СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ УГЛЯ В ОЧИСТНОМ ЗАБОЕ ШАХТЫ

Полезная модель относится к системе управления добычей угля в очистном забое шахты и может найти применение в горно-шахтной промышленности для автоматизированного управления очистными забойными комплексами.
Известна система управления добычей угля по патенту DE 102007060170, выбранная за прототип. Данная система управления, включающая множество установленных вдоль лавы секций крепи, каждая из которых имеет шарнирно связанные скользящее основание и верхнее перекрытие, между которыми установлена по меньшей мере одна стойка, горную машину, имеющую возможность перемещения вдоль забоя, содержит расположенное на поверхности центральное устройство управления, оснащенное компьютером, соединенное с устройством управления забоя, оснащенным компьютером и соединенным со множеством блоков управления, каждый из которых расположен при соответствующей ему секции и функционально сопряжен с ее исполнительными элементами, при этом на верхнем перекрытии и в основании каждой секции установлены датчики угла наклона, блок управления снабжен радиоприемником, горная машина и по меньшей мере один датчик угла наклона - радиопередатчиками. Радиопередатчик горной машины в одностороннем порядке передает через радиоприемный сенсор, размещенный на верхнем перекрытии и электрически связанный с датчиками угла наклона, размещенными на элементах крепи, командный сигнал на передачу данных блоку управления секции, после чего радиопередатчики датчиков угла наклона в одностороннем порядке отправляют данные в радиоприемник блока управления секции.
Недостатком данной системы управления добычей угля является то, что односторонняя радиосвязь горной машины с сенсором и датчиков угла наклона с блоком управления секции в условиях электромагнитных помех ненадежна.
Другой недостаток состоит в отсутствии контроля взрывоопасной загазованности.
Техническая задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в увеличении надежности работы системы управления добычей угля вследствие двухсторонней передачи радиокоманд и обеспечение безаварийной работы системы вследствие автоматического контроля взрывоопасной загазованности.
Поставленная задача решена тем, что, как и прототип, система управления добычей угля со множеством установленных вдоль лавы секций крепи, каждая из которых имеет шарнирно связанные скользящее основание и верхнее перекрытие, между которыми установлена по меньшей мере одна стойка, с горной машиной, имеющей возможность перемещения вдоль забоя, содержит расположенное на поверхности центральное устройство управления, оснащенное компьютером, соединенное с устройством управления забоя, оснащенным компьютером и соединенным со множеством блоков управления, каждый из которых расположен при соответствующей ему секции и функционально сопряжен с ее исполнительными элементами, при этом на верхнем перекрытии и в основании каждой секции установлены датчики угла наклона, блок управления снабжен радиоприемником, горная машина и по меньшей мере один датчик угла наклона - радиопередатчиками. В отличие от прототипа, горная машина и по меньшей мере один датчик угла наклона дополнительно снабжены радиоприемниками для приемопередающей беспроводной связи с блоком управления, дополнительно снабженным радиопередатчиком.
Решению технической задачи способствует и то, что введен датчик метана, установленный на каждой секции, выполненный с возможностью беспроводной приемопередающей связи с блоком управления данной секции, и в программу блока управления каждой секции заложена величина предельно допустимой концентрации взрывоопасного газа.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2, на которых изображено:
фиг.1 - схематический вид системы управления добычей угля в забое;
фиг.2 - схематический разрез забоя с секцией крепи и горной машиной.
1
N
1
N
На фиг.1 изображена система управления добычей угля со множеством секций крепи 1-1, установленных рядом друг с другом вдоль лавы, и с горной машиной 2, содержащая устройство управления забоя 3 для передачи управляющих команд блокам управления 4 секций 1-1 и горной машине 2 и оснащенное компьютером 5, включающем модуль программной памяти для хранения функциональных программ, процессор для обработки этих программ, дисплей для визуализации команд управления и функционального состояния секций крепи. Устройство управления забоя 3 соединено линией связи 6 с расположенным на поверхности центральным устройством управления 7, оснащенным компьютером 8, линией связи 9 - с блоками управления 4, каждый из которых расположен при соответствующей ему секции 1 и функционально сопряжен с ее исполнительными элементами.
Горная машина 2, например, проходческий комбайн, имеет возможность перемещения в направлениях 10, 11 горных работ вдоль угольного пласта 12. Отбитый машиной 2 уголь транспортируется по конвейеру (на фиг. не показан).
Каждая секция крепи 1, изображенная на фиг.2, служащая для подпирания кровли 13 от обрушения и выполняющая функции разгрузки, передвижки и распора крепи, имеет шарнирно связанные щитом 14 скользящее основание 15 и верхнее перекрытие 16, между которыми установлена по меньшей мере одна телескопическая стойка 17, стабильность крепи обеспечена угловым домкратом 18, установленным между щитом 14 и верхним перекрытием 16.
Датчик угла наклона 19, установленный на верхнем перекрытии 16, содержит микромеханический акселерометр с тремя взаимно ортогональными измерительными осями, микроконтроллер, источник питания, радиопередатчик 20, радиоприемник 21, приемопередающую антенну 22 и имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с блоком управления 4 секции 1, снабженным микроконтроллером, радиопередатчиком 23, радиоприемником 24 и приемопередающей антенной 25. При этом в микроконтроллер датчика угла наклона 19 заложена программа осуществления нескольких, предпочтительно двух, режимов: «сна» и «активности». Возможна установка вышеописанного датчика угла наклона на щите 14.
