К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем
Розглянуті існуючі системи контролю та автоматизації шахтної газопровідної мережі, а
 також засобі контролю газодинамічних параметрів метано-повітряної суміші у дільничному
 дегазаційному трубопроводі. The existing system of control and automation of mine degassingnetwork, and contro...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53727 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем / Л.А. Новиков, Б.В. Бокий // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 64-70. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860250572265881600 |
|---|---|
| author | Новиков, Л.А. Бокий, Б.В. |
| author_facet | Новиков, Л.А. Бокий, Б.В. |
| citation_txt | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем / Л.А. Новиков, Б.В. Бокий // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 64-70. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Розглянуті існуючі системи контролю та автоматизації шахтної газопровідної мережі, а
також засобі контролю газодинамічних параметрів метано-повітряної суміші у дільничному
дегазаційному трубопроводі.
The existing system of control and automation of mine degassingnetwork, and controls the gasdynamic parameters of methane-air mixture in the precinct line degassing.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:42:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
64
УДК 622.831.325.3:621.643:681.518.54
Мл. научн.сотр. Л.А. Новиков
(ИГТМ НАН Украины),
д-р техн. наук Б.В. Бокий
(ГАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»)
К ВОПРОСУ О КОНТРОЛЕ И АВТОМАТИЗАЦИИ ШАХТНЫХ
ДЕГАЗАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Розглянуті існуючі системи контролю та автоматизації шахтної газопровідної мережі, а
також засобі контролю газодинамічних параметрів метано-повітряної суміші у дільничному
дегазаційному трубопроводі.
TO THE QUESTION OF CONTROL AND AUTOMATION
OF MINE DEGASIFICATION SYSTEMS
The existing system of control and automation of mine degassingnetwork, and controls the gas-
dynamic parameters of methane-air mixture in the precinct line degassing.
Повышение эффективности работы шахтных дегазационных систем (ДС)
связано с решением задач совершенствования технологий и технических
средств дегазации, а также средств контроля и управления режимами работы
основных элементов ДС. В связи с этим большое значение для обеспечения
безопасных условий труда и предупреждения аварийных ситуаций играет ис-
пользование автоматических систем контроля параметров дегазационных уста-
новок. Данная система включает в себя аппаратуру отбора, передачи и приема
информации, переносные приборы и датчики для контроля газодинамических
параметров метано-воздушной смеси (МВС), регуляторы величины давления,
водопылеотделители, а также средства метрологического обеспечения [1, 2].
Контроль и автоматизация дегазационных систем угольных шахт подразу-
мевает решение следующих задач [2]:
- автоматизация вакуум-насосов;
- передача информации об основных параметрах работы используемого
оборудования;
- контроль концентрации метана в здании вакуум-насосной станции и в по-
ступающей МВС;
- контроль газодинамических параметров МВС в скважинах, участковых и
нагнетательном дегазационных трубопроводах с использованием стационарных
переносных приборов;
- осуществление автоматического отключения или включения основных и
резервных вакуум-насосов;
- сброс газа в атмосферу через «свечу» и перекрытие подачи газа потребите-
лю.
Кроме того необходимо решение комплекса задач, связанных с повышением
эффективности ДС за счет оптимизации работы ее отдельных элементов.
65
В дегазационном трубопроводе контролю подлежат следующие газодина-
мические параметры: концентрация метана, абсолютное давление, средняя ско-
рость газа в участковых и магистральных трубопроводах, влажность и содер-
жание пыли в газовом потоке. При оценке погрешностей результатов измере-
ний используют следующие соотношения [3]:
0( )
100
kXx γ
Δ = ; (1)
( )( ) 100î ò
xx
x
ϕ Δ
= ; (2)
( )( )ï ð
k
xx
X
ϕ Δ
= , (3)
где Δ(х), φот(х), φпр(х) – абсолютная, относительная и приведенная погрешности
соответственно; γ0 – класс точности прибора; х – измеренная величина;
Хk – предел измерений.
В соответствии с [4] величина среднеквадратической погрешности опреде-
ляется как
( )
( )
2
1( )
1
n
i
i
x
G x
n n
=
Δ
=
−
∑ , (4)
где Δxi – абсолютная погрешность отельных измерений; n – число измерений.
Если измеряемая величина не подлежит непосредственным измерениям, то
последние носят косвенный характер. Примером этому служит измерение гео-
метрических параметров местных и распределенных отложений в участковых
дегазационных трубопроводах.
Величина абсолютной погрешности в случае косвенных измерений будет
определяться из выражения [4]
( )
2 2 2 2
2 ...f f f ff a b c z
a b c z
∂ ∂ ∂ ∂⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞Δ = Δ + Δ + Δ + + Δ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟∂ ∂ ∂ ∂⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
, (5)
где f(a, b, c,…z) – косвенно измеряемая величина; a, b, c,…z – величины, опре-
деляемые прямыми измерениями.
