RU2656652C1 - Radioisotopic method of measurement of dust development in mine openings and device for implementation - Google Patents

Radioisotopic method of measurement of dust development in mine openings and device for implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2656652C1
RU2656652C1 RU2017132423A RU2017132423A RU2656652C1 RU 2656652 C1 RU2656652 C1 RU 2656652C1 RU 2017132423 A RU2017132423 A RU 2017132423A RU 2017132423 A RU2017132423 A RU 2017132423A RU 2656652 C1 RU2656652 C1 RU 2656652C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dust
carriage
sediment
collector
surface density
Prior art date
Application number
RU2017132423A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Викторович Кудряшов
Моисей Абрамович Иофис
Евгений Степанович Иванов
Елена Алексеевна Соловьева
Сергей Сергеевич Кубрин
Борис Николаевич Поставнин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН)
Priority to RU2017132423A priority Critical patent/RU2656652C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656652C1 publication Critical patent/RU2656652C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21FSAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F5/00Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: test and measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the technique for controlling the dustiness of the surface at coal, mining and metallurgical and other industries and agricultural production enterprises, where there is explosive dust: coal, sulphide, flour, etc. Surface density of the dust sediment on the collector is calculated from the reduced mathematical expression. Operation of measuring the surface density of the precipitate is repeated until a predetermined critical surface density of the dust sediment is collected σu n. Also disclosed is a device made in the form of a radiometric assembly consisting of a flat circular source of beta-particles radiation and a coaxially located equal-sized detector, located at a distance from each other, sufficient for placing between them a movable carriage with a dust sediment, in the carriage are cut two round holes located one after another on which the reference measure and working collector are placed, alternately moved to the radiometric unit, the movement mechanism of the carriage is made in the form of a screw connected at one end to the micromotor, and the other to the body of the device, and the nut fastened to the carriage, which moves the carriage to the radiometric assembly and vice versa, and motor end switches disposed on the device body fixing the carriage position in the radiometric assembly and the dust collection point. In the case are placed electronic units for calculating and indicating the measurement, controlling the movement mechanism of the carriage and power supply.
EFFECT: increased safety and efficiency of the radioisotope method of measuring the current and critical mass of the dust sediment and the device that implements it, absorption of soft beta radiation by a dust deposit located on a thin substrate-collector, the measurement process is divided into two phases: precipitation of dust particles and measurement of the surface density of the precipitate.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике контроля запыленности поверхности на предприятиях угольной, горно-металлургической и других отраслей промышленности и сельскохозяйственного производства, где присутствует взрывчатая пыль: угольная, сульфидная, мучная, пластмассовая и др.The invention relates to techniques for controlling dustiness of the surface at enterprises of coal, mining and metallurgical and other industries and agricultural production, where explosive dust is present: coal, sulfide, flour, plastic, etc.

Известны способы измерения пылеотложения угольной пыли в горных выработках, основанные на обратном рассеянии бета-частиц от подложки, на которой осаждена пыль из потока воздуха, и устройство в виде кольцеобразного источника бета-частиц, размещенного на периферии ионизационной камеры, прикладываемой к подложке [Рассолов Н.И., Скляренко И.П. Разработка способа контроля отложения угольной пыли в горных выработках. В кН. «Вопросы безопасности в угольных шахтах», т. XIII. МакНИИ. М.: Госгортехиздат. 1962. С. 219-240].Known methods for measuring the dust deposition of coal dust in mine workings, based on the backscattering of beta particles from a substrate on which dust is deposited from an air stream, and a device in the form of an annular source of beta particles placed on the periphery of the ionization chamber applied to the substrate [Brines N .I., Sklyarenko I.P. Development of a method for controlling coal dust deposition in mine workings. In kN. “Security Issues in Coal Mines”, vol. XIII. McNII. M .: Gosgortekhizdat. 1962. S. 219-240].

Недостатком способа и устройства является то, что процесс непрерывно производимых измерений и слежения за накоплением пыли невозможен без участия человека.The disadvantage of this method and device is that the process of continuously performed measurements and tracking the accumulation of dust is impossible without human intervention.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ и устройство для измерения оседающей пыли во времени в выработках, содержащее корпус, детектор, пылесобирающую подложку, усилитель-формирователь и преобразователь сигнала, источник излучения, используется также обратное бета-рассеяние от подложки с пылью [Рассолов Н.И., Скляренко И.П. Разработка способа контроля отложения угольной пыли в горных выработках. В кН. «Вопросы безопасности в угольных шахтах», т. XIII. МакНИИ. М.: Госгортехиздат. 1962. С. 219-240 (прототип)].The closest in technical essence and the achieved result is a method and apparatus for measuring the settling dust in time in the workings, comprising a housing, a detector, a dust collecting substrate, an amplifier driver and a signal converter, a radiation source, and beta-scattering from the substrate with dust is also used [ Rassolov N.I., Sklyarenko I.P. Development of a method for controlling coal dust deposition in mine workings. In kN. “Security Issues in Coal Mines”, vol. XIII. McNII. M .: Gosgortekhizdat. 1962. S. 219-240 (prototype)].

