RU2007585C1

RU2007585C1 - Method of automatic detection of fire in mining yields

Info

Publication number: RU2007585C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Онищенко; Б.С. Карлеба; Норберт Шаудерна; В.Л. Скрипка
Original assignee: Онищенко Александр Михайлович
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: a pair of measuring wires is laid in the worked out space along the control line, and the resistance between the pair of wires is measured. The pair of measuring wires is placed in a common insulating sheath made of a thermosetting material for short-circuiting of the measuring wires in the overheated section of the worked out space. The instant of the beginning of fire is determined by the instant of the short circuit of the measuring wires, and the hotbed of fire is located by the value of the resistance of the shorted electric circuit of the pair of wires. Additionally measured is the resistance between the pair of measuring wires on their opposite end, and determined are the moment of the beginning of fire and the direction to the new hotbed of fire from the previous hotbed of fire by the moment of variation of the resistance on the respective end. The new hotbed of fire is located by the value of variation of the resistance on the respective end with due account made for the total length of measuring wires. EFFECT: facilitated procedure of fire detection.

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в угольных шахтах в системе сигнализации о возникновении пожаров, в системах автоматического упреждающего пожаротушения и т. д. The invention relates to mining and can be used in coal mines in a fire alarm system, in automatic fire extinguishing systems, etc.

Известен способ автоматического обнаружения пожаров в горных выработках, включающий размещение датчиков тепла, замерных проводов и воздухозаборных шлангов в металлических трубах и укладку последних в выработанном пространстве по линиям контроля за обнаружением ранних признаков самовозгорания, в котором для снижения затрат на укладку труб и наращивание проводов выступающие из выработанного пространства концы металлических труб соединяют с конвейерным ставом для перемещения по ходу продвигания очистного забоя, причем длину укладываемых в выработанном пространстве труб принимают равной длине шага месячного подвигания очистного забоя [1] . A known method for the automatic detection of fires in mining, including the placement of heat sensors, metering wires and air intake hoses in metal pipes and laying the latter in a mined space along the lines for monitoring the detection of early signs of spontaneous combustion, in which, to reduce the cost of laying pipes and building wires protruding from of the worked space, the ends of the metal pipes are connected with a conveyor stand to move along the advancement of the working face, and the length of the laying proxy in the goaf pipe is taken equal to the step length month podviganiya stope [1].

Недостатком известного способа является низкая надежность обнаружения очага пожара при больших затратах. The disadvantage of this method is the low reliability of detecting a fire at high cost.

Известен способ автоматического обнаружения пожаров в горных выработках, включающий прокладку пары замерных проводов в выработанном пространстве по линии контроля и измерение сопротивления между парой проводов, в котором для повышения надежности обнаружения очага пожара при одновременном снижении затрат пару замерных проводов помещают в одну общую изоляционную оболочку из термоусаживаемого материала с возможностью короткого замыкания замерных проводов на перегретом участке выработанного пространства, при этом определяют момент времени возникновения пожара по моменту короткого замыкания замерных проводов, а место возникновения пожара определяют по величине сопротивления замкнутой электрической цепи пары проводов [2] . A known method for the automatic detection of fires in mine workings, including laying a pair of test leads in a mined space along a control line and measuring resistance between a pair of wires, in which to increase the reliability of detecting a fire source while reducing costs, a couple of test leads are placed in one common heat-shrinkable insulating sheath material with the possibility of a short circuit of metering wires on an overheated section of the worked out space, while determining the moment webbings of fire at the time of short-circuit metering wires, and the place of fire resistance is determined by the magnitude of the closed electric circuit couples the wires [2].

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения повторных обнаружений пожаров без замены замерных проводов. The disadvantage of this method is the inability to provide repeated detection of fires without replacing the metering wires.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения повторных обнаружений пожаров без замены замерных проводов. The aim of the invention is to expand the functionality by providing re-detection of fires without replacing the metering wires.

