Устройство для контроля напряженно-деформированного состояния рудных целиков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 10294 А 9) (11 Е 2 С 39/О ЪЮЗВЗЗЮ ПИСАНИК ИЗОВРЕтЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерскогодела(56) 1, Авторское свидетельство СССР785487, кл, Е 21 С 39/00, 1977,2. Ямщиков В. С. Методы и средстваисследования и контроля горных пород ипроцессов. М., Недра, 1982, с. 143 - 145,3. Инструкция по безопасному ведениюгорных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам. Л.,ВНИМИ, 1980, с. 52 - 61 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РУДНЫХ ЦЕЛИКОВ, содержащее электрический преобразователь, подключенный к регистрирующей аппаратуре, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет получения объемной информации о напряженно-деформированном состоянии рудных целиков и упрощения монтажа и демонтажа, электрический преобразователь выполнен в виде обмотки, состоящей из проводников и разъема, а обмотка размещена вокруг контролируемой области целика, при этом конец каждого проводника через разъем соединен с началом следующего,1Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для контроля напряженно-деформированного состояния рудных целиков, сложенных из магнитоупругих пород, например железа, никеля кобальта, и т, п., магнитная проницаемость которых изменяется под действием сил горного давления.Известно устройство для определения изменения напряженно-деформированного состояния массива горных пород, содержащее электрические преобразователи, подклю ченные к регистрирующей аппаратуре. Контроль осуществляют путем пропускания элект рического тока через породный массив и по изменению его величины или наведенногопотенциала определяют действующие напряжения 1 .Недостатком устройства является невысокая надежность измеряемых величин, поскольку трудно обеспечить постоянный контакт электродов с массивом. Кроме того,на измеряемые величины большое влияниеоказывают трещиноватость, влажность пород, их выветривание, что вносит ряд погрешностей в измерения. Применение устрой.ства требует сложной аппаратуры и больших затрат сил и средств,Известно также устройство для изучения напряженного состояния ферромагнитных пород типа. железистых кварцитов, содержа 152025 щее электрические преобразователи, подключенные к регистрационной аппаратуре. Устройство измеряет намагниченность горных пород, которая при одноосном сжатии изменяется на 20 - 30% 2.Недостаток устройства-магнитометра ограниченная область применения, т, е, оно работоспособно только при условиях, когда порода приобретает остаточную намагниченность. Кроме того, возможны ошибки в измерениях из-за неправильной ориентировки устройства.по углу между направлением магнитного поля и осью быстрейшего намагничивания пород, Точную ориентировку на практике не всегда удается определить, 4 О так как на магнитный метод большое влияние оказывает металлокрепь в выработках, а также образование зон повышенной трещиноватости вблизи контура выработок или . скважин от горного давления.Наиболее близким к изобретению являет ся устройство для контроля напряженно- деформированного состояния рудных целиков, содержащее электрический преобразователь, подключенный к регистрирующей аппаратуре 3.Однако во время исследований образова ние вокруг скважин и выработок зон повышенной трещиноватости под действием сил горного давления вообще вносит искаженную картину в контроль напряженного состояния массива в целом при снятии показаний с электродов. Поэтому судить о напряженно-деформированном состоянии целиков при длительных исследованиях указанными устройствами не представляется возможным. Измерения электрического сопротивленияпород и руд под. нагрузками, близкими кпредельнЫм и за пределом их прочностина одноосное сжатие, показывает, что в области упругих деформаций (при нагрузкахдо 40 - 50% от разрушающих) с ростом нагрузок сопротивление пород уменьшается,Затем наступает период относительной ста- .билизации (при нагрузках 50 - 60% от разрушающих), после чего электрическое сопротивление пород начинает резко возрастать. Такой характер изменения сопротивления дает две одинаковые величины приравных нагрузках, что может ввести в заблуждение исследователя. Кроме того, зонастабилизации сопротивления пород имеетдовольно большой диапазон, а именно принагрузках 50 - 60% от разрушающих. Этобольшая величина погрешности в определении истинно действующих напряжений. Поскольку сопротивление пород вблизи контуравыработки изменяется в очень широких пределах и зависит от влажности, трещиноватости, экранирующего действия металлокрепи, то получить точную, объемную информацию о напряженно-деформированном состоянии целийов при помощи указанного устройства не представляется возможным.Цель изобретения - повышение точностиконтроля за счет получения объемной информации о напряженно-деформированномсостоянии рудных целиков и упрощение монтажа и демонтажа.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для контроля напряженно-деформированного состояния рудных целиков,содержащем электрический преобразовательподключенный к регистрирующей аппаратуре, электрический преобразователь выполненв виде обмотки, состоящей из проводникови разъема, а обмотка размещена вокруконтролируемой области целика, при этом .