Управление выемочными машинами в профиле пласта
Для построения датчиков границы угля и породы используются механический, радиоволновый, акустический и радиоактивные методы. Эти методы дают возможность определить границу уголь — порода соответственно на основании механических свойств (твердости, крепости и коэффициента трения), по распространению и затуханию электромагнитных или акустических волн, по степени поглощения радиоактивных излучений и разности естественной радиации. По характеру определения границы между пластом и вмещающими породами эти датчики делятся на датчики открытой и скрытой границы.
Механические датчики открытой границы работают на принципе вдавливания специального измерительного элемента в уголь или породу. При этом разница в условиях вдавливания характеризует границу между углем и породой. Развиваемое измерительным элементом усилие преобразуется тензометрическими или магнитоупругими датчиками в электрический сигнал, который с помощью бесконтактной связи снимается с вращающегося режущего органа.
Ультразвуковой метод определения границы уголь — порода основан на различии в поглощении ультразвуковых колебаний углем и вмещающими породами. Ультразвуковой датчик уголь — порода состоит из излучателя ультразвуковых колебаний в горной породе и приемника, улавливающего эти колебания. В приемнике возбуждается сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний. Прр1 постоянной мощности излучателя и равном расстоянии между излучателем и приемником величина сигнала будет определяться коэффициентом затухания горной породы.
Радиоволновые датчики работают на принципе использования различия диэлектрических свойств угля и породы. Обычно они состоят из автогенератора сверхвысокой частоты, антенны и усилителя. При соприкосновении антенны с породой на выходе генератора сигнал отсутствует. При соприкосновении антенны с углем на выходе датчика появляется сигнал, пропорциональный толщине угольной пачки. Датчик может измерять угольную пачку в пределах 0-200 мм.
Радиоизотопные датчики основаны на принципе эффекта комптоновского рассеяния гамма-лучей, суть которого состоит в том, что при радиактивном облучении пород гамма-лучи частично поглощаются последними, а частично отражаются от их поверхности.
В зависимости от принятого регулируемого параметра эти системы делятся на две группы. Если за регулируемый параметр принимается положение исполнительного органа, то система является следящей. Если в качестве регулируемого параметра принять толщину оставляемой угольной пачки, то рассматриваемая система является стабилизирующей.
На работу системы автоматического управления горной машиной в профиле пласта большое влияние оказывает место расположения датчика относительно органа разрушения.
Рис. 1. Варианты размещения датчика «уголь — порода» на комбайне
Управление угольным комбайном в профиле пласта без использования датчиков «уголь-порода»
Общим недостатком всех систем регулирования, в которых используются существующие датчики уголь—порода, является также то, что способы распознавания угля и породы, реализованные в этих датчиках,применимы только в определенных горно-геологических условиях. Ввиду указанных трудностей создания систем управления с использованием датчиков «уголь—порода» появились различные системы программного управления.
Преимущества рассмотренного способа регулирования по сравнению с известными способами, не использующими датчик «уголь—порода», следующие; более высокая точность задания и выполнения программы работы; возможность автоматической корректировки при прогнозировании изменения пласта по простиранию; более широкая область применения.
Недостатком такой системы является влияние подштыбовки и перекосов конвейера на точность регулирования, а также невозможность всегда автоматически корректировать управляющие сигналы в зависимости от изменения пласта по простиранию.