SU891914A1 - Способ контрол границы "уголь-порода - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГРАНИЦЫ «УГОЛЬ-ПОРОДА

Изобретение предназначено дл  контрол  границы двух твердых сред с последующим воздействием на систему автоматического управлени горной машиной в профиле пласта и может быть реализовано в устрой ствах, примен емых в горнодобывающей промышленности при автоматизации добычных механизированных комплексов, струговых агрегатов и других горнодобывающих мащин. Известны способы контрол  границы «порода-уголь , основанные на преобразовании упругих волн, возникающих в разрущаемом материале при взаимодействии с ним исполнительного органа, в электрические сигналы с последующей обработкой элект-рических сигналов и определением момента врезани  исполнительного органа во вмещающие породы 1). Одним из известных способов  вл етс  способ контрол  границы «уголь-порода, основанный на преобразовании упругих волн, возникающих в разрушаемом материале при взаимодействии с ним исполнительного органа , в электрические сигналы с последующим сравнением этих сигналов при измереНИИ упругих волн в пЬчве, кровле пласта и в пласте полезного ископаемого. Наиболее близким, к данному способу  вл етс  способ контрол  границы «угольпорода , основанный на преобразовании упругих волн, возникающих при взаимодействии исполнительного органа горной машины с разрушаемым материалом, в электрический сигнал и последующим его сравнении с заданным значением дл  определени  момента врезани  исполнительного органа во вмещающие породы, контролиру  при этом соотношение амплитуд сигналов -двух различных частот, отличающихс  в 3-4 раза. Способ отличаетс  тем, что соотношение амплитуд сигналов определ ют по формуле . А, К - соотношение амплитуд сигналов двух различных частот; А, - амплитуда сигнала меньщей частоты; А, - амплитуда сигнала большей часстоты (2. Однако в известном способе амплитуда сигналов зависит от побочных факторов

за счет изменени  рассто ни  между исполнительным органом и датчиками в процессе работы добычной машины, за счет изменени  качества акустического контакта между, например, основанием секций крепи и вмещающими боковыми породами, за счет изменени  крепости вмещающих пород как в разных лавах, так и по длине одной,а также и другие факторы. Провод т аналоговую обработку амплитуд сигналов, что снижает точность вычислений и усложн ет техническую реализацию способа.

Цель изобретени  - повышение точности контрол .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что выдел ют частоты, характеризующие основное колебание и его высокочастотное заполнение , генерируют заданную опорную частоту , а момент врезани  исполнительного органа во вмещающие породы определ ют из соотношени  частот.

А также тем, что соотношение частот сигналов определ ют по формуле fi

К-Pz-Fi -Po

К - соотношение частот; р - частота основного колебани ; р ...., заполнение основной частоты; Гд генерируема  опорна  частота.

Прсд.1агаемый способ состоит из следующих ()гк()аций; преобразование упругих волн, возникающих при взаимодействии исполнительного органа горной машины с разрушаемым материалом в электрический сигнал; сравнение электрического сигнала с заданным значением дл  определени  момента врезани ; выделение частоты, характеризующей основное колебание; выделение частоты, ха)актеризующей высокочастотное зйполнение основной частоты; генерирование заданной опорной частоты; определение соотношени  частот; определер ие по соотношению частот момента врезани  исполнительного органа во вмещающие породы , наг1))нмср, с помощью порогового устройства .

Течение технологического процесса выемки угл  можно характеризовать не одним параметром, а несколькими, например, двум  частотами, лежащими в различных част х контролируемого диапазона. В частности , при сейс.моакустическом или акустическом контроле границы «уголь-порода можно выдел ть огибающую и ее высокочастотное заполне ние, возникающие при обработке резцами вмещающих пород. Соотношение частот, характеризующее резание породы, определ етс  по форму.1е

PZ Р2-Рг Го

где К - соотношение частот;

р частота основного колебани ; Р - высокочастотное заполнение основной частоты;

Fg-генерируема  частота, определ юща  диапазон изменени  величины .

Дл  определени  отношени  частот выдел ют с помощью фильтров сигналы частоты FI, характеризующей основное колебание , и частоты FZ - характеризующей высокочастотное заполнение импульсов частоты Ft и по отношению частот определ ют момент врезани  исполнительного органа машины в породу, например, с помощью порогового устройства, реагирующего на величину К.

Величина К определ етс  из следующих соотнощений: Р , учитывь , что р2 FI и FO О, получаем К I. Измер емые частоты F и F св заны с известной FQ.

KF, + (1-K) F2 KFo.