Для относительной погрешности получим:
( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 2
2 ln ln ln ln
...f
f f f f
a b c z
a b c z
ε
∂ ∂ ∂ ∂⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞
= Δ + Δ + Δ + + Δ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟∂ ∂ ∂ ∂⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
. (6)
66
В ИГТМ НАН Украины разработан аэродинамический преобразователь раз-
ности давлений ПРД-1 [5], который предназначен для измерения депрессии на
вентиляционных сооружениях шахт, в дегазационных трубопроводах, вентиля-
ционных каналах промышленных и непромышленных предприятий, в том чис-
ле опасных по газу и пыли (рис. 1).
ПРД-1 прошел метрологическую аттестацию в Днепропетровском государ-
ственном центре стандартизации, метрологии и сертификации (ДГЦСМС).
Данный прибор позволяет измерять давления в диапазоне от 20 до 10000 Па,
что позволяет его использовать для измерения величины разрежения в устьях
дегазационных скважин и в участковых дегазационных трубопроводах [5].
1 – первичный преобразователь, 2 – статический зонд, 3 – соединительная трубка; 4 –
измерительный блок анемометра АПР-2.
Рис. 1 – Аэродинамический преобразователь разности давлений в комплекте с измери-
тельным блоком анемометра АПР-2.
На рис. 2 представлен первичный преобразователя разности давлений.
67
1 – первичный преобразователь скорости движения воздуха анемометра АПР-2;
2 – крышка; 3- форсунка высокого давления; 4 – форсунка низкого давления;
5 – крыльчатка.
Рис. 2 – Первичный преобразователь разности давлений.
Первичный преобразователь разности давлений (рис. 2) состоит из первич-
ного преобразователя скорости движения воздуха анемометра АПР-2, герме-
тично закрытого двумя крышками с форсунками высокого и низкого давления.
Форсунка высокого давления имеет маркировку на крышке знаком "+", фор-
сунка низкого давления – со знаком "–".
На рис. 2 представлено конструктивная схема устройства для подсоедине-
ния ПРД-1 к дегазационному трубопроводу
1 – дегазационный трубопровод; 2 – штуцер; 3 – защитный колпачок.
Рис. 3 – Устройство для подсоединения АПРД-1 к дегазационному трубопроводу.
К отечественным системам контроля аэрогазодинамических параметров
можно отести систему контроля параметров дегазационной сети шахты, в
которой используется аппаратура «КРУГ» [6]. Система контроля включает в
себя: вычислительный блок ВБ-03, датчик концентрации метана ДМС-034, дат-
чик влажности ДВМ, стационарный датчик давления СДД-01, датчик темпера-
68
туры ДТМ, повторитель сигналов ПС-014, искробезопасный источник питания
ZVD, повторитель сигналов ПС-02, преобразователь интерфейсов RSX, OPS-
сервер Krug OPS. Вычислительный блок ВБ-03 имеет возможность работы в со-
ставе информационно-управляющей системы.
Технические средства рассматриваемой системы контроля разделяются на
следующие уровни: полевой, контроллерный, передачи информации, питания,
диспетчерский.
Технические средства полевого уровня связывают систему контроля с сетью
дегазационных трубопроводов. Технические средства контроллерного уровня
предназначены для преобразования сигналов исходящих от датчиков, блоки-
ровки промежуточных реле, представление полученных данных для диспетчер-
ского уровня. Технические средства уровня передачи информации предназна-
чены для осуществления обмена данными между техническими средствами
диспетчерского уровня и контроллерного уровней по проводной линии связи.
Технические средства уровня питания обеспечивают электрическое питание
технических средств уровня передачи информации, контроллерного и полевого
уровней. Технические средства диспетчерского уровня осуществляют прием
информации на автоматизированное рабочее место оператора, где происходит
ее обработка и отображение на соответствующих мнемосхемах, а также ее пе-
редачу контроллерному уровню путем использования технических средств пе-
редачи информации.
Система газоаналитическая многофункциональная «Микрон 1Р», предна-
значена для автоматического измерения параметров состояния промышленных
и горно-технологических объектов [7]. Из основных задач выполняемых этой
системой следует отметить: измерение концентрации метана, оксида углерода,
диоксида азота, диоксида углерода, измерение скорости газового потока, обна-
ружение ранних признаков пожаров в выработке, контроль состояния техноло-
гического оборудования, контроль работы систем дегазации и газоотсоса, мест-
ная и телесигнализация о превышении значений контролируемых параметров
заданных величин на подземных и наземных вычислительных устройствах,
централизованное воздействие на локальные системы автоматического управ-
ления основным и вспомогательным оборудованием, формирование отчетов о
работе технологического оборудования.