Поставленная цель достигается тем, что в способе автоматического обнаружения пожаров в горных выработках, включающем прокладку пары замерных проводов в выработанном пространстве по линии контроля, измерение сопротивления между парой проводов, пару замерных проводов помещают в одну общую изоляционную оболочку из термоусаживаемого материала с возможностью короткого замыкания замерных проводов на перегретом участке выработанного пространства, определяют момент времени возникновения пожара по моменту короткого замыкания замерных проводов, а место возникновения пожара определяют по величине сопротивления замкнутой электрической цепи пары проводов, дополнительно измеряют сопротивление между парой замерных проводов с другого противоположного их конца, по моменту изменения с соответствующего конца определяют момент появления пожара и направление на новый очаг пожара от предшествующего очага пожара, а по величине изменения сопротивления с соответствующего конца определяют место возникновения нового очага пожара. This goal is achieved in that in a method for automatically detecting fires in mine workings, including laying a pair of test leads in a mined space along a control line, measuring resistance between a pair of wires, a pair of test leads is placed in one common insulating sheath of heat-shrinkable material with the possibility of short circuit wires on an overheated section of the worked out space, determine the time of a fire at the time of a short circuit meter water, and the place of fire is determined by the value of the resistance of a closed electric circuit of a pair of wires, additionally measure the resistance between a pair of metering wires from their opposite end, by the time of change from the corresponding end, determine the moment of fire and the direction of the new fire from the previous fire, and the magnitude of the change in resistance from the corresponding end determines the place of occurrence of a new fire.

Изобретательский акт при создании способа состоит в двойном увеличении функциональных возможностей при менее чем двойное усложнении способа (при инженерном проектировании усложнение пропорционально степени расширения функциональных возможностей). Это техническое противоречие (расширение возможностей при непропорциональном усложнении) преодолено за счет всей совокупности ограничительных и отличительных признаков так, что ни замена на эквивалентный, ни исключение любого из признаков невозможны, что однозначно следует из приводимого ниже описания способа. Отличительные признаки неизвестны не только в совокупности, но даже отдельно каждый признак сам по себе. Поэтому, по мнению авторов, совокупность отличительных признаков удовлетворяет изобретательскому уровню и соответствует критериям "новизна" и "существ. отлич. ". An inventive act when creating a method consists in doubling the functionality with less than double complicating the method (in engineering design, complexity is proportional to the degree of expansion of functionality). This technical contradiction (expansion of opportunities with disproportionate complication) was overcome due to the whole combination of restrictive and distinctive features so that neither replacement with equivalent, nor exclusion of any of the features is impossible, which clearly follows from the description of the method below. Distinctive features are not only unknown in the aggregate, but even separately, each feature in itself. Therefore, according to the authors, the set of distinctive features satisfies the inventive step and meets the criteria of "novelty" and "creatures. Distinguished."

На фиг. 1 показана схема размещения замерных проводов и омметров в горной выработке; на фиг. 2 показан разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - функциональная схема устройства для автоматического обнаружения повторяющихся пожаров в горных выработках. In FIG. 1 shows the layout of metering wires and ohmmeters in a mine; in FIG. 2 shows a section along AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section along BB in FIG. 1; in FIG. 4 is a functional diagram of a device for automatically detecting repeated fires in mine workings.

Способ осуществляется следующим образом. На стенке 1 горной выработки прикрепляют термочувствительный кабель. Измерительные провода 2 и 3 кабеля помещают в изоляционную оболочку 4 из термоусаживаемого материала. Провода 2 и 3 в оболочке прикрепляют к стенке 1 с помощью скоб 5 и гвоздей 6. Чтобы предотвратить замыкание проводов 2 и 3 в оболочке 4, последнюю выполняют с продольным гофром 7 между проводами 2 и 3 (см. фиг. 2). Концы замерных проводов 2 и 3 подключают к омметру 8. Противоположные концы проводов 2 и 3 подключают к второму омметру 9. Выходы обоих омметров 8 и 9 подключают к входам блока индикации и регистрации 10. The method is as follows. A heat-sensitive cable is attached to the wall 1 of the mine. Test leads 2 and 3 of the cable are placed in an insulating sheath 4 of heat-shrinkable material. The wires 2 and 3 in the sheath are attached to the wall 1 using brackets 5 and nails 6. To prevent the closure of the wires 2 and 3 in the sheath 4, the latter is performed with a longitudinal corrugation 7 between the wires 2 and 3 (see Fig. 2). The ends of the measuring wires 2 and 3 are connected to the ohmmeter 8. The opposite ends of the wires 2 and 3 are connected to the second ohmmeter 9. The outputs of both ohmmeters 8 and 9 are connected to the inputs of the indicating and recording unit 10.