Из этого равенства видно, что при малых К О можно контролировать только наличие F, а при К 1 - только F). Крайние случаи соответствуют двум алгоритмам обработки сигналов: К 0 - измер ют только высокочастотную

составл ющую и по ее наличию определ ют начало врезани  в породу; - измер ют только низкочастотную часть сигнала (касание резца породы).

В случае К О высокочастотна  С9ставл юща  маскируетс  другими колебани ми,

возникающими при работе конвейера, электродвигателей , редукторов и не может однозначно определ ть начало резани  породы. В случае низкочастотна  составл юща  маскируетс  ударами и сколами

при резании угл  и также не может однозначно служить показанием начала резани  породы.

Если прин ть О К 1, то этим самым можно значительно повысить информативность обработанных сигналов. Так, при

К 0.5

0,5F, -f 0,5F2 0,5Fo или F, + F2 Fo.

Алгоритм обработки сигналов: генерируют частоту FO, определ ют наличие частоты FI, если «да то:.измер ют частоту Fj, сравнивают F2 и FO. если f FO, то «порода .

Если. К 0.2, то; 0,2F,-f 0,8F2 0,2Fe или : F, -f4F2 FOАлгоритм обработки сигналов: генерируют частоту 4Fo и т. д.

Таким образом, видно, что мен   частоту генерации FO можно найти в каждом конкретном случае наиболее информативный порог.

На чертеже дана блок-схема, реализующа  данный способ.

Устройство состоит из сейсмодатчиков I, укрепленных в основани х секций 2 крепи. Каждый из сейсмодатчиков соединен с одним из усилителей 3, который при помощи коммутирующих устройств 4 подсоединен к линии передачи 5 сигнала на штрек. Сигнал , проход щий на щтрек, выдел етс  на соответствующих частотах с помощью блоков 6 и 7, например фильтров. Наличие сигнала с частотой F, определ ет блок 8 (усилитель ), который дает разрещение на работу блока 9, где сравниваютс  частоты р2 и FO, которые генерируютс  в блоке 10 (генератор). Если , то сигнал поступает в выходной блок 11.

В качестве коммутационных устройств примен ютс , например, магнитоуправл емые контакты, соединенные с электромагнитным реле. Воздействие на магнитоуправл емые контакты осуществл етс  магнитом, установленным , например, на горной мащине.

При приближении исполнительного органа к сейсмодатчику 1 на определенное рассто ние коммутирующее устройство 4 подключает выход усилител  3 этого сейсмодатчика к линии передачи 5, сигналы от которого поступают в блоки 6 и 7, например фильтры.

При входе исполнительного органа в зону действи  следующего сейсмодатчика коммутирующее устройство последнего подключает выход его усилител  3 к линии передачи 5, а усилитель 3 предыдущего сейсмодатчика отключаетс  от линии передачи.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными преимущество, которое заключаетс  в том, что при изменении рассто ни  между исполнительным органом и сейсмодатчиком или изменении качества акустического контакта секций крепи с горным массивом, а также при изменении крепости вмешающих пород, сохран етс  неравенство .

Таким образом, технико-экономический эффект способа определени  границы «угольпорода заключаетс  в простоте его технической реализации и в возможности легко (оперативно) регулировать порог отношени  высокочастотных и низкочастотных составл ющих измер емого сигнала. В последнем случае порог отношени  измен етс  путем изменени  опорной частоты. По сравнению с известны.м способом кро.ме упрощени  аппаратуры значительно повышаетс  точность измерений и надежность всего устройства.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Способ контрол  границы «уголь-порода , основанный на преобразовании упру, гих волн, возникающих при взаимодействии испол.нительного органа горной машины с разрушаемым материалом, в электрический сигнал и послед)4ющим его сравнением с заданным значением дл  определени  момента врезани  исполнительного органа во вмещающие породы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, выдел ют частоты, характеризующие основное колебание и его высокочастотное заполнение , генерируют заданную опорную частоту , а момент врезани  исполнительного органа во вмещающие породы определ ют из соотношени  частот.
2. 2. Способ по п. 1, oтлuчaюй uйc  тем, что соотношение частот сигналов определ ют по формуле

   к

   f2-F,ro

   30

   где К - соотношение сигналов;

   р - частота основного колебани , Гц; р.- заполнение основной частоты, Гц; Гд - генерируема  опорна  частота, Гц. Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 145504, кл. Е 21 D 5/00, 1961.

   2.Авторское свидетельство СССР

   № 585287, кл. Е 21 С 35/24, 1975 (прототип ).