Способ и устройство обладают следующими недостатками:The method and device have the following disadvantages:

- доля бета-излучения от источника, попадающая на детектор, и КПД использования активности радионуклида в источнике излучения много меньше единицы. Эта доля излучения определяется телесными углами, под которыми смотрятся пылевой осадок от источника и детектор от рассеивающей бета-частицы подложки. Поэтому требуется большая активность радионуклида в источнике бета-частиц по сравнению с аналогами, особенно если измерять интенсивность бета-излучения, а не подсчитывать число частиц.- the fraction of beta radiation from the source falling on the detector and the efficiency of using the activity of the radionuclide in the radiation source is much less than unity. This fraction of the radiation is determined by solid angles at which the dust sediment from the source and the detector from the scattering beta particles of the substrate are viewed. Therefore, a greater activity of the radionuclide in the source of beta particles is required in comparison with analogs, especially if the intensity of beta radiation is measured, rather than counting the number of particles.

- в данном способе и устройстве (датчике) источник открытый, излучение направлно в сторону от боковой поверхности выработки, где могут находиться люди, и опасно для окружающих;- in this method and device (sensor) the source is open, the radiation is directed away from the side surface of the mine, where people can be, and is dangerous for others;

- источник не защищен от пыли, так как находится в пылевом потоке, что оказывает влияние на погрешность измерения массы осадка.- the source is not protected from dust, as it is in the dust stream, which affects the error in measuring the mass of the sediment.

Из-за требуемой большей активности источника высока его стоимость.Due to the required greater activity of the source, its cost is high.

Технической задачей изобретения является повышение безопасности и эффективности измерения текущей и критической массы пылевого осадка и устройство его реализующее.An object of the invention is to increase the safety and efficiency of measuring the current and critical mass of dust sediment and its device that implements.

Техническая задача решается за счет использования поглощения мягкого бета-излучения пылевым осадком, расположенным на тонкой подложке-коллекторе, процесс измерения разбивается на две фазы: осаждение пылевых частиц и измерение поверхностной плотности осадка. Поверхностная плотность пылевого осадка на коллекторе-подложке рассчитывается по формуле:The technical problem is solved by using the absorption of soft beta radiation by a dust deposit located on a thin collector substrate, the measurement process is divided into two phases: the deposition of dust particles and the measurement of the surface density of the precipitate. The surface density of the dust sediment on the substrate collector is calculated by the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где N0 - число частиц, прошедших через подложку-коллектор за время Δt;where N 0 is the number of particles passing through the collector substrate during the time Δt;

Ni - число частиц, прошедших через пылевой осадок с подложкой за время Δt;N i is the number of particles passing through the dust sediment with the substrate during the time Δt;

μ - массовый коэффициент ослабления излучения;μ is the mass attenuation coefficient of radiation;

c=Δt/t;c = Δt / t;

k - коэффициент обусловлен конструкцией радиометрического узла и определяется из сравнения измеренной поверхностной плотности осадка с величиной, полученной взвешиванием.k is the coefficient due to the design of the radiometric unit and is determined from a comparison of the measured surface density of the sediment with the value obtained by weighing.

Операция измерения σu i повторяется до тех пор, пока не наберется заданная критическая поверхностная плотность пылевого осадка σu n.The measurement operation σ u i is repeated until the specified critical surface density of the dust sediment σ u n is accumulated .