конец каждого проводника через разъемсоединен с началом следующего,На фиг, 1 изображено устройство, размещенное в контролируемой области рудногоцелика; на фиг, 2 - соединение проводниковустройства для контроля напряженно-деформированного состояния рудных целиков.Устройство для контроля напряженнодеформированного состояния рудных целиков состоит из электрического преобразова-теля 1, который выполнен в виде обмотки.Для этой цели используют кабель с неэкранирующей оболочкой, проводники которогона концах соединены с клеммами разъемов 2.При стыковке разъемов 2 друг с другомконец каждого проводника соединяется сначалом следующего (фиг. 2, где К,НКг,Нг КзНзК,Нсоответственно конец йначало первого, второго, третьего и т. д.Н-ого - последнего проводников. На фиг. 2пунктиром показано соединение концов проводников при стыковке клемм разъемов 2.Таким образом, при стыковке разъемов 2образуется электрический преобразовательв виде обмотки, свободные концы которого46 110293КН (конец последнего и начало первого. проводников) 3 соединены с измерительным мостом 4, например измерительным мостом. Измерительный мост 4 и электрические преобразователь 1 питаются. переменным током. Мост 4 выполнен по известным схемам для. 5 контроля изменения магнитной проницаемос-. ти материала.Величину напряжения и частоту тока принимают в зависимости . от содержания магнитоупругих элементов в руде целика. От этого зависит также количество витков в электрическом преобразователе 1; Из выработок 5, оконтуривающих рудный целик 6, сложенный из магнитоупругих пород (железо, никель, кобальт и т. д. или их соеди-. нений), бурят скважины 7, ограничивая область (участок) в целике, в которой намечается осуществить контроль напряженно- деформированного состояния массива. Через скважины и выработки прокладывают электрический преобразователь 1, опоясывая им контролируемую область целика, Стыкуют разъемы 2 и образуют обмотку, концы обмотки 3 соединяют с измерительным мостом 4. Для свободного соединения. разъемов 2 длину электрического преобразователя 1 принимают немного большей, чем периметр конт ролируемой области целика 6. Преобразова тель 1 укладывают вдоль выработок 5 плотно по стенкам с неблльшим прогибом а вертикальной плоскости., Это не вносит погрешности в измерения.Для контроля напряженно-деформирован. ного состояния целиков можно использовать 30 различное образование обмоток преобразователя в массиве, например выполненных по схеме дроссельного включения в измерительный мост 4 (фиг. 1) или по схеме трансформаторного включения и какего разновидность типа прессдуктор и т. п, Для З 5 этого бурят скважины 7 по соответствующей: схеме их расположения в рудном целике.Обмотки преобразователя 1 образуют как изложено, а измерения производят теми же мостами 4, выполненными по соответствующим схемам. Для устранения температурной 4 О погрешности, если это необходимо, при измерениях используют ненагруженную область рудного массива с проложенной в ней обмоткой из такого же преобразователя 1, но включенной в компенсационное плечо моста 4. . 45Предварительно для каждого состава руд производят тарировку, т. е. устанавли 1вают зависимость изменения магнитной проницаемости руды от действующих в целике напряжений,.определяя таким образом эталонную величину. Для этого методом разгрузки определяют напряжения в целике в разные периоды его нагружения. Параллельно с этим производят отсчеты измеряемых величин по мосту 4. Получив эталонные величины для конкретных руд, в дальнейшем пользуются только предлагаемым устройством, сравнивая измеряемые значения с эталонными.При нагружении рудного целика 7 происходит изменение магнитной проницаемости руды и индуктивности всей системы (обмотка преобразователя - целик), что влияет на изменение полного электрического сопротивления преобразователя 1, питаемого переменным током. Измерительный мост 4, соединенный про- . водами с преобразователем 1,. фиксирует изменение магнитной проницаемости (магнитного сопротивления) целика 6. Сравнивая полученные величины с эталонными, судят о напряженно-деформированном состоянии контролируемого целика. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет без сложного оборудования, затрат сил с высокой надежностью получать точную достоверную информацию о действующих в рудных целиках напряжениях от сил горного давления и судить об их состоянии. Это достигается тем, что не используется электрический контакт с массцвом, а такие его качества как трещиноватость, влажность, минеральный состав и др. учитываются при измерениях комплексно, с контролируемого участка поступает объемная информация о напряженно-деформированном состоянии целиков, которая в целом характеризует состояние этого участка массива. Быстрое получение информации о состоянии целиков без больших сил выгодно отличает его от известных устройство. При этом повышается производительность труда исследователей при измерениях, поскольку не требуется сложное оборудование и уменьшается количество исполнителей. Информацию о состоянии контролируемых областей в шахтах можно передавать на пульт диспетчера, что позволяет оперативно вмешиваться в технологический процесс при добыче руд.Со Тех Тир 130лиал Редактор Т. ПарфеноЗаказ 4820/23ВНИИ ПИ Государс по делам изобМосква, Ж - ПП Патент,ставител ед И. В ж 565 венного етений 35, Рау Ужгоь Г. Алексееваерес Корректор А. ИльинПодписное комитета СССРоткрытийсная наб., д. 4/5 д, ул. Проектная, 4