В нормальном состоянии, когда очагов пожара нет и оболочка 4 имеет температуру стенки 1 горной выработки, провода 2 и 3 изолированы друг от друга продольным гофром 7 в оболочке 4. Омметры 8 и 9 показывают сопротивления изоляции оболочки 4. Если, например, в качестве оболочки 4 применяют трубку из термоусаживаемой композиции полиэтилена с температурой усадки 160^оС, внутренним диаметром 6 мм, а провода 2 и 3 имеют диаметр 1,5 мм, то сопротивление оболочки 4 при длине замерных проводов в оболочке 100 м равно 200 МОм.In the normal state, when there are no fires and the sheath 4 has the temperature of the wall 1 of the mine, the wires 2 and 3 are isolated from each other by a longitudinal corrugation 7 in the sheath 4. Ohmmeters 8 and 9 show the insulation resistance of the sheath 4. If, for example, as a sheath 4 used a heat-shrinkable tube of polyethylene composition the shrinkage temperature 160 ^{° C,} an inner diameter of 6 mm, and the wires 2 and 3 have a diameter of 1.5 mm, the resistance of the shell 4 at a length of wire in the metering casing 100 m is 200 megohms.

При возникновении первого очага пожара оболочка 4 нагревается, резко уменьшается по диаметру (в 4-7 раз) и плотно прижимает друг к другу провода 2 и 3 (как это показано на фиг. 3). По резкому изменению сопротивления (от сотен миллионов до долей Ом), фиксируемого обоими омметрами 8 и 9, определяют момент возникновения очага пожара, то есть момент нагрева оболочки 4 до температуры усадки оболочки. После замыкания проводов 2 и 3 омметрами 8 и 9 измеряют сопротивления цепей соответственно от омметров 8 и 9 до места возникновения Б пожара. По значениям сопротивлений соответственно Р_8Б и Р_9Б определяют расстояния до места очага пожара. Каждое расстояние равно сопротивлению соответствующей цепи, деленному на удельное линейное сопротивление пары замерных проводов l_у
l₈ = Р_8Бl_у ^-1 и l₉ = Р_9Бl_у ^-1. (1) Каждое из расстояний l₈ и l₉ определено с соответствующей погрешностью. Поэтому уточненное значение расстояние до очага пожара определяют по формуле
l_У8 = l₈К и l_У9 = l₉K где К = l(l₈ + l₉)^-1, (2) где l - расстояние между противоположными концами замерных проводов.When the first fire occurs, the shell 4 heats up, sharply decreases in diameter (4-7 times) and tightly presses wires 2 and 3 to each other (as shown in Fig. 3). A sharp change in resistance (from hundreds of millions to fractions of Ohms), recorded by both ohmmeters 8 and 9, determines the moment of occurrence of the fire, that is, the moment of heating of the shell 4 to the temperature of the shrinkage of the shell. After the wires 2 and 3 are closed by ohmmeters 8 and 9, the resistance of the circuits is measured from ohmmeters 8 and 9, respectively, to the place where the fire B occurs. According to the values of the resistances, respectively, P _8B and P _9B determine the distance to the place of the fire. Each distance is equal to the resistance of the corresponding circuit divided by the specific linear resistance of a pair of test leads l _y
l ₈ = P _8B l _y ^-1 and l ₉ = P _9B l _y ^-1 . (1) Each of the distances l ₈ and l _{9 is} determined with a corresponding error. Therefore, the adjusted value of the distance to the fire is determined by the formula
l _Y8 = l ₈ K and l _Y9 = l ₉ K where K = l (l ₈ + l ₉ ) ^-1 , (2) where l is the distance between the opposite ends of the measuring wires.

