Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок
У статті проаналізовано застосовувані за нашого часу способи та засоби візуального обстеження стану кріплення й об-ладнання технічних свердловин і шахтних стволів. Наведено ре-зультати випробування в промислових умовах макета апаратури телевізійного моніторингу вертикальних гірничих виробок. This pa...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2014
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99531 |
| 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: | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок / В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 40-47. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860040952837570560 |
|---|---|
| author | Филатов, В.Ф. |
| author_facet | Филатов, В.Ф. |
| citation_txt | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок / В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 40-47. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | У статті проаналізовано застосовувані за нашого часу способи та засоби візуального обстеження стану кріплення й об-ладнання технічних свердловин і шахтних стволів. Наведено ре-зультати випробування в промислових умовах макета апаратури телевізійного моніторингу вертикальних гірничих виробок.
This paper assesses currently in use at present methods and means for visual inspection of support and maintenance equipment for engineering wells and mine shafts. Industrial test data for the proto-type system for TV monitoring of vertical mine workings is presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:55:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
40
УДК 622.016.[22+25]: 621.397.6
ИСПЫТАНИЕ МАКЕТА АППАРАТУРЫ МОНИТОРИНГА
ВЕРТИКАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
Филатов В. Ф.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
У статті проаналізовано застосовувані за нашого часу
способи та засоби візуального обстеження стану кріплення й об-
ладнання технічних свердловин і шахтних стволів. Наведено ре-
зультати випробування в промислових умовах макета апаратури
телевізійного моніторингу вертикальних гірничих виробок.
This paper assesses currently in use at present methods and
means for visual inspection of support and maintenance equipment for
engineering wells and mine shafts. Industrial test data for the proto-
type system for TV monitoring of vertical mine workings is presented.
Для своевременного принятия эффективных инженерных
решений, направленных на поддержание необходимых эксплуа-
тационных характеристик технических скважин и вертикальных
стволов горных предприятий необходима информация о состоя-
нии их крепи и расположенного в них технологического обору-
дования.
Наиболее достоверную информацию такого характера мож-
но получить только в результате обследования шахтных стволов
и скважин. Однако их прямое обследование во многих случаях
нельзя произвести вследствие того, что большинство скважин
диаметром до 4 м не оборудованы подъемными установками, а в
скважины диаметром от 0,15 до 1 м невозможно опустить чело-
века. На Украине сейчас насчитывается около 1000 таких сква-
жин. Также проблематичным является обследование вертикаль-
ных шахтных стволов, доступ в которые по тем или иным причи-
нам отсутствует. Это касается, прежде всего, ликвидируемых
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
41
стволов закрывающихся шахт, где кроме информации о фактиче-
ском состоянии крепи ствола требуется также отслеживать уро-
вень их засыпки. Таких стволов по Украине насчитывается около
70 [1]. Выполнить визуальное обследование вертикальной горной
выработки возможно только с помощью аппаратуры промыш-
ленного телевидения, и определенные наработки в этом направ-
лении уже имеются [2, 3].
Недостатки известных устройств: большая масса и слож-
ность конструкции, трудоемкость работ по монтажу и последу-
ющему демонтажу оборудования. Высокая стоимость – только
затраты на приобретение и монтаж кабельных коммуникаций, по
имеющимся данным, составляют 75 тыс. грн.
Анализ технических характеристик современных телеком-
муникационных средств в контексте конструктивных и эксплуа-
тационных особенностей технических скважин и шахтных ство-
лов позволяет нам заявить о возможности создания малогабарит-
ной, мобильной, простой в эксплуатации и надежной аппаратуры
телевизионного мониторинга (АТМ) технических скважин и
шахтных стволов и передачи на поверхность информации о со-
стоянии их крепи и технологического оборудования.
Научно-технические идеи, положенные в основу:
– применение IP-видеокамеры, особенностью которой явля-
ется передача видеопотока в цифровом формате по сети Ethernet.
Видеокамера оборудована встроенной инфракрасной подсветкой;
– применение волоконно-оптического кабеля для передачи
сигнала от расположенной в скважине (стволе) видеокамеры к
расположенному на поверхности приемо-передающему устрой-
ству;
– использование маркшейдерского дальномера ДА-2 в каче-
стве лебедки для подвески скважинного зонда;
– принцип беспроводной передачи видеосигнала на земной
поверхности с волоконно-оптического кабеля на монитор компь-
ютера.