Комплексное измерительное устройство 26, установленное в основании 15, содержит датчик угла наклона 27, выполненный на основе микромеханического акселерометра с тремя взаимно ортогональными измерительными осями, датчик линейного перемещения 28, датчики параметров окружающей среды, например, давления и температуры (на фиг. не показаны). Каждый из датчиков измерительного устройства 26, размещенных в едином защитном корпусе, имеет возможность передачи сигнала измерения через общий микроконтроллер по единой приемопередающей линии связи 29 в блок управления 4. Имеется возможность установки вышеописанного комплексного измерительного устройства в угловой домкрат 18.
Горная машина 2 снабжена датчиком приближения 30, содержащим источник питания, микроконтроллер, радиопередатчик 31, радиоприемник 32, приемопередающую антенну 33. Данный датчик приближения 30 имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с блоками управления 4 нескольких, предпочтительно трех, секций, вблизи которых находится горная машина 2.
Датчик взрывоопасного газа 34, установленный предпочтительно на верхнем перекрытии 16, содержащий источник питания, например аккумуляторную батарею, газоанализатор, микроконтроллер, радиоприемник 35, радиопередатчик 36, приемопередающую антенну 37, имеет возможность приемопередающей беспроводной связи с блоком управления 4, и в программу блока управления 4 заложена величина предельно допустимой концентрации взрывоопасного газа.
По меньшей мере одна телескопическая стойка 17 снабжена датчиком гидравлического давления 38, содержащим чувствительный к воздействию давления элемент, источник питания, микроконтроллер, радиоприемник, радиопередатчик, приемопередающую антенну, имеющим возможность приемопередающей беспроводной связи с блоком управления 4. При этом в микроконтроллер датчика гидравлического давления 38 заложена программа осуществления нескольких, предпочтительно двух, режимов: «сна» и «активности».
Работа системы управления добычей угля в очистном забое шахты осуществляется следующим образом.
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
5
6
На фиг.1 горная машина 2 разрабатывает угольный пласт 12 последовательно вблизи секций 1, 1, 1. Датчик приближения 30 отправляет по приемопередающей линии связи блокам управления 4 секций сигнал своего нахождения вблизи данных секций, на что блоки управления 4 секций 1, 1, 1 отправляют изображенным на фиг.2 датчикам угла наклона 19 и датчикам гидравлического давления 38 соответствующих им секций сигналы работы в режиме «активности», при этом датчики угла наклона и гидравлического давления остальных секций работают в режиме «сна». При движении горной машины 2 в направлении 11 датчики угла наклона 19 секций 1, 1, 1 переходят в режим «сна», в «активном» режиме работают следующие за ними датчики угла наклона 19 секций 1, 1, 1.
Для нормального режима работы секции 1 необходимо равенство углов наклона основания 15 и верхнего перекрытия 16, что соблюдается следующим образом: при получении сигнала измерения с датчика угла наклона 27 блок управления 4 отправляет исполнительным элементам верхнего перекрытия 16 управляющий сигнал изменения угла наклона до значения, равного значению угла наклона датчика 19.
1
N
Комплексное измерительное устройство 26 и датчик взрывоопасного газа 34 каждой секции 1-1 постоянно отправляют сигналы измерений блоку управления 4 соответствующей им секции, при этом в программу блока управления 4 заложены его индивидуальный код и предельно допустимые значения измеряемых величин.
В программу каждого датчика системы управления добычей угля заложен индивидуальный код, по которому можно однозначно определить, какую физическую величину он измеряет, на какой секции и каком ее элементе установлен.
Данные измерений из блока управления 4 одной секции передаются по последовательной линии связи 9 блокам управления 4 всех других секций, а также устройству управления забоя 3 и центральному устройству управления 7, где визуализируются на экранах дисплеев их компьютеров 5, 8 соответственно. Возможна запись траектории движения верхнего перекрытия 16 по данным с датчиков угла наклона и датчиков линейного перемещения.
Снабжение горной машины и по меньшей мере одного датчика угла наклона каждой секции радиоприемниками для двухсторонней беспроводной связи с блоком управления данной секции, дополнительно снабженным радиопередатчиком, обеспечивает двухстороннюю, многократную передачу сигналов управления с подтверждением их «бессбойного» прохождения, что повышает надежность передачи радиопакетов управления.
Введение датчика метана, установленного на каждой секции и выполненного с возможностью беспроводной приемопередающей связи с блоком управления данной секции, позволяет измерять величину концентрации взрывоопасного газа в каждый конкретный момент времени и передавать эту информацию в блок управления, в программу которого заложена величина предельно допустимой концентрации данного газа. В случае достижения величиной концентрации взрывоопасного газа предельно допустимого значения, блок управления данной секции выдает управляющий сигнал останова на исполнительные элементы. Управляющая команда останова последовательно передается всем звеньям системы. Вся система останавливает работу, причем известен код секции, на которой существует угроза аварии. После устранения причин возможной аварии работа всей системы возобновляется.