PL151847B1

PL151847B1 - Electric system for automated switching off power electric networks in mines in case of gas squeal or crumping

Info

Publication number: PL151847B1
Application number: PL26748687A
Authority: PL
Priority date: 1987-08-25
Filing date: 1987-08-25
Publication date: 1990-10-31
Also published as: PL267486A1

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 151 847RZECZPOSPOLITA PATENT DESCRIPTION 151 847

POLSKAPOLAND

URZĄDOFFICE

PATENTOWYPATENT

RPRP

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 87 08 25 (P. 267486)Additional patent to patent no. - Pending: 87 08 25 (P. 267486)

Pierwszeństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 89 03 06Priority - Application announced: 89 03 06

Opis patentowy opublikowano: 1991 04 30Patent description published: 1991 04 30

Int. Cl.⁵ H02H 5/00 E21F 17/18Int. Cl. ⁵ H02H 5/00 E21F 17/18

CZllEllU lULNftCllEllU lULNft

Twórcy wynalazku: Henryk Orzechowski, Jerzy Herszowski, Jan Masłowski, Sylwester NowakCreators of the invention: Henryk Orzechowski, Jerzy Herszowski, Jan Masłowski, Sylwester Nowak

Uprawniony z patentu: Kopalnia Węgla Kamiennego „WAWEL⁴⁴,The holder of the patent: Coal Mine "WAWEL ⁴⁴ ,

Ruda Śląska (Polska)Ruda Slaska (Poland)

Układ elektryczny do automatycznego wyłączania elektroenergetycznej sieci górniczej w przypadku wyrzutu gazów lub tąpnięćElectrical system for automatic shutdown of the mining power network in the event of gas outbursts or rock bursts

Przedmiotem wynalazku jest układ elektryczny do automatycznego wyłączania elektroenergetycznej sieci górniczej w przypadku wyrzutu gazów lub tąpnięć, zasilającej elektryczne urządzenia górnicze pracujące w dozorowanym wyrobisku bądź rejonie kopalni, wykorzystujący zjawisko powstawania powietrznej fali uderzeniowej.The subject of the invention is an electrical system for automatic shutdown of the mining power network in the event of gas or rock bursts, supplying electrical mining devices operating in a supervised excavation or mine area, using the phenomenon of air shock wave formation.

W procesie wydobywania kopalin użytecznych systemem podziemnym w złożach nasyconych gazem, często występuje zjawisko samoczynnego, gwałtownego wyrzutu gazów i skał do wyrobisk górniczych. Zjawisko wyrzutu sprowadza się zazwyczaj do nagłego wyrzucenia z calizny do wyrobisk górniczych znacznej ilości skał. W praktyce, ilość wyrzuconych mas skalnych może dochodzić do kilku tysięcy ton a ilość wydzielonego gazu osiąga kilkaset tysięcy metrów sześciennych. Wyrzuty takie z uwagi na swój gwałtowny charakter i rozmiar stanowią zawsze poważne zagrożenie dla załóg górniczych. Również tąpnięcia są jednym z najbardziej niebezpiecznych zjawisk występujących w praktyce górniczej. Tąpnięcie, oprócz zmniejszenia się przekroju wyrobiska względnie całkowitego zawału, niesie za sobą dodatkowo niebezpieczeństwo wybuchu metanu iub pyłu węglowego, co w konsekwencji prowadzi najczeęściej do powstania pożaru. Inicjatorem wybuchu metanu lub pyłu węglowego jest w takich przypadkach najczęściej iskra elektryczna bądź łuk elektryczny, powstałe w wyniku uszkodzenia kabli lub urządzeń elektrycznych zainstalowanych w wyrobiskach górniczych.In the process of extracting useful minerals with the underground system in gas-saturated deposits, there is often a phenomenon of spontaneous, rapid outburst of gases and rocks into mine workings. The ejection phenomenon usually comes down to the sudden ejection of a significant amount of rock into the mine workings. In practice, the amount of ejected rock masses can reach several thousand tons, and the amount of released gas reaches several hundred thousand cubic meters. Such outbursts, due to their violent nature and size, are always a serious threat to mining crews. Rock collapses are also one of the most dangerous phenomena in mining practice. The rock burst, apart from the reduction of the excavation section or the total collapse, also carries the risk of methane or coal dust explosion, which in consequence usually leads to a fire. In such cases, the initiator of a methane or coal dust explosion is usually an electric spark or an electric arc, caused by damage to cables or electrical devices installed in mining excavations.

