ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................. 7
1 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ВЫПУСКА УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ .................................................................... 15
1.1 Анализ данных о запасах угля, сосредоточенных в мощных пластах и современных средств для их разработки............................................................ 15
1.2 Обзор технологий выпуска угля подкровельной толщи при разработке мощных пологих пластов ...................................................................................... 16
1.3 Автоматизированные системы управления ............................................... 22
1.3.1 Схемы и способы построения автоматических систем управления . 22
1.3.2 АСУ ТП современных механизированных крепей в составе очистного механизированного очистного комплекса ......................................................... 24
1.3.3 Измеряемые величины для реализации обратной связи при автоматизации процесса выпуска угля подкровельной толщи .................... 26
1.3.4 Конструктивные параметры секции механизированной крепи с выпуском на забойной конвейер, влияющие на разработку АСУ ТП ......... 28
1.4 Анализ технологий автоматизированного бесконтактного измерения объема насыпного груза на выделенном участке ............................................. 31
1.5 Анализ способов дистанционного определения состава ГМ……………36
1.5.1 Современные методы определения процентного содержания породы в ГМ ………………………………………………………………………………..36
1.5.2 Способы, основанные на регистрации изменений в электрических полях пород ………………………………………………………………………………..38
1.5.3 Сейсмоакустические и акустические способы анализа состава горных пород ………………………………………………………………………………..39
1.5.4 Термические методы геофизических исследований ............................... 39
1.5.5 Методы, основанные на изучении изменений в магнитных полях ..... 40
1.5.6 Методы рентгенофлюоресцентного анализа вещества .......................... 40
1.5.7 Ядерно-геофизические методы анализа состава...................................... 42
3
1.5.8 Исследование состава пород, основанное на естественной радиоактивности угля и вмещающих пород ..................................................... 43
1.6 Выводы по главе................................................................................................ 45
2 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА БЕСКОНТАКТНОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАРЕТОЧНОГО ПИТАТЕЛЯ С НАКЛОННЫМ СТОЛОМ .................................................................................................................. 48
2.1 Измерение текущей производительности кареточного питателя с наклонным столом .................................................................................................. 48
2.1.1 Теоретические основы способа измерения текущей производительности кареточного питателя с наклонным столом...................................................... 48
2.1.2 Способ расчёта единичного объёма горной массы на измерительном участке ....................................................................................................................... 51
2.2 Экспериментальное определение параметров сечений объема угля на измерительном участке .......................................................................................... 57
2.2.1 Экспериментальное определение минимального расстояния между двумя расположенными световыми маркерами в лабораторных условиях57
2.2.2 Методика экспериментального определение размеров сечения и их количества на измерительном участке .............................................................. 58
2.2.3 Результаты экспериментального определение размеров сечения и их количества на измерительном участке .............................................................. 61
2.3 Верификация способа измерения единичного объёма горной массы на измерительном участке .......................................................................................... 65
2.3.1 Методика верификации способа измерения единичного объёма горной массы на измерительном участке ........................................................................ 65
2.3.2 Верификация способа измерения единичного объёма ГМ на измерительном участке .......................................................................................... 68
2.4 Валидация способа измерения единичного объема горной массы на измерительном участке в лабораторных условиях .......................................... 71
4
2.4.1 Методика проведения натурного эксперимента по валидации способа измерения единичного объема горной массы на лабораторном измерительном участке .......................................................................................... 71
2.4.2 Результаты эксперимента по валидации способа измерения единичного объема горной массы на измерительном участке в лабораторных условиях74
2.5 Способ бесконтактного измерения высоты слоя горной массы на измерительном участке в заданных точках на основе технологии машинного зрения ......................................................................................................................... 75
2.5.1 Общее описание работы способа измерения высоты слоя горной массы в заданных точках и формирования карты высот .............................................. 75
2.5.2 Методика измерения высоты слоя горной массы в заданной точке на основе технологии машинного зрения ................................................................ 77
2.6 Верификация способа бесконтактного измерения объема горной массы на измерительном участке на основе технологии машинного зрения .............. 81
1.7 Выводы по главе .............................................................................................. 83
3. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА ГОРНОЙ МАССЫ ПРИ ВЫПУСКЕ УГЛЯ ПОДКРОВЕЛЬНОЙ ТОЛЩИ И ЕГО АППАРАТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ РЕГИСТРАЦИИ ЕСТЕСТВЕННОГО ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ .................................................... 86
3.1 Исследования естественной радиоактивности угля и пустой породы на месторождении с применением дозиметрических приборов на разных типах чувствительных элементов ................................................................................... 86
3.1.1 Методика проведения эксперимента ......................................................... 86
3.1.2 Измерение естественного гамма-излучения горной массы ................... 88
3.1.3 Измерение мощности эквивалентной дозы гамма-излучения угля и породы ....................................................................................................................... 89
3.2 Исследования радиоактивности горной массы с различным соотношением угля и пустой породы в лабораторных условиях .................. 92
3.2.1 Методика исследование влияния зольности угля на измеренный уровень мощности эквивалентной дозы гамма-излучения ............................ 93
5
3.2.2 Влияние зольности угля на измеренный уровень мощности эквивалентной дозы гамма-излучения по результатам проведенного исследования ............................................................................................................ 95
3.2.3 Исследование изменения мощности эквивалентной дозы естественного гамма-излучения при циклической смене анализируемой среды ................ 98
3.2.3.1 Методика исследования изменения мощности эквивалентной дозы естественного гамма-излучения при циклической смене анализируемой среды .............................................................................................................................. 98
3.2.3.2 Результаты исследование изменения мощности эквивалентной дозы естественного гамма-излучения при циклической смене анализируемой среды .............................................................................................................................. 99
3.3 Обоснование способа определения изменения состава горной массы при выпуске угля подкровельной толщи ................................................................ 101
3.4 Аппаратная реализация способа определения изменения состава горной массы при выпуске угля подкровельной толщи ............................................ 102
3.4.1 Алгоритм формирования сигнала управления на основе анализа состава выпускаемой ГМ из подкровельной толщи ...................................... 102
3.4.2 Размещение чувствительного элемента дозиметра в конструкции крепи с управляемым выпуском ....................................................................... 104
3.5 Выводы по главе ............................................................................................ 106
4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ШИБЕРНОЙ ЗАСЛОНКОЙ КРЕПИ С МЕХАНИЗИРОВАННЫМ ВЫПУСКОМ УГЛЯ НА ЗАБОЙНЫЙ КОНВЕЙЕР И ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ИХ РЕАЛИЗАЦИИ ....................................................................................................... 108
4.1 Разработка алгоритма управления шиберной заслонкой секции механизированной крепи с управляемым выпуском угля на забойный конвейер и его программной реализации ........................................................ 109
4.1.1 Разработка алгоритма управления процессом выпуска на основе данных радиометрии об изменении состава горной массы в выпускном окне и текущей производительности питателя ........................................................ 109
6
4.1.2 Программная реализация управления выпуском на основе алгоритмов управления объемом и анализа состава горной массы на измерительном участке ..................................................................................................................... 118
4.2 Обоснование подхода к аппаратной платформе для реализации алгоритма управления процессом выпуска угля подкровельной толщи секцией механизированной крепи на забойный конвейер ........................................... 123
4.2.1 Организации передачи данных от устройств слежения за процессом выпуска в АСУ секции механизированной крепи ......................................... 123
4.2.2 Структурная схема интеграции оборудования управления и контроля выпуском в АСУ секции механизированной крепи ...................................... 127
4.2.3 Разработка теоретического подхода к аппаратному обеспечению интеграции устройств анализа состава ГМ и измерения текущей производительности питателя в АСУ секции механизированной крепи . 129
4.2.4 Сменные модули ввода-вывода универсального сопрягающего устройства ............................................................................................................... 133
4.2.5 Модуль совмещения логических уровней исходящего цифрового сигнала ..................................................................................................................... 135
4.2.6 Преобразователь входящего высоковольтного аналогового сигнала137
4.3 Выводы по главе.............................................................................................. 141
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 143
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................... 146
ПРИЛОЖЕНИЕ А Протокол лабораторных испытаний №29416 .............. 162
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Протокол тестирования функций программной реализации алгоритма управления питателем секции механизированной крепи и положением шиберной заслонки ........................................................ 164
ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения результатов диссертационного исследования .......................................................................................................... 168
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Справка об апробации научныхрезультатов ............... 171
