ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Для приема и регистрации фотонной эмиссии (ФЭ) в шахтных условиях разработаны специальные датчики, чувствительными элементами которых являются фотоэлектронные умножители (ФЭУ).

Все блоки датчика размещены в цилиндрическом корпусе, изготовленном из дюралюминия. Корпус снабжен двумя крышками. Крышка, закрывающая входное окно, изготовлена из нержавеющей стали с целью защиты от гамма-лучей и коррозии. Регистрация ФЭ ведется со снятой крышкой. ФЭУ питается от источника постоянного тока, аккумуляторной батареи. Информация с ФЭУ поступает на предварительный усилитель, позволяющий удлинить шнур передачи информации на пульт-регистратор до
20 м.

Измеритель ИФЭ-1.

Прибор предназначен для обнаружения и исследования опасных по горным ударам участков массива пород методом измерений с поверхностей горных выработок и оценки их степени удароопасности методом измерений с поверхностей скважин.

Прибор содержит регистратор-пульт и два детектора (рис. 20), технические характеристики которых приведены в таблице. Для регистрации ФЭ с поверхностей выработок используется детектор с ФЭУ-80 (ФЭУ-142) с областью чувствительности 160-300 нм (112-360 нм). Регистрация ФЭ с поверхностей скважин выполняется детектором, снабженным ФЭУ-83 (ФЭУ-112) с диапазоном чувствительности 400-1200 (250-1100) нм. Детекторы содержат генераторы преобразователи постоянного тока (15 В) в переменный (100-300 В) и выпрямители, собранные по схеме умножения напряжения (700-2500 В), выполняющие функции делителя напряжения. Регистратор содержит входную часть, измеритель амплитуды и электронный счетчик, размещенные в пылевлагонепроницаемом корпусе с коммутационной и индикаторной панелью.

Контроль выходного напряжения осуществляется по стрелочному прибору. Номинальному питанию прибора соответствуют положения указателя стрелочного индикатора между делениями шкалы 60-80. ИФЭ-1М комплектуется зарядным устройством.

Таблица

Технические и эксплуатационные характеристики приборов

Прибор ИФЭ-2М предназначен для обнаружения и исследования опасных участков приконтурной зоны массива горных пород методом измерения с поверхностей выработки и оценки ее относительной удароопасности, рис. 2. Прибор содержит пульт и детектор. Чувствительным элементом детектора служит ФЭУ-80. Пульт отличается от ИФЭ-1 параметрами входной части.

Величина полезного сигнала позволяет проводить измерения на более грубых пределах приборов и подавлять белый шум их электрических схем и помехи, создаваемые естественной радиоактивностью ряда элементов за счёт их способности производить ионизацию и возбуждение атомов окружающей среды.

Например, интенсивность, измеряемая с помощью прибора ИФЭ-1М на фоне помех в 2 имп./с с поверхностей магнетитовых руд и вмещающих пород (скарны, сиениты, диоритовые порфириты, сланцевые туфы, известняки, метасоматиты и изменённые габбро-порфириты), достигает величины 10 ²ё10 ⁴ имп./с при первой категории удароопасности локальных участков (табл.).

Исследования проводились в течение длительного времени, с 1983 года. В 1988-1990 годах проведены промышленные испытания приборов и нового оперативного бесконтактного геофизического метода оценки степени удароопасности массива по фотонной эмиссии горных пород с положительной оценкой. Измерители мощности (амплитуды импульсов) приборов ИФЭ-1М и ИФЭ-2М, а также дозиметров со снятыми сцинтилляторами (крышками) градуировались с помощью измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н. Токовые и счетные характеристики фотоэлектронных умножителей учитывались по известной методике.

Приборы ИФЭ-1М и ИФЭ-2М аттестованы Восточным научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности.

Прибор ИФЭ-1М снабжён досылочными штангами и зарядным устройством. Опытный образец прибора ИФЭ-1М в 1991 году прошёл межведомственные промышленные испытания в условиях шахты Таштагольского РУ. Прибор предназначен для текущего контроля состояний массивов и оценки степени удароопасности локальных участков пород.

Оптические датчики могут быть использованы также в системах долговременного автоматического контроля состояний массивов пород.

Датчики применяются в необводненных скважинах с прочностью 5-8 МПа и более.

Таблица

Значения критических величин интенсивностей ФЭ горных пород
и соответствующие им степени удароопасности
при оценке с помощью ИФЭ-1 на нижних горизонтах

Рис. 1. Измеритель фотонной эмиссии ИФЭ-1:

1 - крышка прибора; 2 - цифровое показывающее табло; 3 - кабель передачи информации и питания датчика; 4 - кнопка «измерение»; 5 - разъем подключения зарядного устройства; 6 - переключатель «время измерения»; 7 - питание датчика; 8 - переключатель «чувствительности» (ослабление входного сигнала, раз); 9 - регулятор «режима питания ФЭУ»; 10 - кнопка «контроль счетчика»; 11 - «вход датчика»; 12 - корпус датчика; 13 - «выход датчика»; 14 - штуцер для подсоединения досылочных штанг;
15 - «питание датчика»; 16 - ремень для переноски прибора; 17 - кнопка «контроль питания»; 18 - стрелочный показывающий прибор для измерения амплитуды импульсов.

Рис. 2. Измеритель фотонной эмиссии ИФЭ-2М:

1 - крышка прибора; 2 - цифровое показывающее табло; 3 - радиочастотный кабель передачи информации и питания датчика; 4 - разъем Х ₁ для подсоединения кабеля питания датчика; 5 - разъем У ₁ для подсоединения кабеля передачи информации;
6 - кнопка «сброс-измерение»; 7 - переключатель «время счета импульсов»; 8 - разъем Х ₂ датчика; 9 - разъем У ₂ кабеля передачи информации; 10 - кнопка «контроль счетчика»; 11 - разъем подключения зарядного устройства; 12 - питание датчика;
13 - регулятор «режим питания ФЭУ»; 14 - вход датчика; 15 - переключатель «чувствительности»; 16 - корпус датчика; 17 - крышка датчика; 18 - тумблер «включение»;
19 - кнопка «контроль питания - измерение»; 20 - стрелочный показывающий прибор - измеритель амплитуды импульсов (мощности излучения); 21 - ремень для переноски прибора.