При возникновении второго очага пожара, например, в сечении С на фиг. 4 оболочка 4 в месте С нагревается и резко уменьшается по диаметру. Сопротивление между парой проводов 2 и 3, сжатых при этом оболочкой 4 в сечении С, фиксируемое омметром 9 при этом не изменится, так как к омметру 9 находится более близкое к нему место прежнего короткого замыкания проводов 2 и 3 в сечении Б. Зато при замыкании проводов в сечении С изменится фиксируемое омметром 8 сопротивление. Таким образом, по изменению сопротивления, фиксируемого омметром 8, определяют положение места возникновения пожара (оно лежит слева от первого места возникновения пожара в сечении Б), а по измеряемому омметром 8 сопротивлению определяют расстояние до нового места возникновения пожара в сечении С. When a second fire occurs, for example, in section C in FIG. 4, the sheath 4 in place C is heated and decreases sharply in diameter. The resistance between the pair of wires 2 and 3, compressed by the sheath 4 in section C, fixed by an ohmmeter 9 will not change, since to the ohmmeter 9 there is a closer place to the previous short circuit of wires 2 and 3 in section B. But when it closes wires in cross section C, the resistance fixed by ohmmeter 8 will change. Thus, by changing the resistance recorded by ohmmeter 8, determine the location of the fire location (it lies to the left of the first fire location in section B), and by the resistance measured by ohmmeter 8, determine the distance to the new location of the fire in section C.

При возникновении третьего очага пожара, например, в сечении D на фиг. 4 оболочка 4 в месте D нагревается и резко уменьшается по диаметру. Фиксируемое омметром 9 сопротивление не изменится, так как между сечением D и омметром 9 находятся два предыдущих очага пожаров в сечениях Б и С. Вследствие короткого замыкания проводов 2 и 3 в сечении D омметр 8 зарегистрирует изменение сопротивления, по которому зафиксируется возникновение очага пожара, более близкого к омметру 8, чем предыдущий очаг пожара в сечении С. По значению показываемого омметром 8 сопротивления как и ранее определяют расстояние до нового очага пожара. When a third fire occurs, for example, in section D in FIG. 4, the shell 4 in place D is heated and decreases sharply in diameter. The resistance recorded by ohmmeter 9 will not change, since between the cross-section D and ohmmeter 9 there are two previous fire sources in sections B and C. Due to a short circuit of wires 2 and 3 in cross-section D, ohmmeter 8 will register a change in resistance, which will detect the occurrence of a fire source, more close to ohmmeter 8 than the previous fire in section C. Using the resistance shown by ohmmeter 8, the distance to the new fire is determined as before.

При возникновении четвертого очага пожара в сечении Е все произойдет как и описано выше для сечения D. When the fourth fire occurs in section E, everything will happen as described above for section D.

При возникновении пятого очага пожара в сечении F по фиг. 4 омметр 9 покажет изменение сопротивления, так как короткое замыкание проводов возникло в более близкой к омметру 9 точке, чем сечение Б ближайшего к омметру 9 предыдущего пожара. По величине сопротивления, показываемого омметром 9, определяют расстояние до пятого очага пожара в сечении Г. When the fifth fire occurs in section F of FIG. 4 ohmmeter 9 will show a change in resistance, since a short circuit of the wires occurred at a point closer to ohmmeter 9 than section B of the previous fire closest to ohmmeter 9. By the magnitude of the resistance shown by an ohmmeter 9, determine the distance to the fifth fire center in section G.

Все описанные операции по фиксации момента изменения показаний омметров 8 или 9 и вычисления расстояния до очага пожара от того омметра, у которого изменились показания, осуществляет блок индикации момента возникновения пожара и регистрации расстояния до очага пожара 10. Настоящий способ не позволяет обнаруживать тот новый очаг пожара, который происходит между двумя предыдущими очагами пожара. Так, например, если шестой очаг пожара возникнет в любом месте между очагами Е и Г, то он не будет обнаружен, так как сопротивления, показываемые обоими омметрами, не изменятся, потому что для обоих омметров будет существовать более близкое место короткого замыкания проводов 2 и 3 от более раннего очага пожара. В этом единственный недостаток способа. Однако, как видно из фиг. 4, вероятность возникновения новых очагов пожаров между предыдущими очагами низка (пропорциональна отношению длины проложенных в горной выработке проводов к расстоянию между предыдущими очагами пожара) и увеличивается с ростом количества вновь возникающих пожаров. All the described operations for fixing the moment of changing the readings of ohmmeters 8 or 9 and calculating the distance to the fire source from the ohmmeter for which the readings have changed, are carried out by the unit for indicating the moment of fire and recording the distance to the fire center 10. This method does not allow to detect that new fire center that occurs between two previous fires. So, for example, if the sixth fire source occurs anywhere between the foci E and G, then it will not be detected, since the resistance shown by both ohmmeters will not change, because for both ohmmeters there will be a closer place for the short circuit of wires 2 and 3 from an earlier source of fire. This is the only drawback of the method. However, as can be seen from FIG. 4, the probability of occurrence of new fires between previous fires is low (proportional to the ratio of the length of wires laid in the mine working to the distance between previous fires) and increases with the number of newly occurring fires.