Устройство выполнено в виде радиометрического узла, состоящего из плоского круглого источника излучения бета-частиц и соосно расположенного равновеликого детектора, находящихся на расстоянии друг от друга, достаточном для размещения между ними подвижной каретки с вырезанными двумя круглыми отверстиями, расположенными друг за другом в одной плоскости, на которые помещают эталон-имитатор пылевого осадка и рабочий коллектор-подложку с возможностью попеременного перемещения в радиометрический узел, червячный механизм перемещения каретки связан одним концом с микродвигателем, а другим - с корпусом устройства, стойка с резьбой, скрепленная с кареткой, перемещает ее в радиометрический узел и обратно, и концевых выключателей двигателя, расположенных на корпусе устройства, фиксирующих положение каретки в радиометрическом узле и месте отбора пыли. В корпусе размещены электронные блоки расчета и индикации измерения, управления механизмом перемещения каретки и питания.The device is made in the form of a radiometric unit, consisting of a flat circular source of beta particle radiation and a coaxially located isometric detector located at a distance from each other sufficient to accommodate a movable carriage between them with two circular holes cut out one after another in the same plane, on which the standard-simulator of dust sediment and the working collector-substrate are placed with the possibility of alternating movement in the radiometric unit, the worm mechanism for moving the caret the ki is connected at one end to the micromotor and the other to the device body, a threaded stand fastened to the carriage moves it to the radiometric unit and vice versa, and motor limit switches located on the device body fixing the position of the carriage in the radiometric unit and dust extraction site . The case contains electronic units for calculating and indicating measurements, controlling the mechanism for moving the carriage and power.

Устройство может размещаться в любом положении. Оно абсолютно безопасно, и в нем эффективно используется радионуклид.The device can be placed in any position. It is absolutely safe, and it uses radionuclide effectively.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана блочная схема устройства для измерения пылеотложения в горных выработках; на фиг. 2 - показан расчет σи - истинной величины пылеотложения, определяемой из подобия треугольников, где t - время осаждения пыли, Δt - время измерения σ осевшей пыли, величины t и Δt = Const.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a block diagram of a device for measuring dust deposition in mine workings; in FIG. 2 - shows the calculation of σ and - the true amount of dust deposition, determined from the similarity of triangles, where t is the dust deposition time, Δt is the measurement time σ of settled dust, t and Δt = Const.

Устройство для измерения пылеотложения в горных выработках содержит блок обработки информации - 1, блок управления - 2, блок питания - 3, микроэлектродвигатель - 4, блок индикации - 5, червячный механизм - 6; детектор бета-излучения -7, гайку, скрепленную с кареткой - 8, эталон-имитатор пылевого осадка - 9, источник бета-излучения С14 - 10, коллектор-подложку с пылью - 11, каретку - 12 с выполненными в ней в одной плоскости двумя отверстиями с ложементами для размещения в них эталон-имитатора пылевого осадка - 9 и рабочий коллектор-подложки с пылью - 11, концевые выключатели - 13, опорный подшипник скольжения - 14.A device for measuring dust deposition in mine workings contains an information processing unit - 1, a control unit - 2, a power supply unit - 3, a microelectric motor - 4, an indication unit - 5, a worm gear - 6; beta radiation detector -7, a nut fastened to the carriage - 8, a dust sediment simulator-9, a beta radiation source C 14 - 10, a collector-substrate with dust - 11, a carriage - 12 with it made in one plane two holes with lodgements for placement of a standard of a simulator of dust sediment in them - 9 and a working collector-substrate with dust - 11, limit switches - 13, pillow block bearing - 14.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Используют процесс поглощения мягкого бета-излучения пылевым осадком, расположенным на тонкой подложке-коллекторе, процесс измерения разбивают на две фазы:The process of absorption of soft beta radiation by a dust deposit located on a thin collector substrate is used, the measurement process is divided into two phases:

- осаждение пылевых частиц;- sedimentation of dust particles;

- измерение поверхностной плотности осадка.- measurement of surface density of sediment.

Поверхностную плотность пылевого осадка на коллекторе-подложке -11 рассчитывают по формуле:The surface density of the dust sediment on the collector-substrate -11 is calculated by the formula:

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
(one)

где N0 - число частиц, прошедших через подложку-коллектор за время Δt;where N 0 is the number of particles passing through the collector substrate during the time Δt;

Ni - число частиц, прошедших через пылевой осадок с подложкой за время Δt;N i is the number of particles passing through the dust sediment with the substrate during the time Δt;

μ - массовый коэффициент ослабления излучения;μ is the mass attenuation coefficient of radiation;

c=Δt/t;c = Δt / t;

k - коэффициент обусловлен конструкцией радиометрического узла и определяется из сравнения измеренной поверхностной плотности осадка с величиной, полученной взвешиванием.k is the coefficient due to the design of the radiometric unit and is determined from a comparison of the measured surface density of the sediment with the value obtained by weighing.