Рассматриваемая система базируется на пакетах прикладных программ, по-
зволяющих осуществлять модернизацию систем контроля и управления.
Использование систем передачи информации позволяет передавать различ-
ные цифровые данные в шахтных измерительных, информационных и управ-
ляющих систем, автоматизированных системах оперативно-диспетчерского
управления, а также системах автоматического управления и контроля в нор-
мальных и аварийных ситуациях.
Мировыми лидерами в разработке газоаналитических систем и приборов
оптического типа являются фирмы DRAGER (Германия) и RIKEN KEIKI (Япо-
ния). В частности на российском рынке продукция фирмы DRAGER представ-
лена трассовыми газоанализаторами серий GDXL и GD200, а также контроль-
но-измерительной системой Polytron-Regard [8]. Газоанализаторы и контроль-
69
но-измерительная система используются для контроля содержания газа в газо-
проводах высокого давления и основаны на использовании инфрокрасных дат-
чиков. Отличительной особенностью системы Polytron-Regard является ее уни-
версальность, что позволяет ее адаптировать для работы в шахтных дегазаци-
онных трубопроводах.
Из существующих газоаналитических приборов оптического типа интерес
представляют волоконно-оптические датчики [9], основными элементами кото-
рых являются сенсорные оптические ячейки и волоконно-оптический кабель.
Принцип действия этих датчиков основан на поглощении воздухом характер-
ных спектральных линий газов. Датчики могут объединяться в системы кон-
троля и позволяют определять скорость, температуру, давление, влажность, за-
пыленность и объемное содержание различных газов. В частности при опреде-
лении мест образования водяных «пробок» в дегазационных трубопроводах и
других технологических системах используются акустические датчики. По по-
лученной величине акустического сигнала определяется структура и расходных
характеристик газожидкостной среды [10].
К основным достоинствам волоконно-оптических датчиков и построенных
на их базе систем контроля можно отнести: отсутствие взаимодействия измери-
тельного элемента с окружающей средой, высокая чувствительность и широкий
диапазон измерений, возможность объединения с системами сбора информа-
ции, пожарной сигнализацией и системами телевидения, искро- и пожаробезо-
пастность системы, а также возможность работы в агрессивной среде.
Несмотря на свою универсальность широкого применения волоконно-
оптические системы контроля не получили, что связано со сложностью соеди-
нений и разветвлений в системе, высокую стоимость и невозможностью под-
соединения к системе контроля датчиков других типов.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
- для повышения эффективности работы шахтной дегазационной системы
необходимо использовать средства контроля и автоматизации адаптированные
к условиям эксплуатации газопроводной сети;
- при планируемом использовании современных систем контроля и автома-
тизации дегазационных систем необходимо проведение сравнительного анализа
ожидаемого экономического эффекта от внедрения этих систем и затрат на
приобретение комплектующих материалов и оборудования
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бирюков С.В. Метрология: тексты лекций / С.В. Бирюков, А.И. Чередов. – Омск: ОмГТУ, 2000. – 110 с.
2. Карпов Е.Ф. Автоматизация и контроль дегазационных систем / Е.Ф. Карпов, А.В. Рязанов. – М.: Недра,
1983. – 190 с.
3. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. – Л.: Энер-
гоатомиздат, 1991. – 304 с.
4. Савчук В.П. Обработка результатов измерений. Физическая лаборатория: учеб. пособие для студентов
вузов / В.П. Савчук. – Одесса: ОНПУ, 2002. – 54 с.
5. Совершенствование вентиляции и дегазации угольных шахт/ А.Ф. Булат, Е.Л. Звягильский, Б.В. Бокий,
В.В. Радченко, И.А. Ященко, И.А. Ефремов, О.С. Торопчин, Т.В. Бунько, В.Г. Красник, И.Е. Кокоулин. – Днеп-
ропетровск, 2005. – С. 133-143.
6. Аппаратура «КРУГ». Система контроля параметров дегазационной сети шахты: Руководство пользова-
теля: ИГТ.041410.002-00.003 РП. – Екатеринбург, 2008. – [Электронный ресурс]. Режим доступа:
http://analitpriborс.ru/virtuemart /607.htm/ свободный. Загл. с экрана.
http://analitpriborс.ru/virtuemart /607.htm/�
70
7. Руководство по оборудованию и эксплуатации системы газоаналитической шахтной многофункцио-
нальной «Микрон 1Р»: 4217.01.000.000 РЭ. – Екатеринбург, 1997-2009. – Т.1. – [Электронный ресурс]. Режим
доступа: http://www.twirpx.com/files/geologic/ventilation/ свободный. Загл. с экрана.
