RESEARCH ON ADAPTATION MULTICRITERIAL ELECTRO-OPTICAL DEVICE FOR OBJECT IN THE FORM OF BLIND DRIFT FOR CONTENT CONTROL OF METHANE, DUST AND EXPLOSION-HAZARDOUS DUST-METHANE AIR MIXTURE
Authors: Лисаков С.А. , Сидоренко А.И. , Сыпин Е.В. 
Published: October 2024

Проведено исследование по адаптации многокритериального оптико-электронного прибора под объект в виде тупиковой выработки угольной шахты, предполагающее разработку подходов к размещению датчиков МКОЭП для контроля наличия загазованности метаном, запыленности и взрывоопасной пылеметановоздушной смеси. В результате определен подход на базе компьютерного моделирования для размещения датчиков концентрации метана и угольной пыли с учетом минимизации времени обнаружения датчиками предельно допустимой концентрации метана и угольной пыли. Моделирование выполнялось с использованием пакета программ Fire Dynamics Simulator. Рассмотрено два сценария протекания авариных ситуаций, связанных с нарушением работы вентиляции – остановка вентилятора местного проветривания в течение 20 с и отставание вентиляционных труб при расстоянии от трубы до забоя d = 12, 18 и 22 м. Датчики концентрации метана размещают на стороне противоположной вентиляционному трубопроводу при штатном режиме работы вентиляции. При нарушениях работы вентиляции, датчики дополнительно размещают как можно ближе к кровле выработки на расстоянии 0,2–0,5 м. Расстояние от забоя до датчиков концентрации метана принимается от 3 до 5 м. Датчики концентрации пыли при штатной работе вентиляции необходимо размещать в точках рядом с источником пылевыделения на выемочном комбайне. При нарушениях работы вентиляции необходимо дополнительно размещать датчики концентрации угольной пыли под кровлей. Для установленных мест размещения датчиков оценена погрешность прогнозирования ситуаций с использованием данных об изменении во времени сигналов датчиков, применяя алгоритм на базе нейронной сети типа NAR. Средняя погрешность при прогнозировании тревожной ситуации не превышает 17%, предаварийной – 15%, аварийной – 16%.

Study was carried out to adaptation a multicriteria electro-optical device (MCEOD) for an object in the form of blind drift in coal mine. Adaptation implies the development of approaches to the placement of MCEOD sensors to monitor the presence of gas contamination with methane, dust and an explosive dust-and-air mixture. As a result, an approach was determined based on computer modeling for placing methane and coal dust sensors, taking into account the minimization of the time for detecting the maximum permissible concentration of methane and coal dust by the sensors. The simulation was carried out using the Fire Dynamics Simulator software package for solving computational fluid dynamics problems. Two scenarios of the occurrence of emergency situations associated with a malfunction of ventilation were considered - stopping the local ventilation fan for 20 s, lagging ventilation pipes at a distance from the pipe to the bottom d = 12, 18 and 22 m. Methane concentration sensors are placed on the side opposite to the ventilation pipeline during normal ventilation operation. In case of ventilation malfunctions, the sensors are additionally placed as close as possible to the mine roof at a distance of 0.2–0.5 m. The distance from the face to the methane concentration sensors is taken from 3 to 5 m. Dust concentration sensors during normal ventilation operation must be placed at points near the source of dust release on the mining shearer. In case of malfunctions of ventilation, it is necessary to additionally place sensors for the concentration of coal dust under the roof. The error of predicting situations using data on changes in time of sensor signals was estimated using an algorithm based on a neural network of the NAR type for the installed locations of the sensors. The average error in predicting an alarming situation does not exceed 17%, in a pre-emergency situation – 15%, in an emergency – 16%.