Измерение поверхностной плотности σи производят, помещая коллектор-подложку -11 в радиометрический узел, подсчитывают число частиц N0, прошедших через коллектор-подложку за время Δt. Подвижная каретка -12 перемещает коллектор-подложку в запыленную атмосферу (у стенки горной выработки), где происходит осаждение пыли в течение заданного времени t. По прошествии этого времени коллектор-подложку -11 с пылевым осадком возвращают в радиометрический узел, в котором подсчитывают число частиц Ni, прошедших через коллектор-подложку -11 с пылевым осадком за время Δt. Поверхностная плотность осадка σi вычисляют по формуле:The surface density σ is measured and is carried out by placing the collector-substrate -11 in the radiometric unit, and the number of particles N 0 passed through the collector-substrate during the time Δt is counted. The movable carriage -12 moves the collector-substrate into a dusty atmosphere (near the wall of a mine working), where dust is deposited for a given time t. After this time, the collector-substrate -11 with dust sediment is returned to the radiometric unit, in which the number of particles N i passed through the collector-substrate -11 with dust sediment is counted over the time Δt. The surface density of the sediment σ i is calculated by the formula:

Figure 00000002
(2)
Figure 00000002
(2)

где μ - массовый коэффициент ослабления излучения;where μ is the mass attenuation coefficient of radiation;

Ni, - число частиц, прошедших через пылевой осадок с подложкой за время Δt;N i , is the number of particles passing through the dust sediment with the substrate during the time Δt;

N0 - число частиц, прошедших через подложку за время Δt.N 0 is the number of particles passing through the substrate during the time Δt.

Так как за время Δt измерения поверхностной плотности осадка пыль не осаждалась на коллектор-подложку - 11, то истинная величина осадка σu i в конце измерения его плотности (в конце t+Δt) равна:Since during the time Δt of measuring the surface density of the sediment, the dust did not deposit on the collector-substrate - 11, the true value of the sediment σ u i at the end of measuring its density (at the end t + Δt) is:

Figure 00000003
(3)
Figure 00000003
(3)

где Δσi - масса пыли, отнесенная к поверхности осаждения, которая должна была бы осесть за время Δt.where Δσ i is the mass of dust referred to the deposition surface, which should have settled during the time Δt.

Δσi определяется из подобия треугольников (см. фиг.2).Δσ i is determined from the similarity of triangles (see figure 2).

Δσii=Δt/t=c,Δσ i / σ i = Δt / t = c,

где Δσiic.where Δσ i = σ i c.

c - величина постоянная, так как Δt и t задаются исходя из интенсивности излучения источника бета-излучения С14 -10 и интенсивности пылеотложения.c is a constant value, since Δt and t are set based on the radiation intensity of the beta radiation source C 14 -10 and the dust deposition rate.

Полученную поверхностную плотность пылевого осадка определяют из выражений:The obtained surface density of the dust sediment is determined from the expressions:

Figure 00000004
(4)
Figure 00000004
(four)

илиor

Figure 00000005
(1+c) (5)
Figure 00000005
(1 + c) (5)

При этом в выражение (4) вводят коэффициент k, обусловленный конструкцией радиометрического узла:In this case, the coefficient k is introduced into expression (4), due to the design of the radiometric unit:

Figure 00000006
(1)
Figure 00000006
(one)

k определяют из сравнения σu n с величиной поверхностной плотности, определенной взвешиванием.k is determined from a comparison of σ u n with a surface density value determined by weighing.

Операцию измерения повторяют n раз, пока не наберут заданную (критическую) поверхностную плотность осадка σu n.The measurement operation is repeated n times until you reach the specified (critical) surface density of the sediment σ u n .

Исходные данные обрабатывают в блоке индикации - 5 и выводят на дисплей в цифровом виде в мг/см2 или передают диспетчеру. В случае приближения σu i к критической величине уровень опасности обозначается на дисплее цветами светодиодов: зеленым, желтым и красным.The source data is processed in the display unit - 5 and displayed on the display in digital form in mg / cm 2 or transmitted to the dispatcher. If σ u i approaches a critical value, the danger level is indicated on the display by the colors of the LEDs: green, yellow and red.

При заданном отношении с=Δt/t << 1 (много меньше единицы, например, 0,01) накопление пыли определяют по формулеFor a given ratio c = Δt / t << 1 (much less than unity, for example, 0.01), dust accumulation is determined by the formula

Figure 00000007
(6)
Figure 00000007
(6)

При этом накоплением осадка за время Δt пренебрегают, а отрезок времени t накопления осадка задают величиной, большей времени измерения поверхностной плотности Δt, которая составляет вместе с временем перемещения коллектора-подложки -11, например, не более 3 c.In this case, sediment accumulation over time Δt is neglected, and the time interval t of sediment accumulation is set to be greater than the measurement time of the surface density Δt, which, together with the time of movement of the collector-substrate, is -11, for example, no more than 3 s.

В общем случае использования формулы (5) при реальном времени Δt=3 c и с=Δt/t=0,01 время накопления пыли на подложке равно 5 мин, то есть данные о величине пылевого осадка поступают каждые 5 мин.In the general case of using formula (5) at real time Δt = 3 s and c = Δt / t = 0.01, the dust accumulation time on the substrate is 5 min, i.e., data on the amount of dust sediment is received every 5 min.

