SU977771A1 - Способ контрол границы уголь-порода - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГРАНИНЫ УГОЛЬэ-ПОРОДА

Изобретение относитс  к определению границы раздела TBepaijix сред по физическим свойствам, точнее - границы раздела угл  и вмешающих пород Дл  вождени  горных машин попласту. Известен способ контрол  границы уголь-порода, основанный на измерении тангенсиального усили , действующего на измерительный зубок исполнительного органа горной машины в процессе резани  угд , в котором- дополнительно измер ют осевое усилие на измерительный зу бок. Затем осевое и тангенсиальное усили  суммируют и по его величине (путем сравнени  с заданной величиной суммы, соответствующей врезанию исполнительно го органа в породу) устанавливают момент врезани  исполнительного органа в породу 1 . Недостатком способа  вл етс  необходамость использовани  специального ненадежного измерительного резца и низка  точность ввиду сильных вариаций проч tкостных свойств угл  и породы. Известен способ контрол  границы уголь-Порода, основанный на измерении физических , свойств границы уголь-порода с последующим сравнением с заданными свойствами, в котором в пласт излучают одновременно 2 радиоволны, отличающиес  по частоте в 5-1О раз, измер ют сопротивлени  излучаемых радиоволн, определ ют разность измеренных сопротивлений и по величине разности, путем сравнени  ее с заданной разностью, контролируют границу уголь-порода 2 . Недостатком этого способа  вл етс  низка  надежность контрол  границы уголь-порода с его помощью, так как оба сопротивлени  завис т от одних и тех же физичес.ких свойств угл  или породы и оба имеют одинаковую качественную зависимость от вли ющих физических величин. Цель изобретени  - повышение надежности контрол  границы уголь-порода. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе контрол  границьг уголь9 порода, основанном на измерении ее физических свойств зачитают и обезвожива ют участок кроЕпи или почвы и одновременно измер ют удельное электрическое сопротивление, диэлектрическую проницаемость и угол диэлектрических потерь, по ним определ ют интегральное свойство и по его величине кбнтролируют границу уголь-порода. Дл  повышени  точности контрол  диэлектрическую проницаемость измер ют на частоте выше 10 Гц, а угол диэлектрических потерь измер ют на частоте ниже J.О Гц. На фиг. 1 показаны доверительные о&1асти изменени  вектора углей (1) и пород (2); на фиг. 2 - схема устройства дл  контрол  границы уголь-порода, реализующего способ. Устройство дл  реализации способа {фиг. 2) содержит фрезу 1, мощный СВЧ (или инфракрасный) излучатель 2, и датчик 3 свойств, включающий первичные измерительные преобразователи удельного электрического сопротивлени , диэлек трической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Датчик 3 свойств устанавливают на обработанный с помощью фрезы 1 и обезвоженный с по мощью излучател  2 часток кровли или почвы пласта (на фиг. 2 показана установка датчика свойств 3 на кровле пласта ). Датчик 3 свойств соединен с входом измерительного устройства 5, выход которого соединен с входом измерительно-командного устройства 6 (АКУ), управл ющий сигнал которого воздействует на исполнительный орган 4. Определение границы уголь-порода проводитс  следующим образом. . С помощью специального устройства 1 (фреза) подготавливают небольщой участок кровли или подошвы забо , соответствующий размерам датчика. Дл  измерени  свойств производитс  зачистка от щтыба и выравнивание поверхности-до Достижени  необходимой плоскостности, затем этот участок сущитс  мощным СВЧ излучателем 2 (или другим способом ). Поскольку электроды имеют размер rJ см , эта операци  занимает несколько секунд. Затем датчик 3 свойств перемещающийс  вместе с исполнительным органом 4, подводитс  и прижимает с  к подготовленному участку забо . Измерительное устройство 5 с заданной периодичностью опращивает датчик и передает поступающую от него информацию о свойствах р р,,. Яз анализирующее1 командное устройство (АКУ) 6, где осуществл етс  идентификаци  материала, наход щегос  в поле датчика, с той или иной породой путем сравнени  поступающей информации с заложенной в АКУ информацией (фиг. 1). Затем в соответствии с прин тым в АКУ рещением передаетс  команда на корректировку положени  исполнительного органа комбайна. Таким образом, использование данного способа сводитс  к выполнению следующих операций. Подготавливаетс .участок размеров см дл  измерени  свойств. Одновременно измер етс  р д свойств среды, контактирующей с датчиком, например, ри|р9т рана установленнь1Х заранее частотах, при которых уголь и порода в наибольшей степени отличаютс  друг от друга. Полученна  с помощью датчика информаци  о свойствах сред поступает в АКУ, например, в вычислительную мащину, Сравнива  поступающую информацию с имеющимис  в АКУ сведени ми о параметрах областей отличи  углей и породы, АКУ идентифицирует среду с углем или породой . Чтобы провести идентификацию, необходимо правильно выбрать частоты, на которых измер етс  р РЗ провести градуировку устройства на данном месторождении угл . Эти операции осуществл ютс  разработчиком аппаратуры до проведени  собственного контрол  границы уголь-порода по предлагаемому способу , В результате 1асследовани  электрических свойств сухих карагандинских углей, песчаников, аргиллитов и алевролитов был разработан метод построени  доверительных зон значений диэлектрической проницаемости и угла диэлектрических потерь в зависимости от удельного электрического сопротивлени  при различных температурах и частотах; Эти величины оказались св занными сильными коррел ционными зависимост ми. Система уравнений дл  вычислени  доверительных границ диэлектрической проницаемости в зависимости от температур (Т, К) и частоты (,f-ru) имеет следующий вид: РГ Pi. 2, Т) (1-288 р)- 1-3(585-Т; х 4e(Pl,Z,297;(T-297) (С. z ii-t t4(}} ,(1) 22. : (Я,2.297)Ц: ridijp Z i , (+Ь(-(-2в8/ьГУе С o|,., / Песчаг НИКИ . 54,2 21,3 -4,68 -11,4 -5,1 Угли -2,78 О,791 5,75 11,8 -4,2

