jsou situovány ve vrtech důlní chodby do kamene /2/ a v uhelné sloji /3/.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že senzory vibrací /1/ jsou v každém vrtu /2/ a /3/ a nejméně tři o odstupňovaném frekvenčním pásmu vibrací akustických emisí.