Меняя величину «с», уменьшают или увеличивают время отбора проб пыли на коллектор-подложку -11, то есть меняют периодичность предоставления информации.Changing the value of "c", reduce or increase the time of dust sampling on the collector-substrate -11, that is, change the frequency of information.

Реализация способа иллюстрируется примером.The implementation of the method is illustrated by an example.

Пример.Example.

Величину осадка на участке выработки l м за время t С оценивают по формуле:The amount of sediment in the production area l m for a time t C is estimated by the formula:

Figure 00000008
Figure 00000008

где S - сечение выработки, м2;where S is the cross section of the development, m 2 ;

ν - скорость пылевого потока (не более 4 м/с);ν is the velocity of the dust stream (not more than 4 m / s);

t - время накопления пыли на подложке, с;t is the time of dust accumulation on the substrate, s;

n - концентрация пыли (мг/м3) в воздухе, поступающем в сечение выработки s;n is the concentration of dust (mg / m 3 ) in the air entering the production cross section s;

S - поверхность (м2) выработки длиной l м;S is the surface (m 2 ) of a working length of l m;

Р - периметр выработки, м.P - perimeter of the output, m

При s=2×2,5=5 м2, ν=4 м/с, t=300 с, n=300 мг/м3, Рl=9⋅10 м2, средняя поверхностная плотность пылевого осадка на участке выработки l = 10 м будетAt s = 2 × 2.5 = 5 m 2 , ν = 4 m / s, t = 300 s, n = 300 mg / m 3 , Рl = 9⋅10 m 2 , the average surface density of dust sediment in the production area l = 10 m will be

Figure 00000009
Figure 00000009

илиor

σ=0,4 мг/см2.σ = 0.4 mg / cm 2 .

При концентрации пыли, равной нижнему пределу взрывчатости, например nв=30 г/м3, поверхностная плотность осадка составит σв=σ⋅30/0,3=40 мг/см2. Для измерения такой поверхностной плотности можно использовать технеций-97, который относится к третьему классу опасности.When the dust concentration is equal to the lower explosive limit, for example n in = 30 g / m 3 , the surface density of the sediment will be σ in = σ⋅30 / 0.3 = 40 mg / cm 2 . To measure this surface density, you can use technetium-97, which belongs to the third hazard class.

При c=0,05, σв=8 мг/см2, то есть критическая поверхностная плотность пылевого осадка может быть измерена по величине поглощения бета-излучения, испускаемого радионуклидом углерод-14, у которого максимальная величина пробега частиц составляет 22 мг/см2 и который отнесен к четвертому классу опасности.At c = 0.05, σ in = 8 mg / cm 2 , that is, the critical surface density of the dust sediment can be measured by the absorption of beta radiation emitted by the carbon-14 radionuclide, in which the maximum particle path is 22 mg / cm 2 and which is assigned to the fourth hazard class.

Устройство для измерения пылеотложения в горных выработках работает следующим образом.A device for measuring dust deposition in mine workings is as follows.

Устройство выполнено в виде радиометрического узла, состоящего из плоского круглого источника излучения бета-частиц - 10 и соосно расположенного равновеликого детектора бета излучения - 7, находящихся на расстоянии друг от друга, достаточном для размещения между ними подвижной каретки - 12 с вырезанными двумя круглыми отверстиями, расположенными друг за другом в одной плоскости, и с ложементами, в которых помещают эталон-имитатор - 9 пылевого осадка и рабочий коллектор-подложку - 11 с возможностью попеременного перемещения в горную выработку и обратно в радиометрический узел при помощи червячного механизма - 6. При этом сам червячный механизм - 6 перемещения каретки связан одним концом с микродвигателем - 4, а другим концом с корпусом устройства, стойка с резьбой - 8 жестко скреплена с кареткой - 12 и перемещает ее в процессе измерений в горную выработку и обратно в радиометрический узел при помощи концевых выключателей - 13 микродвигателя - 4.The device is made in the form of a radiometric unit, consisting of a flat circular source of beta particles radiation - 10 and coaxially located equal beta radiation detector - 7 located at a distance from each other, sufficient to accommodate a movable carriage - 12 between them with two round holes cut out, located one after the other in the same plane, and with lodges, in which the standard simulator - 9 dust sediment and the working collector-substrate - 11 are placed with the possibility of alternating movement in the mine and back to the radiometric unit using the worm gear - 6. In this case, the worm gear itself - 6 carriage movements are connected at one end to the micromotor - 4, and to the other end to the device body, the threaded stand - 8 is rigidly fastened to the carriage - 12 and moves it during measurements to the mine workings and back to the radiometric unit using limit switches - 13 micromotors - 4.

