PBS2/B2/8/2013 INGEO pt. „Innowacyjne metody i system do oceny zagrożenia tąpaniami na podstawie probabilistycznej analizy procesu pękania i geotomografii online

Projekt realizowany był przez konsorcjum: Instytut Technik Innowacyjnych EMAG i Centrum Transferu Technologii EMAG Sp. z o.o..

Czas Realizacji Projektu: 01.01.2013 – 31.12.2015 

http://ingeo.ibemag.pl

W ramach projektu został opracowany, wykonany i przebadany prototyp niekomercyjny systemu INGEO. Stanowi on kontynuację rozwoju systemów sejsmicznego ARAMIS M/E i sejsmoakustycznego ARES-5/E poprzez ich wzbogacenie o nowe, innowacyjne technologie i metody analiz. System został wyposażony w cyfrową transmisję na powierzchnię z wykorzystaniem światłowodów i lokalną w rejonie ściany z wykorzystaniem linii przewodowych. Umożliwia ocenę zagrożenia tąpaniami metodami standardowymi: sejsmoakustyczną, sejsmologii, hazardu sejsmicznego, oraz w oparciu o tomografię rejonu przed frontem ściany: pasywną z wykorzystaniem wstrząsów górniczych i aktywną z wykorzystaniem wzbudników lub organu urabiającego kombajnu. System INGEO wyposażono ponadto w otworowe czujniki względnych zmian naprężenia i ultradźwiękowe czujniki deformacji wyrobisk w rejonie ściany, z lokalną transmisją radiową do przesyłania danych do kanału cyfrowej transmisji przewodowej i światłowodowej. System umożliwia współbieżną kontrolę deformacji w rejonie wyrobisk wokół ściany wydobywczej z precyzyjną kontrolą deformacji na powierzchni nad rejonem ściany w celu doskonalenia opracowanych stochastycznych modeli dla predykcji występowania zagrożeń spowodowanych wstrząsami górniczymi. Monitoring może obejmować szczególnie zagrożone rejony z wykorzystaniem geofonów i nowoopracowanych czujników lub obszar całej kopalni czy kilku połączonych kopalń z wykorzystaniem sejsmometrów. Ze względu na zastosowanie transmisji światłowodowej, precyzyjnie zsynchronizowanej zegarem GPS, strumieniowej transmisji danych oraz wielorejonowej detekcji zjawisk, opracowany system INGEO stanowi zaawansowaną technicznie ofertę dla kopalń węgla kamiennego oraz rozległych kopalń rud miedzi.

Prace wykonane w ramach projektu umożliwiły opracowanie nowoczesnych metod oceny zagrożenia tąpaniami oraz ich implementację w opracowanym szerokopasmowym systemie pomiarowym. System INGEO po komercjalizacji pozwoli na stosowanie wzajemnie się uzupełniających metod sejsmicznej tomografii pasywnej i aktywnej oraz metody hazardu sejsmicznego, co w połączeniu z innymi uzupełniającymi metodami do oceny zmian naprężenia górotworu oraz jego deformacji, zapewni kompleksową ocenę zagrożeń w rejonie ściany wydobywczej.

W ramach projektu opracowany i wykonany został demonstrator technologii systemu INGEO zbudowany z wykorzystaniem odpowiednio zmodyfikowanego standardowego systemu sejsmicznego ARAMIS M/E opracowanego w ITI EMAG i produkowanego na licencji udzielonej Centrum Transferu Technologii CTT EMAG. Wykonany demonstrator systemu zawierał:

  • 14 iskrobezpiecznych kanałów wysokoczęstotliwościowych (szerokopasmowych – z których każdy wyposażony został w geofon SP 5.28/E moduł MP N/O i odbiornik OCGD w stacji dołowej SD/DTSS),
  • 2 iskrobezpieczne lokalne koncentratory pomiarowe LKP (z których każdy wyposażony został w iskrobezpieczną stację dołową SD/DTSS),
  • 10 zdalnie sterowanych iskrobezpiecznych pneumatycznych wzbudników WZB ( w tym 3 zapasowe) wraz z osprzętem,
  • 8 iskrobezpiecznych radiowych kanałów do pomiaru naprężeń górotworu (z których każdy wyposażony został w czujnik naprężeń górotworu CNG oraz kilka przetworników deformacji otworów wiertniczych na ciśnienie),
  • 8 radiowych kanałów do pomiaru deformacji (z których każdy wyposażony został w czujnik odległości (konwergencji) strop-spąg COSS),
  • 2 radiowe moduły nadawczo-odbiorcze MP N/O/R służące do obsługi kanałów radiowych, z których każdy wyposażony został w dwa czujniki do pomiaru i identyfikacji szybkich zmian ciśnienia atmosferycznego wywołanych wybuchem metanu w celu lokalizacji jego ogniska w ścianie,
  • 1 kanał precyzyjnych pomiarów GPS wyposażony w szybki odbiornik GPS (wykonujący 50 pomiarów na sekundę z transmisją radiową wyników pomiarów do stacji sejsmicznej).