Разработанное нами малогабаритное устройство для телеви-
зионного обследования с земной поверхности состояния крепи и
оборудования технических скважин диаметром от 0,15 м, а также
шахтных стволов эффективно решает эту сложную задачу. Ос-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
42
новная концепция аппаратуры АТМ изложена в статье журнала
«Уголь Украины» [4] и защищена патентами Украины на полез-
ную модель [5, 6]. Устройство состоит из опорной конструкции,
выполненной в виде разъемной рамы, установленной на двух
опорах. Разъемная рама оборудована двумя опорными площад-
ками и отклоняющим шкивом. На одной опорной площадке раз-
мещена барабан-лебедка с волоконно-оптическим кабелем и ап-
паратурой приема-передачи видеосигнала, а на другой – лебедка
подвески скважинного зонда оснащенного видеокамерой и
устройством преобразования видеосигнала.
Технические характеристики АТМ
Диаметр обследуемого объекта, м ........................... 0,15 – 10,0
Протяженность обследуемой выработки, м ................. до 1000
Габариты устройства, мм ................................ 500 ˟ 1500 ˟ 2000
Масса, кг .................................................................................... 80
Базовые элементы устройства представлены на рисунках 1
и 2.
Рис. 1. Зонд скважинный
Технические характеристики зонда
Длина, мм................................................................................. 700
Диаметр, мм ............................................................................. 114
Масса, кг .................................................................................... 10
Видеокамера DH-IPC-HDW2100P:
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
43
– ИК подсветка, м .............................................. 20
– степень защиты ........................................... IP66
– масса, кг ........................................................ 0,28
– габариты, мм ......................................... 114 ˟ 86
– обзор, град ....................................................... 90
Источник питания – аккумуляторы GP 6-4,5, шт ................... 3
Рис. 2. Барабан-лебедка с волоконно-оптическим кабелем и
аппаратурой приема-передачи видеосигнала
Технические характеристики барабан-лебедки
Диаметр барабана, мм ............................................................ 300
Общие габариты, мм.......................................... 300 × 350 × 470
Масса, кг .................................................................................... 18
Источник питания – аккумуляторы GP 6-4,5, шт.................... 2
Кабель оптоволоконный FTTH-002-SM-8-1,2:
– масса, кг/км ....................................................... 8
– сечение, мм ............................................ 2,0 × 5,3
– макс. нагрузка на разрыв, Н ...................... 1500
Изготовленный в лабораторных условиях макет АТМ про-
шел испытание на Южном воздухоподающем стволе шахты
им. Фрунзе М. В. шахтоуправления «Ясиновское» ДТЭК «Ро-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
44
венькиантрацит». Диаметр ствола в свету – 7,0 м, глубина –
1100 м, крепь – монолитный бетон.
Аппаратуру к месту проведения испытаний доставили в гру-
зовом отсеке автомобиля «Газель». На полке перекрытия нулевой
отметки ствола, в районе проема размером 250 ˟ 250 мм выпол-
ненного предварительно в перекрытии, смонтировали опорную
конструкцию аппаратуры АТМ. На одной опорной площадке
разъемной рамы установили и закрепили винтами барабан-
лебедку с волоконно-оптическим кабелем и аппаратурой приема-
передачи видеосигнала, а на другой лебедку подвески скважин-
ного зонда. К тросу лебедки подвесили зонд со встроенной ви-
деокамерой, разместили его в проеме полка перекрытия, соеди-
нили патчкорд медиаконвертера зонда с магистральным волокон-
но-оптическим кабелем и включили подачу питания с размещен-
ных в зонде аккумуляторных батарей на видеокамеру и конвер-
тер. На барабан-лебедке включили подачу питания на медиакон-
вертер и беспроводной маршрутизатор (Wi-Fi) и подготовили к
работе ноутбук (рис. 3).
Рис. 3. Аппаратура АТМ готова к работе
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
45
По завершении подготовительных работ приступили к визу-
альному обследованию ствола. Вращением рукоятки лебедки
подвески зонд перемещали по стволу.
По мере спуска зонда магистральный волоконно-оптический
кабель закрепляли к несущему тросу монтажными жимками с
шагом 5 м. В процессе движения зонда по стволу видеокамера
считывает изображение крепи и пространства ствола. При этом
цифровой видеосигнал от видеокамеры поступает на медиакон-
вертер зонда, где преобразуется в оптический сигнал и по маги-
стральному волоконно-оптическому кабелю поступает в медиа-
конвертер барабан-лебедки, где обратно преобразуется в цифро-
вой, подается в беспроводной маршрутизатор и оттуда – на ком-
пьютер. Глубинную отметку положения зонда в стволе определя-
ли по счетчику оборотов барабана лебедки. На рисунке 4 пред-
ставлено изображение устья ствола в условиях естественного
освещения. При вхождении зонда в ствол включается ИК (инфра-
красная) подсветка камеры.