Zagadnienie zabezpieczenia urządzeń elektrycznych, w tym kabli, w przypadku tąpnięć jednoznacznie określają i warunkują przepisy górnicze, które nakładają obowiązek natychmiastowego wyłączenia spod napięcia i zabezpieczenia przed niezamierzonym załączeniem, sieci elektroenergetycznej oraz urządzeń elektrycznych w zagrożonym rejonie kopalni.The issue of securing electrical devices, including cables, in the event of rock bursts is clearly defined and conditioned by mining regulations, which impose the obligation to immediately disconnect from voltage and protect against unintentional switching on, the power grid and electrical devices in the endangered area of the mine.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 122 998 układ kontroli i blokady zasilania energią elektryczną wyrobiska górniczego w zależności od stopnia zagrożenia metanowego, zawierający człon iloczynu logicznego, którego wyjście jest połączone poprzez człon czasowy i dodatkowy członFrom the Polish patent description No. 122,998, there is a system for controlling and blocking the power supply to a mining excavation depending on the degree of methane hazard, containing a logical product segment, the output of which is connected through a time segment and an additional

151 847 dopasowania iskrobezpiecznego z dodatkowym wyłącznikiem, który jest szeregowo połączony z podstawowym wyłącznikim sieci zasilającej. Jedno wejście członu iloczynu logicznego jest połą« czone z wyjściem członu sumy logicznej oraz z wejściem członu dopasowania iskrobezpiecznego połączonego z podstawowym wyłącznikiem sieci zasilającej kontrolowane wyrobisko górnicze. Drugie wejście członu iloczynu logicznego jest połączone z wyjściem czujnika napięcia podłączonego do sieci elektrycznej. Człon sumy logicznej ma dwa wejścia, z których jedno jest połączone z centralą metanometryczną, a drugie z czujnikiem przepływu powietrza. Układ zawiera ponadto człon logiczny różnicy symetrycznej z wyjściem informacyjnym, przy czym do jednego wejścia tego członu jest podłączone wyjście czujnika napięcia, zaś do drugiego wejścia są podłączone styki pomocnicze podstawowego wyłącznika sieci zasilającej kontrolowane wyrobisko górnicze.151 847 of intrinsically safe matching with an auxiliary circuit breaker which is connected in series with the primary circuit breaker of the supply network. One input of the logical product segment is connected with the output of the logical sum segment and with the input of the intrinsically safe matching segment connected with the main circuit breaker of the network supplying the controlled mining excavation. The second input of the logical product element is connected to the output of the voltage sensor connected to the mains. The logical sum segment has two inputs, one of which is connected to the methane measurement center and the other to the air flow sensor. The system also includes a symmetrical difference logic element with an information output, where the voltage sensor output is connected to one input of this element, and auxiliary contacts of the main circuit breaker of the network supplying the controlled mining excavation are connected to the other input.

Wadą powyższego układu jest skomplikowany schemat połączeń elektrycznych oraz ilość zastosowanych do jego budowy elementów składowych. Przy takiej strukturze układu blokady zasilania istnieje szereg prawdopodobnych uszkodzeń poszczególnych modułów układu, których nieskuteczność spowoduje brak zabezpieczenia w kontrolowanym wyrobisku lub rejonie kopalni.The disadvantage of the above system is the complicated wiring diagram and the number of components used in its construction. With such a structure of the power interlock system, there is a number of possible failures of individual system modules, the ineffectiveness of which will result in the lack of protection in the controlled excavation or mine area.