Wykonane moduły MP N/O wchodziły w skład układu cyfrowej transmisji sygnałów sejsmicznych systemu INGEO i służyły do przetwarzania oraz transmisji cyfrowej sygnałów z czujników geofonowych SP 5.28/E do lokalnego koncentratora pomiarowego LKP (stacja dołowa SD/DTSS), z którego przekazywane były transmisją światłowodową na powierzchnię tj. do części powierzchniowej systemu.

Izolowane galwanicznie wyjścia 7 modułów MP N/O służyły również odpowiednio do sterowania iskrobezpiecznych rozdzielaczy elektropneumatycznych SEMI-2/P na wejściach 7 mechanicznych wzbudników WZB w obwodzie zasilanym z iskrobezpiecznego zasilacza 12 VDC.

Moduł pomiarowy MP N/O był częścią uniwersalnego modułu inicjacji i pomiaru drgań UMIiPD lub uniwersalnego modułu pomiaru drgań UMPD systemu INGEO.  Moduł służy do próbkowania sygnałów z sond geofonowych oraz ich przetwarzania analogowo-cyfrowego A/C synchronicznie z taktem wzorcowym zegara, z częstotliwością wymaganą próbkowaniem sygnałów z kompensacją opóźnień wnoszonych przez różnej długości linie transmisyjne. Kabel sondy pomiarowej modułu pomiarowego UMIiPD połączony był z wejściem pomiarowym modułu MP N/O. Wejście do modułu MP N/O i wyjście z tego modułu transmitowanych danych cyfrowych oraz jego iskrobezpieczne zasilanie zrealizowano z wykorzystaniem pojedynczej linii teletechnicznej na odległość do 5 km, łączącej go z jednym z siedmiu odbiorników cyfrowych OCGD lokalnego (ośmiokanałowego) koncentratora danych pomiarowych LKP (kaseta SD/DTSS), zasilanego z lokalnego iskrobezpiecznego zasilacza LIZ. 

Każdy z uniwersalnych modułów inicjacji i pomiaru drgań UMIiPD wyposażony został w impulsowy wzbudnik drgań WZB, montowaną w pobliżu wzbudnika jednoskładową sondę pomiarową SG (geofon SP-5.28/E) oraz podłączony do wyjść sondy za pośrednictwem kabla współpracujący moduł przetwornika nadajnika i odbiornika cyfrowego MP N/O. Do przyłącza kablowego modułu podłączane jest iskrobezpieczne napięcie 12VDC z zasilacza iskrobezpiecznego LZ3 do sterowania wejściowych rozdzielaczy elektropneumatycznych SEMI 2/P wzbudników, iskrobezpieczna linia transmisji cyfrowej ILTC z lokalnego koncentratora pomiarowego LKP2 (kaseta stacji dołowej SD2/DTSS. Medium zasilające MZ (azot lub powietrze) pod ciśnieniem 8-10 bar wprowadzane jest z lokalnej magistrali ciśnienia poprzez szybko-złączkę bezpośrednio do wzbudnika.

Każdy z wykonanych uniwersalnych modułów pomiaru drgań UMPD wyposażony został w jednoskładową sondę SG (geofon SP-5.28/E) oraz podłączony do wyjść sondy za pośrednictwem kabla współpracujący moduł przetwornika, nadajnika i odbiornika cyfrowego MP N/O. Wejście do i wyjście z modułu MP N/O transmitowanych danych cyfrowych oraz jego iskrobezpieczne zasilanie realizowane jest z wykorzystaniem pojedynczej linii teletechnicznej łączącej go z jednym z siedmiu odbiorników cyfrowych OCGD lokalnego (ośmiokanałowego) koncentratora danych pomiarowych LKP1 (kaseta SD1/DTSS) zasilanego z lokalnego iskrobezpiecznego zasilacza LIZ1.