Концевые выключатели - 13 расположены на корпусе устройства и фиксируют положение каретки в радиометрическом узле и месте отбора пыли. С помощью размещенных в корпусе электронных блоков обработки информации -1, блоком управления механизмом перемещения каретки -2 и блоком питания -3 производят расчет и индикацию измерений.Limit switches - 13 are located on the device body and fix the position of the carriage in the radiometric unit and the dust extraction site. Using electronic information processing units -1 located in the housing, the control unit for the carriage moving mechanism -2 and the power supply unit -3, the calculation and indication of measurements are made.

Измерения пылеотложения в горных выработках производят путем использования прямого поглощения бета-частиц пылью, осажденной на тонкую подложку-коллектор -11, который размещают на ложементе над отверстием, выполненным в подвижной каретке -12. Каретку -12 периодически перемещают из радиометрического узла в положение для отбора пылевого осадка из атмосферы выработки и обратно в радиометрический узел. Радиометрический узел представлен в виде плоского круглого источника бета-излучения С14 -10 и соосно с ним расположенного равновеликого детектора бета-излучения -7. В подвижной каретке -12 выполнены два круглых отверстия, расположенные в одной плоскости в направлении перемещения каретки -12. В отверстиях выполнены ложементы. На ложемент одного из них накладывают эталон-имитатор пылевого осадка - 9, а на другой ложемент помещают рабочий тонкий коллектор-подложку -11, например, фильтр АФА-ВП-10. При этом эталон имитатор пылевого осадка -9 и рабочий тонкий коллектор-подложка - 11 в отверстиях каретки - 12 располагают заподлицо, т.е. ниже или вровень с верхней плоскостью каретки - 12, а эталон-имитатор пылевого осадка -9 устанавливают над отверстием, постоянно находящимся внутри корпуса устройства для измерения пылеотложения в горных выработках. Каретка - 12 перемещается при помощи привода микроэлектродвигателя - 4, прикрепленного к одному из торцов червячного механизма – 6, проходящего через отверстия стойки - 8, в которой выполнена резьба, а другой конец червячного механизма - 6 помещен в опорный подшипник скольжения - 14, жестко прикрепленный к стенке корпуса устройства. Предельные положения передвижения каретки -12 фиксируются концевыми выключателями - 13 микроэлектродвигателя - 4.Dust deposition measurements in mine workings are carried out by using direct absorption of beta particles by dust deposited on a thin collector substrate -11, which is placed on a lodgement above the hole made in the movable carriage -12. The carriage -12 is periodically moved from the radiometric unit to the position for collecting dust sediment from the production atmosphere and back to the radiometric unit. The radiometric unit is presented in the form of a flat circular source of beta radiation C 14 -10 and coaxially located with it is the equal detector of beta radiation -7. In the movable carriage -12 there are two circular holes located in one plane in the direction of movement of the carriage -12. The holes are made lodgment. On the lodgement of one of them impose a standard-simulator of dust sediment - 9, and on the other lodgement place a working thin collector-substrate -11, for example, an AFA-VP-10 filter. In this case, the standard simulator of dust sediment -9 and the working thin collector-substrate - 11 in the holes of the carriage - 12 are flush, i.e. lower or flush with the upper plane of the carriage - 12, and the standard-simulator of dust sediment -9 is installed above the hole that is constantly inside the device for measuring dust deposition in mine workings. The carriage - 12 is moved by means of a micro electric motor drive - 4, attached to one of the ends of the worm gear - 6, passing through the holes of the strut - 8, in which the thread is made, and the other end of the worm gear - 6 is placed in the plain bearing - 14, rigidly attached to the wall of the device. The limit position of movement of the carriage -12 is fixed by limit switches - 13 microelectric motors - 4.

Полученные данные обрабатываются в блоке индикации - 5 и выводятся на дисплей в цифровом виде в мг/см2 или передаются диспетчеру. В случае приближения σu i к критической величине уровень опасности обозначается на дисплее цветами светодиодов: зеленым, желтым и красным.The received data is processed in the display unit - 5 and displayed on the display in digital form in mg / cm 2 or transmitted to the dispatcher. If σ u i approaches a critical value, the danger level is indicated on the display by the colors of the LEDs: green, yellow and red.

Устройство является радиационно-безопасным и может размещаться в любом положении внутри горной выработки.The device is radiation-safe and can be placed in any position inside the mine.

