МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В ШАХТЕ ДЛЯ ВЕДЕНИЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Полезная модель относится к горному делу, в частности проведению геологоразведочных работ с помощью сенсоров различного типа, установленных как на мобильной платформе с механической защитой и прижимным механизмом, так и с возможной установкой на очистном комбайне для составления краткосрочного прогноза геологических условий разработки угольных месторождений непосредственно в процессе добычи полезных ископаемых.
Известны сейсмоакустические устройства выявления геологических неоднородностей в угольном пласте, включающие регистрационные станции РОСА-А [патент РФ 2455663; Н.Я. Азаров, Д.В. Яковлев «Сейсмоакустический метод прогноза горногеологических - условий эксплуатации угольных месторождений». - М.: «Недра», 1988, стр. 148-162; О.М. Сагайдачная, К.А. Дунаева, А.С. Сальников, П.В. Потапов, С.А. Гриценко]. Недостатком аналога является его исполнение, не позволяющее использование в угольной шахте корпус электронного блока, не относящееся к взрывозащищенному электрооборудованию группы 1 (исполнение рудничное), а также зависимость регистратора от системы питания устройства на котором он установлен.
Известна мобильная платформа с системой позиционирования в шахте для проведения геологоразведочных работ в процессе добычи полезных ископаемых, содержащая сенсорную систему в виде георадара, принятая в качестве прототипа [патент РФ 2467168 «Добычная машина для разработки полезных ископаемых и приемное устройство для ее сенсорной системы»; Мундри С.М., Алер М., Квила З., Хенгстлер Ш., Рюшкамп X. прототип]. Недостатком прототипа является его электрическая связь с энергосистемой очистного комбайна, исключающая возможность замены сенсорной системы в случае ее отказов в шахте, а также наличие проводной системы передачи данных. Эти недостатки, по нашему мнению, снижают эффективность и безопасность угледобычи подземным способом.
Цель полезной модели - повышение эффективности и безопасности угледобычи подземным способом за счет обеспечения автономности сенсорной системы и осуществления беспроводной передачи данных.
Поставленная цель достигается тем, что мобильное устройство с системой позиционирования в шахте для ведения геологоразведочных работ в процессе добычи полезных ископаемых, содержащая сенсорную систему в виде георадара, в соответствии с техническим решением, оснащено аккумуляторной батареей с индукционной катушкой, установленными в диэлектрическом корпусе, и беспроводным устройством передачи данных.
Сущность технического решения поясняется схемами: фиг. 1. - вид мобильного устройство и пример его использования совместно с очистным комбайном; фиг. 2 - вариант исполнения индукционного приемного устройства для получения электрической энергии от индукционного источника питания; фиг. 3 - принцип подсоединения индукционной аккумуляторной батареи.
Мобильное устройство содержит: сенсорный блок - 1; аккумулятор - 5; индукционную катушку - 6; внешний корпус аккумуляторной батареи - 8.
Мобильного устройства с сенсорным блоком 1 на тележке 4, движущейся над скребковым конвейером 2, связано с очистным комбайном сцеплением 3. Сенсорный блок устанавливается в специальный разъем на тележке, который извлекается в случае его отказов. Съемный индукционный аккумулятор 5 извлекается из сенсорного блока, без извлечения самого сенсора 1. При этом оснащение аккумулятора и сенсора индукционными устройствами передачи энергии позволяет извлекать источник питания непосредственно в горных выработках шахты ввиду отсутствия токопроводящего соединения и возможности искрообразования. На фронтальной поверхности сенсорного блока 1 размещены пластиковые или керамические окна, пропускающие электромагнитный импульс различной частоты, а также сейсмоакустический сигнал, направляемые в угольный пласт. Схематично изображен возможный вариант исполнения индукционного источника питания, включающий: индукционную катушку 6, систему преобразования электрического сигнала 7 и аккумулятор 8.
Схематично изображен принцип подсоединения индукционной аккумуляторной батареи к питанию сенсорной системы для передачи электрической энергии, исключающий металлический контакт и как следствие риск искрообразования в результате замены аккумулятора. Внешний корпус 9 аккумуляторной батареи содержит в себе собственно аккумулятор и систему преобразования электрического сигнала для питания индукционной катушки, которая находится в вытянутой части полого цилиндра 10. Стенки полого цилиндра - выполнены из диэлектрического материала. Индукционная аккумуляторная батарея одевается на цилиндр 11, который внутри себя содержит индукционную катушку 6 для приема электрической энергии.
При изучении геологического строения угольного пласта в горных выработках угольных шахт с помощью мобильного устройства предусматривается передача данных на поверхность для интерпретации и согласования плана дальнейших добычных работ. Для обеспечения бесперебойного питания предполагается устанавливать аккумуляторные батареи, способные поддерживать работу соответствующих источников и детекторов различных сигналов, а также беспроводную передачу данных непосредственно на поверхность на пульт диспетчера для оперативной корректировки плана горных работ. При этом аккумуляторные батареи совмещены с индукционной системой передачи электроэнергии, что позволяет обеспечить беспроводную передачу энергии для питания сенсорной системы, оборудованной беспроводным индукционным приемным устройством, и избежать искрообразования при замене аккумуляторов, ввиду отсутствия непосредственного токопроводящего соединения источника питания и системы, потребляющей энергию.
Для передачи данных предпочтительно использовать беспроводной канал связи и устройство, устанавливаемое на мобильную платформу и обеспечивающее беспроводную передачу данных с помощью имеющегося в шахте оборудования. Мобильное устройство обеспечивает механическую защиту сенсорной системы от возможных обрушений горной породы и в тоже время прохождение сигнала от источника к приемнику сенсорной системы и обратно, беспроводную передачу данных.
Сенсорная система за счет свой автономности может устанавливаться на любой тип оборудования, например проходческий или добычной комбайн, в том числе за счет того, что корпус аккумуляторной батареи выполнен из диэлектрического материала. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о достижении поставленной цели - за счет подачи электрического питания и автономности сенсорной системы и осуществления беспроводной передачи данных обеспечивает повышение эффективности и безопасности угледобычи подземным способом, что является целью полезной модели.