ПесчаНИКИ 1,63 -2,13 30,5 5,56 Аналогично записываетс  система дл  45. вычислени  доверительных границ тангеноа угла диэлектрических потерь: . (P.Z,T),;Z,T)± ( Т-297)(Т-320М 23 . .,о. . Л- i Т-291 Бр 7:2w xEl ZZtnijp, 2 , i«0

Таблица 2

Claims (2)

1. -2,87 0,329 -2,27 2,27 -0,3 , I:M Здесь р - удельное сопротивление в логарифмическом масштабе. Значение коэффициентов . фигурирующих в (1). дл  углей и песчаников приведены в таб Д-3. . ;Т а б л и ц а 1 10,8 О,686 3,07 --.65,0 8,3 Т а б л и ц а 3 О,34 -5,51 .2,27 -О,176 10 . 8 . у ZZ «3,2 t(l-23at) ) d.Z х /23.1 JE: II 2ijp Z4 (1, / . / 1 -1. . ., V / д п:п1пг ;2ур, 52 IId.2- .z f Необходимые дл  расчета коэффиииенприведены в табл. 4-7. 9977 С помощью (1) ,(2) можно рассчитывагь трехмерные области и определ ть услови  (температура, частота ), при которых они пересекаютс , На фиг. 1 показаны доверительные области изменени  векторЪв углей (1) песчаников (2) рассчитанные по формулам (1), (2) дл  и доверительной веро тности 0,95. Дл -указанной пары пород области статистического отличи  индивидуальны при измерении f на частотах выше 10 Гц; р - ниже . Аналогичные области рассчитаны дл  всех исследованных пород, причем дл  каждой породы определена область, абсолютного огличи  от трех других. Таким образом, измерив р, р и РЗ материала и сопоставив полученные значени  с данным фиг. 1, можно определить его принадпежностъ к той или иной области, т.е. отождествить с той или иной породой. Если свойства материала оказались следующими: р Рз то согласно фиг. 1 он принадлежит к песчаникам. Способ позвол ет обеспечить более надежное определение границь разДела уголь-порода, поскольку, во-первых, опрьделение произвЬЙитс  по комплексу свойств, каждое из которых измер етс  на установленных при статическом анали зе свойств углей и пород частотах, при которых угли максимально отличаютс  о пород, т.е. датчик работает в статичес ки обоснованном режиме. Во-вторых, ук занный способ обладает высоким быстро действием, поскольку -дл  измерени  110 свойств могут быть использова1Ш1 оогоматические мосты, например, типаРБОЮ, где процесс измерени  занимает доли секунды и предусмотрено усреднение результатов измерений в течение эапанного интервала времени, т.е. повышение точности возможно за счет усреднени  р да измерений. При- реализации способа легко осуществл етс  дистанционное управление . Формула изобретени  1. Способ контрол  границы уголь-порода , основаннБ1й на измерении ее физичес их свойств, отличающийс  «елью повышени  надешюсти контрол , зачищают и обезвоживают участок кровли или почвы и одновременно из мер ют удельное электрическое сопротивление , диэлектрическую проницаемость и угол диэлектрических потерь, по ним определ ют интегральное свойство и По его величине суд т о границе уголье-порода. 2. Способ по п. 1, отличающий с   тем, что, с целью повышени  точности контрол , диэлектрическую проницаемость измер ют на частота выше Ю Гц, а угол диэлектрических потерь измер ют на частоте ниже 1О Гц. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 234303, кл. Е 21 С 35/08, 1963.
2. 2.Авторское свидетельство СССР №428357, кл. Б 21 С 35/О8, 1973 ( прототип). е(,р 0 Фиг.-/ fPi YO.)