Claims (9)

1. Радиоизотопный способ измерения пылеотложения в горных выработках, основанный на использовании взаимодействия бета-излучения с веществом, отличающийся тем, что для измерения текущей массы пылевого осадка используют прямое поглощение мягкого бета-излучения пылевым осадком на коллекторе, процесс измерения разбивают на две фазы: осаждение пыли и измерение поверхностной плотности пылевого осадка, причем соотношение времени измерения Δt и осаждения t много меньше единицы, поверхностную плотность пылевого осадка на коллекторе определяют по формуле:1. Radioisotope method for measuring dust deposition in mine workings, based on the use of beta-radiation interaction with a substance, characterized in that direct absorption of soft beta radiation by dust sediment on a collector is used to measure the current mass of dust sediment, the measurement process is divided into two phases: deposition dust and measuring the surface density of dust sediment, and the ratio of the measurement time Δt and deposition t is much less than unity, the surface density of dust sediment on the collector is determined according to the formula:
Figure 00000010
Figure 00000010
где N0 - число частиц, прошедших через коллектор за время Δt;where N 0 is the number of particles passing through the collector during the time Δt; Ni - число частиц, прошедших через пылевой осадок с подложкой-коллектором за время Δt;N i is the number of particles passing through the dust sediment with the substrate-collector during the time Δt; μ - массовый коэффициент ослабления излучения;μ is the mass attenuation coefficient of radiation; с=Δt/t;c = Δt / t; k - коэффициент, который обусловлен конструкцией радиометрического узла, определяется из сравнения измеренной поверхностной плотности осадка с величиной, полученной взвешиванием;k is the coefficient, which is due to the design of the radiometric unit, is determined by comparing the measured surface density of the sediment with the value obtained by weighing; операцию измерения σu i повторяют до тех пор, пока не наберется заданная критическая поверхностная плотность пылевого осадка σu n.the measurement operation σ u i is repeated until a predetermined critical surface density of the dust sediment σ u n is accumulated . 2. Устройство для измерения пылеотложения в горных выработках, содержащее корпус, источник бета-излучения, детектор, пылесобирающую подложку, усилитель-формирователь, преобразователь сигнала, отличающееся тем, что в него введены блок управления, блок обработки информации от детектора, блок питания, блок индикации, микроэлектродвигатель с червячным механизмом, стойкой, жестко скрепленной с кареткой и концевыми выключателями, источник бета-излучения С14, детектор бета-излучения, эталон-имитатор пылевого осадка и коллектор-подложка объединены в единый радиометрический узел, состоящий из плоского круглого источника излучения бета-частиц и соосно расположенного равновеликого детектора, укрепленных на возможно близком расстоянии друг от друга, но достаточном для размещения между ними подвижной каретки коллектора с пылевым осадком, в каретке вырезаны два круглых отверстия, расположенные друг за другом в одной плоскости и с ложементами, в отверстиях, на ложементах, размещены эталон-имитатор пылевого осадка и рабочий коллектор-подложка, механизм перемещения каретки выполнен в виде микроэлектродвигателя с червячным механизмом, стойкой, жестко скрепленной с кареткой и концевыми выключателями с кареткой, которая выполнена с возможностью перемещения в радиометрический узел и обратно, в корпусе размещены электронные блоки расчета и индикации измерения, управления механизмом перемещения каретки и питания.2. A device for measuring dust deposition in mine workings, comprising a housing, a beta radiation source, a detector, a dust collecting substrate, an amplifier driver, a signal converter, characterized in that a control unit, an information processing unit from the detector, a power supply unit, a power supply unit are introduced therein indications, a microelectric motor with a worm gear, a stand rigidly fixed to the carriage and limit switches, a C 14 beta radiation source, a beta radiation detector, a dust sediment simulator and a collector substrate into a single radiometric unit, consisting of a flat circular source of beta-particles radiation and a coaxially located equidistant detector, mounted as close as possible to each other, but sufficient to accommodate a movable collector carriage with dust sediment between them, two circular holes are cut out in the carriage, located one after the other in the same plane and with tool holders, in holes, on tool holders, a dust sediment simulator and working collector substrate are placed, the carriage moving mechanism is made in the form of a worm mechanism with a microelectric resistant rigidly secured to the carriage and the limit switch with the carriage, which is movable in a radiometric node and back, the housing units are arranged electronic calculation and indication of measurement, the control mechanism moving the carriage and nutrition.
RU2017132423A 2017-09-18 2017-09-18 Radioisotopic method of measurement of dust development in mine openings and device for implementation RU2656652C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132423A RU2656652C1 (en) 2017-09-18 2017-09-18 Radioisotopic method of measurement of dust development in mine openings and device for implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132423A RU2656652C1 (en) 2017-09-18 2017-09-18 Radioisotopic method of measurement of dust development in mine openings and device for implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656652C1 true RU2656652C1 (en) 2018-06-06