8. Системы контроля загазованности оптического типа / Р.М. Хамадиев, Д.Н. Федосеев, И.И. Лукица, О.Г.
Зверев // Экспозиция Нефть Газ. – Казань: Логос, 2007. – № 11. – С. 43 – 45.
9. Берикашвили. В.Ш. Волоконно-оптические системы контроля атмосферы угольных шахт / В.Ш. Бери-
кашвили, М.В. Хиврин. – М.: Радиотехника, 2001. – №5. – С. 21-27.
10. Королев А.В. Акустическая диагностика режимов течения двухфазного потока /А.В. Королев // Тр.
одесского политехн. ун-та. – 2001. – Вып. 3 (15). – С. 40-42.
УДК 622.411.332: 550.832.012
Канд. техн. наук С.Ю. Макеев,
инж. А.А. Каргаполов,
канд. техн. наук С.Ю. Андреев
(ИГТМ НАН Украины)
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ФЛЮИДОСОДЕРЖАЩИХ УЧАСТКОВ В
ГОРНОМ МАССИВЕ ПО ДАННЫМ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Использование первичных материалов угольного каротажа и тренд-анализ поверхности
кровли основных горизонтов песчаников позволили повысить достоверность выявления га-
зовых скоплений и флюидонасыщенных областей. Для исследований был выбран Кальмиус-
ский рудник, который является естественным продолжением по падению полей шахт им.
А.Ф. Засядько и им. Поченкова. На основе базы данных геолого-геофизических исследова-
ний построена 3D модель исследуемого участка.
PROGNOSTICATION OF AREAS IN A ROCK MASS CONTAINING
FLUIDS, USING DATA OF GEOPHYSICAL RESEARCHES
Use of primary materials of the coal logging and the trend - analysis of roof surface of basic ho-
rizons of sandstones made it possible to increase authenticity of exposure of gas accumulations and
fluids saturated areas. For researches Kalmius mine was chosen which is natural continuation A-
dipping the fields of mines named after А.F. Zasjadko and Pochenkov. On the basis of these data
geological and geophysical researches the 3D model of the analyzed area is developed.
Прогнозирование и обнаружение в углепородном массиве флюидосодержа-
щих участков различной степени влаго- и газонасыщенности – одна из наибо-
лее трудных и важных задач горной науки. Выявить их возможно двумя основ-
ными методами: разведочным бурением или геофизикой. Бурение имеет неос-
поримое преимущество, состоящее в непосредственном изучении вещества и
свойств горных пород. Однако, из-за высокой стоимости скважин применение
данного метода не является целесообразным. Значительно меньшими затратами
характеризуются методы разведочной геофизики, но их перспективность оста-
ется недостаточно освещенной. Таким образом, проблема сводится к отсутст-
вию экономически эффективного и достоверного метода обнаружения коллек-
торов в угленосной толще.
Разведочное бурение на уголь не предусматривает исследования состава и
морфологии пород-коллекторов [1], поэтому оно изначально дает лишь общее
представление о гранулярных коллекторах. Остаются необнаруженными и
http://www.twirpx.com/files/geologic/ventilation/�
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53727 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:42:44Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Новиков, Л.А. Бокий, Б.В. 2014-01-26T22:12:37Z 2014-01-26T22:12:37Z 2012 К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем / Л.А. Новиков, Б.В. Бокий // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 98. — С. 64-70. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53727 622.831.325.3:621.643:681.518.54 Розглянуті існуючі системи контролю та автоматизації шахтної газопровідної мережі, а
 також засобі контролю газодинамічних параметрів метано-повітряної суміші у дільничному
 дегазаційному трубопроводі. The existing system of control and automation of mine degassingnetwork, and controls the gasdynamic parameters of methane-air mixture in the precinct line degassing. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем To the question of control and automation of mine degasification systems Article published earlier |
| spellingShingle | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем Новиков, Л.А. Бокий, Б.В. |
| title | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем |
| title_alt | To the question of control and automation of mine degasification systems |
| title_full | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем |
| title_fullStr | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем |
| title_full_unstemmed | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем |
| title_short | К вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем |
| title_sort | к вопросу о контроле и автоматизации шахтных дегазационных систем |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53727 |
| work_keys_str_mv | AT novikovla kvoprosuokontroleiavtomatizaciišahtnyhdegazacionnyhsistem AT bokiibv kvoprosuokontroleiavtomatizaciišahtnyhdegazacionnyhsistem AT novikovla tothequestionofcontrolandautomationofminedegasificationsystems AT bokiibv tothequestionofcontrolandautomationofminedegasificationsystems |