Sonda do pomiaru dużych prędkości drgań wstrząsów w podziemnych wyrobiskach górniczych

Istota wynalazku

Sonda ma zawarte w jednej obudowie trzy akcelerometryczne niskoczęstotliwościowe czujniki prędkości drgań w trzech kierunkach. Czujniki są wyposażone w płytki obwodów drukowanych, na których są umieszczone diody zespołów ochronnych ograniczających napięcie i zabezpieczających przed odwrotną polaryzacją oraz płytki obwodów drukowanych, na których znajdują się układy całkujące sygnały z czujników i układy do transmisji tych sygnałów w postaci prądowej.

Korzyści

Sonda, ze względu na typ czujników - akcelerometry, może być montowana w pozycji pionowej lub poziomej. Łatwość zabudowy sondy i gabaryty mają znaczenie tam, gdzie rejestracje drgań górotworu są niezbędne przy drążeniu przekopów wraz z postępem frontu eksploatacji węgla, co wymusza przemieszczanie sondy w określonych okresach czasowych. Z taką sytuacją mamy do czynienia w ocenie stateczności wyrobisk górniczych poddanych wpływom drgań od wstrząsu górniczego, czyli w większości kopalń eksploatujących na dużych głębokościach.. Sonda po zamontowaniu i połączeniu liniami kablowymi nie wymaga późniejszej obsługi i może pracować w trudnych warunkach klimatycznych w sposób ciągły, przyczyniając się do prawidłowego monitorowania i diagnostyki zagrożenia w aspekcie bezpieczeństwa pracy i strat ekonomicznych. Wszystkie wymienione zalety sprawiają, że sonda stanowi bardzo wygodne urządzenie do prowadzenia obserwacji sejsmologicznych w kopalnianych sieciach stacji geofizyki. Wprowadzenie sondy do monitorowania wstrząsów pozwala nie tylko na lepszą lokalizację zjawisk sejsmicznych na wybiegu ściany eksploatacyjnej, ale także na ciągłą obserwację i określenie rzeczywistych wartości pikowych amplitud prędkości drgań na ociosach wyrobiska górniczego. Zastosowanie sondy z czujnikami akcelerometrycznymi, rozszerzającymi możliwości obserwacji sejsmometrycznych w wyrobiskach podziemnych na wybiegu ściany eksploatacyjnej, pozwala na wykorzystanie nowych metod oceny zagrożenia tąpaniami i zagrożenia stateczności wyrobisk górniczych.

Potencjał komercjalizacji

Podziemna eksploatacja węgla kamiennego jest intensywnie rozwijana w wielu krajach świata dla których stanowi podstawowy lub znaczący surowiec do produkcji energii elektrycznej, a szczególnie w Chinach, USA, Australii, RPA, Czechach i w Polsce, tj. w krajach posiadających duże zasoby. Przedstawiony wynalazek pozwala na ocenę zagrożenia tąpaniami i tym samym zagrożenia stateczności wyrobisk górniczych, których w każdej kopalni podziemnej wykonuje się dziesiątki kilometrów. Sonda spełnia wymagania dyrektywy ATEX (dyrektywa bezpieczeństwa przeciwwybuchowego) i może być stosowana w każdej kopalni podziemnej, również w warunkach podwyższonej zawartości metanu. W pierwszej kolejności sondy wdrażane są w polskich kopalniach, przyczyniając się do podniesienia bezpieczeństwa pracy oraz ograniczenia kosztów powodowanych potencjalnymi uszkodzeniami podziemnych przekopów i wyrobisk. Do tej pory w polskich kopalniach wdrożono 15 sond do pomiaru dużych prędkości drgań od wstrząsów sejsmicznych w podziemnych wyrobiskach górniczych. Sonda stosowana jest też w międzynarodowych badaniach prowadzonych w europejskim projekcie badawczym, na specjalnie przygotowanych poligonach pomiarowych w polskich kopalniach (projekt o akronimie "IntelliMine" realizowany w 7 Programie Ramowym). Istnieje również duża szansa zastosowania wynalazku w kopalniach zagranicznych, w szczególności w chińskich, które charakteryzują się wysoką sejsmicznością i w których zagrożenie stateczności wyrobisk górniczych jest bardzo wysokie.