Family

ID=62560743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132423A RU2656652C1 (en) 2017-09-18 2017-09-18 Radioisotopic method of measurement of dust development in mine openings and device for implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656652C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1608353A1 (en) * 1988-04-18 1990-11-23 Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности Device for monitoring dust- and explosion-safety of mine working
SU1711049A1 (en) * 1989-05-12 1992-02-07 Специализированный Центр По Изготовлению, Монтажу, Наладке И Техническому Обслуживанию Радиоизотопного Оборудования "Углеизотоп" Треста "Донецкуглеавтоматика" Method of determination of non-combustibles in a mixture of coal and inert dust
RU80503U1 (en) * 2008-09-29 2009-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Кузбасский региональный горный центр охраны труда" (ООО "Горный-ЦОТ") SENSOR FOR MEASURING DUST CONCENTRATION
CN202108545U (en) * 2011-06-08 2012-01-11 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 16-path multi-signal system anti-interference down-hole sub-station
RU2618268C1 (en) * 2015-12-30 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Radioisotope measuring of dust deposit in mines and device for its implementation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1608353A1 (en) * 1988-04-18 1990-11-23 Государственный Макеевский Научно-Исследовательский Институт По Безопасности Работ В Горной Промышленности Device for monitoring dust- and explosion-safety of mine working
SU1711049A1 (en) * 1989-05-12 1992-02-07 Специализированный Центр По Изготовлению, Монтажу, Наладке И Техническому Обслуживанию Радиоизотопного Оборудования "Углеизотоп" Треста "Донецкуглеавтоматика" Method of determination of non-combustibles in a mixture of coal and inert dust
RU80503U1 (en) * 2008-09-29 2009-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Кузбасский региональный горный центр охраны труда" (ООО "Горный-ЦОТ") SENSOR FOR MEASURING DUST CONCENTRATION
CN202108545U (en) * 2011-06-08 2012-01-11 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 16-path multi-signal system anti-interference down-hole sub-station
RU2618268C1 (en) * 2015-12-30 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Radioisotope measuring of dust deposit in mines and device for its implementation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПАЛКИН А.Б., Анализ радиометрических методов контроля пылеотложения, Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), том 7, 2007, с. 280-285. *
РАССОЛОВ Н.И. и др., Разработка способа контроля отложения угольной пыли в горных выработках. В кн. "Вопросы безопасности в угольных шахтах", т.XIII. МакНИИ. М.: Госгортехиздат. 1962, с.219-240. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI913579A0 (en) Dielectrophoretic determination of microorganisms and other particles
EP0121261A3 (en) Method and apparatus for distinguishing subclasses of leukocytes in a sample
JP2001502417A (en) Detection of harmful fibers carried in air
CN103335924A (en) Atmospheric heavy-metal on-line analyzer
CN104697912A (en) PM2.5 detector and detection method thereof
CN103389117A (en) On-line powder flowing measurement device and method based on array type static sensor
RU2656652C1 (en) Radioisotopic method of measurement of dust development in mine openings and device for implementation
Wiener et al. Influence of turbulence on aerosol sampling efficiency
CN202869934U (en) Novel real-time monitoring device for mass concentration of PM2.5
CN204461972U (en) A kind of polyimide system for PM2.5 in monitoring of environmental
RU2618268C1 (en) Radioisotope measuring of dust deposit in mines and device for its implementation
USH188H (en) Monitor for airborne dusts
CN203037554U (en) Atmosphere heavy metal online analyzer
CN116840116A (en) Method for measuring underground coal dust concentration by using light scattering method
US6285730B1 (en) Dust/particle monitor
BRESLIN et al. Efficiency of dust sampling inlets in calm air
CN101876663B (en) Method for measuring speed and acceleration of two-phase flow particle cluster
US5552610A (en) Device and method for accurately measuring concentrations of airborne transuranic isotopes
CN204479444U (en) PM2.5 detecting device
Breslin et al. INVESTIGATION OF THE RADIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF URANIUM MINE ATMOSPHERES.
Gaware et al. Indigenous development of online radon and thoron monitors for applications in Uranium mining and Thorium processing facilities
Jashank et al. Development of radon gas sensor to monitor the precursors of earthquake
Alexander Continuous monitor for prompt detection of airborne plutonium
US6365901B1 (en) Relating to monitoring ion sources
Bigu Electrical charge characteristics of long-lived radioactive dust

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190919