Токмагамбетов А.Ш.

Казахстанско-Британский технический университет, Казахстан

Исследование канала горноспасательной связи по металлическим направляющим

Одним из важнейших путей повышения эффективности работы горноспасателей при ликвидации аварий и спасении людей, застигнутых авариями, является координация их действий между собой и с командного пункта. Предназначенная для этих целей оперативная горноспасательная связь в настоящее время возможна с применением специально прокладываемого телефонного канала, проводного канала и по имеющимся в шахтах кабелям с бронированной оболочкой, используемым в качестве направляющих электромагнитной энергии. Такая связь в значительной степени зависит от целостности проводов и кабелей, которые в силу слабой механической прочности обладают низкой надежностью в обычных и тем более в аварийных условиях. Таким образом, для обеспечения устойчивой и эффективной работы горноспасателей требуются линии связи с высокой механической прочностью на разрыв и с возможностью их использования в любом месте шахтного поля. Учитывая специфику аварийных условий в шахтах, в качестве линий связи можно использовать металлические направляющие (МН), такие как трубопроводы, рельсы откаточных путей, оболочки бронированных кабелей и т.п., имеющих высокую механическую прочность по сравнению с проводными и кабельными линиями. По этой причине МН в аварийной зоне могут оказаться единственно возможной линией связи горноспасателей между собой и с пострадавшими.

Исследования, проводимые в различных странах в области горноспасательной связи, ориентировались на беспроводную связь и на аппаратурное решение проблемы для традиционных проводных линий и кабельных направляющих. Поэтому, существующая аппаратура оперативной горноспасательной связи не может эффективно использоваться по МН. В связи с этим были поставлены и решены следующие основные задачи:

– проведен теоретической анализ линии связи по МН и разработана методика ее инженерного расчета, учитывающая проводящие свойства прилегающих горных пород, обводненность, неоднородности типа скачкообразных изменений сечения труб, ответвлений, концевых участков и т.п.

– разработана методика и проведены шахтные экспериментальные исследования параметров МН, как линии связи;

– разработаны технические требования на аппаратуру и рекомендации, повышающие эффективность горноспасательной связи по металлическим направляющим.

Отметим, что из всего многообразия МН шахтные трубопроводы являются наиболее протяженными и могут быть использованы для горноспасательной связи практически в любом месте шахтного поля либо в качестве двухпроводной линии, либо однопроводной по цепи труба – «земля». Так как любой из поперечных размеров трубопроводов во много раз меньше длины распространяющейся по ним волны, а их протяженность значительно больше расстояния между трубами, то теоретический анализ исследуемой линии можно провести, используя методы теории длинных линий и физическое понятие о распределенных параметрах, при которым каждый погонный метр трубопроводов характеризуется продольными параметрами – сопротивлением и индуктивностью и поперечными параметрами – проводимостью утечки и емкостью /1/.

Полученные значения распределенных параметров дают возможность рассчитать по известным формулам волновое сопротивление и постоянную распространения линии из трубопроводов. Волновые параметры позволяют получить коэффициенты отражения волны от концевых участков, обводненности, скачкообразных изменений сечения труб и др. неоднородностей. Рассчитанные по этим формулам коэффициенты отражения дают возможность получить распределения сигналов вдоль линии с учетом реальных шахтных условий.

Основные выводы и результаты полученные в работе:

1. Проводимость горных пород оказывает существенное влияние на распределенные проводимость утечки и емкость трубопроводов и на их волновые параметры. Из-за высоких значений проводимости пород, коэффициенты фазы и затухания имеют близкие значения, модуль волнового сопротивления возрастает с ростом частоты.

2. Покрытие МН слоем краски или битумной мастики толщиной в 1 мм приведет к снижению коэффициента затухания передаваемых сигналов на порядок для случая влажных горных пород.

3. Экспериментальные исследования электрических и волновых параметров в шахтных условиях показали удовлетворительную сходимость результатов расчетов с данными экспериментов (отклонения в пределах 30%)

4. При разрыве МН в несколько сантиметров сохраняется возможность горноспасательной связи, хотя уровень принимаемого сигнала снизится на 24…33 дБ в диапазоне частот соответственно 100…1кГц.

5. При невозможности в аварийных условиях непосредственного подключения аппаратуры к трубам, можно передавать или принимать сигналы с помощью гальванического контакта с породой. Такая связь сопровождается существенным ослаблением уровня сигнала и возможна при небольших расстояниях от металлических направляющих.

6. Предложенный способ обеспечивает координацию действий горноспасателей на расстояние до 3 км. по действующим МН, проложенным в обводненных условиях по почве, на кронштейнах и под откаточными путями.

Литература

1. Новгородцев А.Б. Теоретические основы электротехники.– СПб.: Питер, 2006.– 576 с.