Układ elektryczny do automatycznego wyłączania elektroenergetycznej sieci górniczej w przypadku wyrzutu gazów lub tąpnięć według wynalazku, zawiera realizujący funkcję iloczynu logicznego wejściowy obwód, który jest utworzony z połączonych szeregowo zwiernych zestyków zespołu elektrycznych przetworników ciśnieniowych. Zestyki te są połączone transmisyjnym torem z jednym z trzech wejść pośredniczącego bloku dopasowania iskrobezpiecznego, wykonanego korzystnie w postaci iskrobezpiecznego zespołu zestykowego, który jest zasilany z odpływu głównego wyłącznika elektroenergetycznej sieci zasilającej odbiorniki pracujące w zagrożonym rejonie. Kolejne wejście pośredniczącego bloku jest połączone z wyjściem odbiornika częstotliwości włączonego w dozorowaną linię systemu metanometrii automatycznej. Trzecie wejście pośredniczącego bloku jest połączone z informacyjnym wyjściem wyłącznika urządzenia wentylującego, które jest zasilane z niezależnej sieci elektroenergetycznej. Wyjście pośredniczącego bloku dopasowania iskrobezpiecznego jest połączone ze sterującym wejściem głównego wyłącznika elektoenergetycznej sieci zasilającej urządzenia pracujące w zagrożonym rejonie.The electrical system for automatic shutdown of the power mining network in the event of gas ejection or rock bursts, according to the invention, comprises an input circuit that performs the function of a logical product, which is formed of the series-connected normally open contacts of a set of electric pressure transducers. These contacts are connected via a transmission path to one of the three inputs of an intermediate intrinsically safe matching block, preferably made in the form of an intrinsically safe contact unit, which is powered from the outflow of the main switch of the electric power network supplying consumers operating in the endangered area. The next input of the intermediate block is connected to the output of the frequency receiver connected to the monitored line of the automatic methane measurement system. The third input of the intermediate block is connected to the information output of the circuit breaker of the ventilation device, which is supplied from an independent power grid. The output of the intermediate intrinsically safe matching block is connected to the control input of the main switch of the power network supplying devices operating in the hazardous area.

Zaletą układu według wynalazku jest jego prosta budowa i nieskomplikowany schemat połączeń elektrycznych oraz duża pewność i niezawodność w działaniu. Rozwiązanie struktury układu, wykorzystujące odpływ głównego wyłącznika sieci zasilającej odbiornika pracujące w zagrożonym rejonie również do zasilania pośredniczącego bloku dopasowania iskrobezpiecznego, zapewnia samokontrolę układu sprowadzającą się do tego, że w przypadku zaniku napięcia zasilającego lub zamierzonego wyłączenia, pośredniczący blok odcina wszystkie elementy układu spod napięcia. Eliminuje się przez to konieczność kontroli bądź stałego nadzoru zagrożonego rejonu. Ponadto, w przypadku wystąpienia jakiejkolwiek awarii, na przykład w postaci przerwy lub zwarcia, w obwodzie zwiernych zestyków zespołu ciśnieniowych przetworników, pośredniczący blok poprzez główny wyłącznik sieci natychmiast odłączy spod napięcia odbiorniki pracujące w zagrożonym rejonie. Natychmiastowe wyłączenie nastąpi również w przypadku nadmiernej koncentracji metanu w zagrożonym rejonie, przy czym impuls wyłączający zostanie przekazany do pośredniczącego bloku z centrali metanometrycznej. Zastosowana aparatura łączeniowa zapewnia bezawaryjną pracę układu przy minimalnych wymogach zabiegów konserwacyjnych oraz wyklucza skutecznie powstawanie uszkodzeń od przypięć w sieci.The advantage of the system according to the invention is its simple structure and simple wiring diagram as well as high certainty and reliability in operation. The solution of the structure of the system, using the outflow of the main switch of the receiver supply network operating in the endangered area, also to supply the intermediate intrinsically safe matching block, ensures the self-control of the system, which boils down to the fact that in the event of a power outage or intentional shutdown, the intermediate block cuts off all system elements from voltage. This eliminates the need for control or constant supervision of the endangered area. Moreover, in the event of any failure, for example in the form of an open or short circuit, in the NO contacts circuit of the pressure transducer group, the intermediate block will immediately disconnect the loads operating in the hazardous area via the main switch of the network. Immediate shutdown will also take place in the event of an excessive concentration of methane in the endangered area, and the shutdown impulse will be transferred to an intermediate unit from the methane measurement center. The switchgear used ensures failure-free operation of the system with minimum maintenance requirements and effectively excludes damage caused by pinching in the network.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono blokowy schemat połączeń układu do automatycznego wyłączania elektroenergetycznej sieci górniczej w przypadku wyrzutu gazów lub tąpnięć.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, which shows a block diagram of a system for automatic shutdown of the power mining network in the event of a gas discharge or rock bursts.