Испытание макета АТМ позволило выявить следующее:
– ИК подсветка видеокамеры не обеспечивает достаточно
четкое изображение крепи и конструкций ствола;
– для перемещения зонда по стволу, и особенно при его
подъеме, требуется прикладывать большое усилие на рукоятку
лебедки.
Для устранения этих недостатков предполагается:
– вместо ИК подсветки использовать светильники СГГ-10 во
взрывозащищенном исполнении;
– механизм вращения барабана лебедки подвески зонда обо-
рудовать редуктором.
В целом испытания подтвердили работоспособность аппара-
туры и ее эффективность. Продолжительность подготовительных
операций составила не более 45 мин. Скорость обследования
ствола 10 м/мин.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
46
Рис. 4. Изображение устья ствола
Следующий этап, который предстоит выполнить – доработ-
ка конструкции и создание опытного образца аппаратуры
АТМ. Полученное в результате оборудование обеспечит эффек-
тивное решение инженерных и экологических задач на объектах
предприятий угольной и рудной промышленности и может быть
использовано в подразделениях Министерства по чрезвычайным
ситуациям для выполнения поисковых работ.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Кулибаба С. Б. Проблема охраны технических скважин от
вредного влияния очистных выработок / С. Б. Кулибаба,
Б. В. Хохлов, В. С. Дзюбак // Уголь Украины. –– 2005. ––
№ 11. –– С. 44—46.
2. Лещенко Г. Ф. Телевизионный мониторинг крепи и коммуни-
каций в стволе / Г. Ф. Лещенко, А. М. Коровин, Е. Г. Лещенко
// Уголь Украины. –– 2005. –– № 11. –– С. 23––24.
3. Лещенко Г. Ф. Автономное устройство для мониторинга
ствола / Г. Ф. Лещенко, А. М. Коровин, Е. Г. Лещенко //
Уголь Украины. –– 2012. –– № 5. –– С. 18––21.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
47
4. Кулибаба С. Б. Мониторинг состояния вертикальных горных
выработок / С. Б. Кулибаба, В. Ф. Филатов, Б. В. Хохлов //
Уголь Украины. –– 2013. –– № 5. –– С. 25––27.
5. Пристрій для огляду стінок свердловини [Текст] : пат. 78461
Україна : МПК Е 21 В 49 / 00 / Кулібаба С. Б., Филатов В. Ф.,
Кисельов М. М., Хохлов Б. В. ; заявник та патентовласник
УкрНДМІ НАН України. –– № u2012 08465 ; Заявл.
09.07.2012 ; Опубл. 25.03.2013, Бюл. № 6.
6. Пристрій для огляду стінок свердловини [Текст] : пат. 83132
Україна : МПК Е 21 В 49 / 00 / Кулібаба С. Б., Филатов В. Ф.,
Хохлов Б. В., Гільман В. Я.; заявник та патентовласник Укр-
НДМІ НАН України. –– № u2013 03246 ; Заявл. 18.03.2013;
Опубл. 27.08.2013, Бюл. № 16.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99531 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:55:37Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Филатов, В.Ф. 2016-04-30T08:34:49Z 2016-04-30T08:34:49Z 2014 Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок / В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 40-47. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99531 622.016.[22+25]: 621.397.6 У статті проаналізовано застосовувані за нашого часу способи та засоби візуального обстеження стану кріплення й об-ладнання технічних свердловин і шахтних стволів. Наведено ре-зультати випробування в промислових умовах макета апаратури телевізійного моніторингу вертикальних гірничих виробок. This paper assesses currently in use at present methods and means for visual inspection of support and maintenance equipment for engineering wells and mine shafts. Industrial test data for the proto-type system for TV monitoring of vertical mine workings is presented. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок Testing Prototype System for Monitoring of Vertical Mine Workings Article published earlier |
| spellingShingle | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок Филатов, В.Ф. |
| title | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок |
| title_alt | Testing Prototype System for Monitoring of Vertical Mine Workings |
| title_full | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок |
| title_fullStr | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок |
| title_full_unstemmed | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок |
| title_short | Испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок |
| title_sort | испытание макета аппаратуры мониторинга вертикальных выработок |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99531 |
| work_keys_str_mv | AT filatovvf ispytaniemaketaapparaturymonitoringavertikalʹnyhvyrabotok AT filatovvf testingprototypesystemformonitoringofverticalmineworkings |