П р и м е р. В горной выработке проложен термочувствительный кабель. Кабель прикрепили скобами к стенке выработки, а его измерительные проводники с обоих концов присоединили к омметрам 8 и 9. Термочувствительный кабель выполнен из термоусаживаемой композиции полиэтилена с температурой усадки 160^оС. Внутренний диаметр оболочки 6 мм. В качестве пары проводов использовались медные проводники диаметром 1,5 мм, сопротивление каждого метра пары проводников 19.26 ˙10^-3 Ом.PRI me R. A heat-sensitive cable is laid in the mine. Cable brackets attached to the wall of production, and its measuring conductors from both ends attached to the ohmmeter 8 and 9. The heat sensitive cable is made of a heat-shrinkable polyethylene composition with shrinkage temperature 160 ° ^C. The internal diameter of the cladding 6 mm. Copper conductors with a diameter of 1.5 mm were used as a pair of wires, the resistance of each meter of a pair of conductors was 19.26 ˙ 10 ^-3 Ohms.

Участок термочувствительного кабеля нагрели до температуры свыше 160^оС. Оболочка в этом месте кабеля резко уменьшалась в диаметре и плотно сжала медные проводники. После замыкания омметр показал сопротивление 0,4 Ом (показания омметра 8), а омметр 9 - сопротивление 0,2 Ом. Учитывая удельное сопротивление пары проводников, рассчитаны расстояния от омметров до точки нагрева 20,8 м от омметра 8 до точки Б и 10,4 м от омметра 9 до точки Б. Между тем при прокладке проводников было известно, что общая длина проводников составляет l = 31 м. Поэтому истинные расстояния от омметров 8 и 9 до очага пожара в сечении Б уточняют по формулам (1) и (2)
l₈ = 0,4/19,25˙ 10^-3 = 20,77922 м,
l₉ = 0,2/19,25 ˙10^-3 = 10,38961 м
К = 31(20,77922 + 10,38961)^-1 = = 0,99458337
l_у8 = 20,77922˙0,99458337 = = 20,66666666 м
l_у9 = 10,38961˙0,99458337 = = 10,33333333 м. Ошибки определения расстояний по формулам (1) составили соответственно
δ₈= 10,38961 - 10,33333333 = 0,05627667 м;
δ₉= 20,77922 - 20,33333333 = 0,11255334 м Как видно, уточненные формулы (2) позволяют определить расстояния до первого очага пожара с относительной погрешностью на 0,54 % меньшей, чем при определении расстояния до первого очага пожара по прототипу. Так, при определении расстояния в 10,333 м допускалась ошибка в 5,6 см, а при определении расстояния в 20,666 м - ошибка в 11,25 см.The plot is a heat-sensitive cable is heated to a temperature above 160 ° ^C. The shell at this point the cable sharply reduced in diameter and tightly squeezed copper conductors. After the closure, the ohmmeter showed a resistance of 0.4 Ohms (readings of an ohmmeter 8), and an ohmmeter 9 showed a resistance of 0.2 Ohms. Given the specific resistance of a pair of conductors, the distances from ohmmeters to a heating point of 20.8 m from ohmmeter 8 to point B and 10.4 m from ohmmeter 9 to point B were calculated. Meanwhile, when laying the conductors, it was known that the total length of the conductors is l = 31 m. Therefore, the true distances from ohmmeters 8 and 9 to the fire source in section B are specified using formulas (1) and (2)
l ₈ = 0.4 / 19.25 · 10 ^-3 = 20.77922 m,
l ₉ = 0.2 / 19.25 ˙10 ^-3 = 10.38961 m
K = 31 (20.77922 + 10.38961) ^-1 = = 0.99458337
l _U8 = 20,77922˙0,99458337 = = 20,66666666 m
l _y9 = 10.38961˙0.99458337 = = 10.33333333 m. Errors in determining distances by formulas (1) were respectively
δ ₈ = 10.38961-10.33333333 = 0.05627667 m;
δ ₉ = 20.77922 - 20.33333333 = 0.11255334 m As you can see, the refined formulas (2) allow us to determine the distance to the first fire source with a relative error of 0.54% less than when determining the distance to the first fire zone according to the prototype . So, when determining the distance of 10.333 m, an error of 5.6 cm was made, and when determining the distance of 20.666 m, an error of 11.25 cm was made.