Struktura uniwersalnego modułu pomiaru drgań UMPD

Moduł MP N/O jest urządzeniem iskrobezpiecznym grupy I kategorii M1 o poziomie zabezpieczenia „ia”, który może współpracować z koncentratorem pomiarowym o poziomie zabezpieczenia „ia” lub „ib”. Dane techniczne wykonanego modułu przedstawiono w tabeli.

Dane techniczne modułu MP N/O

Poniżej przedstawiono widok jednego z dwóch wykonanych iskrobezpiecznych lokalnych koncentratorów pomiarowych LKP z kasetą stacji dołowej SD/DTSS i odbiornikami OCGD oraz używanym do jego zasilania iskrobezpiecznym zasilaczem.

Wykonany lokalny koncentrator pomiarowy LKP z kasetą SD/DTSS, zasilaczem i odbiornikami OCGD

Stacja dołowa SD/DTSS jest urządzeniem iskrobezpiecznym grupy I kategorii M1 o poziomie zabezpieczenia „ia”, który może współpracować z modułem pomiarowym MP N/O o poziomie zabezpieczenia „ia”. Poniżej przedstawiono w tabeli dane techniczne wykonanej stacji dołowej SD/DTSS oraz odbiornika OCGD.

Dane techniczne wykonanej stacji dołowej SD/DTSS

Dane techniczne wykonanych odbiorników OCGD do stacji dołowej SD/DTSS

W wykonanym systemie INGEO w obu chodnikach przygotowawczych przewidziano dwa moduły (po jednym w każdym chodniku przygotowawczym) do pomiaru naprężeń, deformacji i ciśnienia MPNDiC (iskrobezpieczny moduł MP N/O/R).  Moduł ten jest odpowiedzialny za przyjmowanie okresowo drogą radiową informacji pomiarowych z 4 bezprzewodowych czujników naprężeń Ni (iskrobezpieczne zasilane bateryjnie czujniki naprężeń górotworu CNG z przetwornikiem deformacji otworów wiertniczych na ciśnienie), z 4 bezprzewodowych czujników deformacji Di (iskrobezpieczne ultradźwiękowe czujniki odległości strop-spąg COSS) i w czasie rzeczywistym dwóch sygnałów z czujników ciśnienia atmosferycznego C1 i C2 (iskrobezpieczny moduł pomiarowy czujnika szybkich zmian ciśnienia atmosferycznego MP CCA) oddalonych od siebie o około 10 m.

Poniżej  przedstawiono zdjęcie jednego z wykonanych iskrobezpiecznych przetworników pomiarowych deformacja otworu wiertniczego – ciśnienie, wchodzących w skład czujników naprężeń górotworu CNG, z których odzyskiwany jest czujnik ciśnienia wystający z otworu (wykręcana część wykonana z mosiądzu). Pozostała część wykonana ze stali ulega zaciskaniu w otworze i jest tracona.

Wszystkie opisane iskrobezpieczne elementy systemu INGEO wykonano na podstawie opracowanych wcześniej dokumentacji technicznych. W CTT EMAG opracowano dokumentacje certyfikacyjne wykazujące spełnienie wyszczególnionych w nich norm dyrektywy ATEX. Dokumentacje uzupełniono wymaganymi przez jednostkę certyfikującą (OBAC Gliwice) szczegółowymi instrukcjami obsługi. W wyniku przeprowadzonych badań CTT EMAG zainteresowane komercjalizacją systemu INGEO uzyskało na własny koszt stosowne certyfikaty ATEX niezbędne do zwiezienia systemu na dół kopalni.

Wykonano i uruchomiono w warunkach laboratoryjnych oprogramowanie systemu oraz opracowano jego dokumentację.

System w postaci demonstratora technologii został uruchomiony, wykalibrowany i oprogramowany oraz przygotowany do testowania w warunkach wybranej kopalni. Przygotowano również oprogramowane do akwizycji, przetwarzania i interpretacji rejestrowanych danych oraz ich wizualizacji z wykorzystaniem cyfrowych map wyrobisk.

© crystalis.pl  All rights reserved.