Układ według wynalazku ma wejściowy obwód utworzony z szeregowo połączonych zwiernych zestyków zi, zu,...,zn, zni stanowiących wyjście zespołu elektrycznych ciśnieniowych przetworników Pi, P₂,...,Pn. Transmisyjny tor 1 łączy zestyki zi, zh,...zn, zni z pierwszym wejściem pośredniczącego bloku IB dopasowania iskrobezpiecznego, który jest zasilany z odpływu Wy głównego wyłącznika G W elektroenergetycznej sieci 2 zasilającej odbiorniki Odb zainstalowane w zagrożonym rejonie. Drugie wejście pośredniczącego bloku IB jest połączone z wyjściem odbiornika częstotliwości 3, który jest włączony w obwód dozorowanej linii 4 systemu metanometrii automatycznej. Trzecie wejście pośredniczącego bloku IB jest połączone z informacyjnym wyj ściem Sp wyłącznika W wentyluj ącego urządzenia M zasilanego z niezależnej elektroenergetycznejThe circuit according to the invention has an input circuit made of normally-connected make contacts zi, zu, ..., zn, zn and representing the output of a set of electric pressure transducers Pi, P ₂ , ..., Pn. The transmission path 1 connects the contacts zi, zh, ... zn, zni with the first input of the intermediate block IB of the intrinsically safe matching, which is supplied from the output O of the main switch GW of the power network 2 supplying the receivers Odb installed in the hazardous area. The second input of the intermediary block IB is connected to the output of the frequency receiver 3, which is connected to the circuit of the monitored line 4 of the automatic methane measurement system. The third input of the intermediate block IB is connected to the information output Sp of the circuit breaker W of the ventilating device M supplied from an independent power supply.

151 847 3 sieci 5. Wyjście pośredniczącego bloku IB jest połączone ze sterującym wejściem We głównego wyłącznika GW elektroenergetycznej sieci -2 zasilającej zagrożony rejon.151 847 3 of the network 5. The output of the intermediate block IB is connected to the controlling input In of the main circuit breaker GW of the power network -2 supplying the hazardous area.

Układ według wynalazku działa w oparciu o zjawisko powstania powietrznej fali uderzeniowej przy nagłym zmniejszeniu się przekroju wyrobiska lub całkowitym zawale wskutek tąpnięcia albo też zainicjowanej wyrzutem gazów. Powstający w tym przypadku strumień powietrza, o ciśnieniu wyższym od normalnie panującego, jest przetwarzany na sygnał elektryczny przez usytuowany najbliżej miejsca powstania fali uderzeniowej, jeden z przetworników Pi, Pn. Sygnał ten steruje pracą normalnie zamkniętych, zwiemy ch zestyków zi, Zn,..., zn, zni, tego z przetworników Pi, P2,..., Pn, który zadziałał wskutek wystąpienia powietrznej fali uderzeniowej. Umieszczone w wejściowym obwodzie, realizującym funkcję iloczynu logicznego, zwierne zestyki zi, Zn,..., zn, zni otwierając się sterują pracą jednego z wejść pośredniczącego bloku IB dopasowania iskrobezpiecznego, na którego wyjściu pojawi się impuls wyzwalający sterujące wejście We głównego wyłącznika GW elektroenergetycznej sieci 2, który wyłączy odbiorniki Odb zasilane z odpływu tej sieciThe system according to the invention operates on the basis of the phenomenon of air shock wave with a sudden decrease in the section of the excavation or complete collapse due to rock collapse or initiated by gas ejection. The air stream formed in this case, with a pressure higher than the normally prevailing one, is converted into an electrical signal by one of the Pi, Pn converters located closest to the place where the shock wave is generated. This signal controls the operation of the normally closed contacts, we call the contacts zi, Zn, ..., zn, zni, the one from the converters Pi, P2, ..., Pn, which was triggered by the air shock wave. Placed in the input circuit that performs the logical product function, the normally open contacts zi, Zn, ..., zn, zn and when opening, control the operation of one of the intermediate inputs of the IB intrinsically safe matching block, on the output of which there will appear an impulse that triggers the input In the main switch of the power GW main switch network 2, which will switch off the Odb receivers powered from the outflow of this network