При возникновении второго очага пожара в сечении С омметр 8 показал сопротивление 0,35 Ом. При обычном расчете расстояние от омметра 8 до очага С составляло lc = 0,35/19,25 ˙10^-3 = 18,181818 м. При расчете расстояния с учетом значения К уточненное значение расстояния составило l_ус = 18,181818 ˙0,99458337 = 18,0833 м, то есть уточненное значение расстояния отличается от рассчитываемого по прототипу на 9,85 см.When a second fire occurs in section C, ohmmeter 8 showed a resistance of 0.35 Ohms. In the usual calculation, the distance from the ohmmeter 8 to the source C was lc = 0.35 / 19.25 ˙ 10 ^-3 = 18.181818 m. When calculating the distance taking into account the K value, the adjusted distance value was l _us = 18.181818 ˙0, 99458337 = 18.0833 m, that is, the specified distance value differs from that calculated by the prototype by 9.85 cm.

Аналогично рассчитываются расстояния до третьего, четвертого и пятого очагов пожара в сечениях соответственно D, E и F. Similarly, the distances to the third, fourth, and fifth foci of fire in sections D, E, and F, respectively, are calculated.

Таким образом, способ по сравнению с прототипом позволяет без замены замерных проводов определять положение и момент возникновения повторных очагов пожара и повышает точность определения первого и последующих очагов пожара в смысле достоверного определения расстояния до очага пожара. Экономический эффект образуется как за счет экономии замерных проводов, снижения трудоемкости за счет исключения повторной прокладки новых проводов, так и за счет более точного определения очага пожара, что позволяет снизить трудоемкость и затраты на ликвидацию очага пожара. (56) Авторское свидетельство СССР N 905494, кл. E 21 F 5/00, от 1977. Thus, the method compared with the prototype allows without replacing the metering wires to determine the position and time of occurrence of repeated fires and increases the accuracy of determining the first and subsequent fires in the sense of reliably determining the distance to the fire. The economic effect is formed both due to the saving of metering wires, reducing the complexity by eliminating the re-laying of new wires, and due to a more accurate determination of the source of the fire, which allows to reduce the complexity and costs of eliminating the source of the fire. (56) Copyright certificate of the USSR N 905494, cl. E 21 F 5/00, from 1977.

Авторское свидетельство СССР N 1574829, кл. E 21 F 5/00, 1990. USSR author's certificate N 1574829, cl. E 21 F 5/00, 1990.

Claims

METHOD FOR AUTOMATIC FIRE DETECTION IN MINING, including laying a pair of test leads in a worked-out space along a control line, measuring resistance between a pair of wires, which is placed in one common insulating sheath made of heat-shrinkable material with the possibility of a short circuit of test leads on an overheated section of worked-out space, determining the moment of the time of the fire at the time of the short circuit of the metering wires and the location of the fire at the magnitude of the resistance a closed electrical circuit of a pair of wires, characterized in that, in order to expand the functionality by providing re-detection of fires without replacing the metering wires while increasing the accuracy of determining the location of the fire, the resistance between the pair of metering wires from the opposite end, at the time changes in resistance from the corresponding end determine the moment of fire and the direction to a new fire, and the magnitude of changes in resistance Lenia with the corresponding end with the total length of the metering wires determine the place of origin of a new seat of fire.