2.2.

Natomiast w przypadku przekroczenia dopuszczalnego stężenia metanu w kontrolowanym rejonie, włączony w obwód dozorowej linii 4 odbiornik częstotliwości 3 generuje impuls do wejścia pośredniczącego bloku IB wysterowującego główny wyłącznik GW, który natychmiast wyłączy elektroenergetyczną sieć 2 zasilającą odbiorniki Odb pracujące w zagrożonym rejonie. Powyżej opisany mechanizm działania układu według wynalazku, zachodzi również w przypadku wyłączenia wentylującego urządzenia M zasilanego z niezależnej sieci 5, przy czym impuls wyłączający elektroenergetyczną sieć 2 jest generowany przez informacyjne wyjście Sp i poprzez pośredniczący blok IB jest doprowadzony do głównego wyłącznika GW elektroenergetycznej sieci 2.However, in the event of exceeding the permissible methane concentration in the controlled area, the frequency receiver 3 connected to the monitoring circuit 4 generates an impulse to the intermediate input of block IB controlling the main switch GW, which immediately switches off the power grid 2 supplying Odb receivers operating in the endangered area. The above-described operating mechanism of the system according to the invention also takes place in the case of switching off the ventilating device M supplied from the independent network 5, the switching off pulse of the power network 2 is generated by the information output Sp and through the intermediary block IB is fed to the main switch GW of the power network 2.

Claims

Patent claims

1. Electrical system for automatic shutdown of the mining power network in the event of gas outburst or rock bursts, including an air flow sensor connected through a logic block and an intrinsically safe matching element with the main switch of the network supplying the controlled excavation, the logic element being additionally connected to the methane measurement center, characterized by that it has an input circuit connected in series with normally open contacts (zi, zn, Z2, Z21, ..., zn, zni) of a set of electric pressure transducers (Pi, P2, ..., Pn), which are connected to the logical product function. are connected via the transmission path (1) to one of the three inputs of the intermediate intrinsically safe matching block (IB), which is supplied from the outlet (Wy) of the main switch (GW) of the power network (2) supplying the receivers (Odb) installed in the hazardous area, and to of the next block intermediate input (IB), the output of the frequency receiver (3) on is connected circuit of the detection line (4) of the automatic methane measurement system, and the third input of the intermediate block (IB) is connected to the switch (W) of the ventilation device (M) supplied from the independent power grid and (5), while the output of the intermediate block (IB) for matching intrinsically safe is connected to the controlling input (In) of the main switch (GW) of the power network (2) supplying the hazardous area.

2. The system according to claim The method of claim 1, characterized in that the intermediate intrinsically safe matching block (IB) is made in the form of an intrinsically safe contact unit.

The system according to p. A device according to claim 1, characterized in that the switch (W) of the ventilating device (M) has an output information (Sp) which is connected to one of the inputs of an intermediate intrinsically safe matching block (IB).

Receive

Department of Publishing of the UP RP. Circulation 100 copies

Price 3000 PLN