Устройство для определения положения вертикального щита и крепи

СОЮЗ СОВЕТСНИХасцмарпюесникРЕСПУБЛИК 69) (11)А за) Е 21 Р 1 00 . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 773276, 1980.2. Авторское свидетельство СССРВ 866195,. 1981 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО. ДДЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПОЛОЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЩИТА И КРЕПИ,содержащее датчики, установленные наопорной части проходческого.оборудования и соединенные в электрическуюсхему, связанную, с пультом управленияи центральным отвесом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повыг щения удобства обслуживания и сокращения времени на производство замеров устройство снабжено размещенной на нижней полке тележкой с консольной. балкой, основной и дополнительной рейками, подвешенными на основной рейке параллельно с возможностью аксиального перемещения, при этом основная рейка шарнирно связана с консольной балкой, причем на одном конце основной рейки установлены валик и ролик с возможностью контактирования с крепыш, а на другом размещены датчики, ориентированные на центральный отвеспри этом основная рейка снабжена источниками света, направ-ленными один к другому в вертикальной плоскости, а дополнительные рейки - датчиками, обращенными на соот- Св ветствующий источник света.сфЪае 43 вваА54 2 ческий контроль за положением системы ось ствола-крель-щит является обязательным элементом проходки. Крометого, поскольку положение крепи тесно связано с положением щита, необходима информация о взаимном положенииэлементов системы. Щит при проходкеприобретает форму, близкую к эллипсус различной ориентировкой осей симметрии в процессе проходки. Величинастроительного зазора (расстоянии между оболочкой щита и крепыш) меняетсяпо периметру щита в процессе проходки. Производство замеров с помощьюизмерительного маркшейдерского инстру"мента занимает много времени и не обес-.печивает достаточной точности. Дляполного представления о взаимном положении системы щит-крепь-ось стволанеобходимо одновременное получениеданных о положении щита и крепи, чтоне всегда возможно с помощью традиционных устройств по технологическимпричинам. Сопоставление информациио положении крепи и вертикальногощита дает возможность вовремя задатьпоследнему нужное направление при проходке,Цель изобретения - повышение удобства обслуживания и сокращение времени на производство замеров,Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения положения вертикального щита, содержащее датчики, установленные на опорнойчасти проходческого оборудования исоединенные в электрическую схему,связанную с пультом управления ицентральным отвесом, снабжено размещенным на нижней полке тележкой сконсольной балкой, основной и дополнительной рейками, подвешенными наосновной рейке параллельно ей с возможностью аксиального перемещения,при этом основная рейка шарнирно связана с консольной балкой, причем наодном конце основной рейки установлены валик и ролик с возможностью контактирования с крепыш, а на другом размещены датчики, ориентирован-. основная рейка снабжена источниками света, направленными один к другому в вертикальной плоскости, а дополнительные рейки - датчиками, обращен" ными на соответствующий источник света.Таким образом, обеспечивается одновременный контроль положения тюбин 1 11 О 15Изобретение относится к горномуделу и может быть использовано припроходке шахтных стволов вертикальным щитом с одновременным контролемположения щита и тюбинговой крепи от.носительно геометрической оси стволаИзвестно устройство для определения отклонения вертикального щита,содержащее штангу с направляющей,причем штанга выполнена с отверстием рдля пропуска троса центрального отвеса, а направляющая закреплена через шарнир и опору скольжения 11,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомуэффекту является устройство для определения положения вертикального щитаотносительно оси ствола, содержащеедатчики, установленные на опорнойчасти проходческого оборудования исоединенные в электрическую схему,связанную с пультом управления ицентральным отвесом 2 .Недостатками известных устройствявляются: необходимость постоянногонахождения устройств во время замеровв центре ствола, что влечет за собойперерывы в работе проходческой брига"ды; дополнительные затраты временина успокоение датчика направления(центрального отвеса); ввиду жесткойсвязи устройств со щитом невозможностьзамера положения тюбинговых колец относительно оси ствола,что являетсяосновным показателем качества проход"ки; базовым элементом в этих устройст.35вах является вертикальный щит, который во время проходки ствола деформируется в плане, приобретая эллиптичную форму с различной ориентировкойглавных осей во времени. Это обстоятельство в большой степени влияет наточность замеров.В предлагаемом устройстве, котороетакже располагается на поле щита, вкачестве базового элемента используется нижнее кольцо тюбинговой крепи,которое является жестким,При проходке стволов шахт вертикальными щитами в сложных горно-геологических условиях большое значение ные на центральный отвес, при этомимеет получение достоверной информации о положении устанавливаемой тюбинговой крепи и самого вертикального щита относительно оси ствола.При достаточно жестких допускахв отклонениях щита и крепи (при про"ходке стволов диаметром порядка 5,0 мэтот допуск составит 3 см) периоди1101554 3говой крепи в стволе и самого щита относительно геометрической оси ствола.На фиг. 1 показан щит с устройством, включая часть нижнего полка и внутреннюю оболочку, разрез; на .фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 - соответственно узлы 1 и Д на фиг. 1; на фиг. 6 - схема замеров при отклонении ножевой части щитаВертикальный щит с устройством состоит из ножевой части 1, силовых домкратов 2, нижнего полка 3 с рельсовой колеей 4, по которой может двигаться транспортная двускатная тележка 5, оборудованная раздвижной консольной балкой 6, имеющей на противоположном конце встроенный шарнирно-амортизационный узел 7. Основная измерительная рейка 8 с наружного конца (фиг. 1) имеет матрицу фотодиодов 9, на которые попада" ют сфокусированный луч 10 лазера, исполняющий роль центрального отвеса. Величина г в метрических единицах отсчитывается по цифровому индикатору 11. На противоположном конце ос 30 новкой линейки параллельно ее продоль" ной оси установлен валик 12 с резиновым покрытием, который прижимается к тюбинговой крепи 13, а с внутренней образующей тюбингового кольца контактирует прижимной шкив-ролик 14.С помощью двух вертикальных стоек 15 основная рейка 8 соединена с шарнирно-амортизационным узлом. Ниже основной измерительной рей О ки расположены две дополнительные рейки 16 и 17, подпружиненные рессорами 18 и 19,и двигающиеся в вертикальных прорезных стойках 20 и 21, являющихся направляющими, На проти воположных концах дополнительных реек 16 и 17 установлены прижимные ролики 22 и 23 с резиновым покрытием; контактирующие с поверхностью внутренней оболочки 24 щита, Обе.дополнительные рейки оснащены матрицами фотрдиодов 25 и 26 с сфокусированными на них источниками 27 и 28 света. Жесткость конструкции дополнительно обеспечивается Г-образной стойкой 55 29 с укосиной 30. На транспортной те- лежке установлен кронштейн 31 с фиксатором (условно не показан)4Независимость подвески измерительной конструкции по отношению к нижнему полку щита обеспечивается за счет шарнирно-амортизационного узла (фиг. 6)Устройство работает следующим образом.Перед проведением измерений штоки домкратов 2 устанавливают в нижнее положение (фиг. 1), при этом обеспечивается доступ к внутренней оболочке 24 щита. На нижней полке 3 с установленной на нем рельсовой колеей 4 располагается транспортная тележка 5 со смонтированньк устройством, Консольная балка 6 с шарнирно-амортизационным узлом 7 находится в положении, показанном на фиг, 1 и 6.На основную измерительную рейку 8, на одном иэ концов которой встроена матрица фотодиодов 9, попадает лазерный луч 10, сфокусированный по геометрической оси ствола.Контролируют расстояние г (фиг,1) по периметру тюбингового кольца. Отсчет производят по индикатору 11. При движении устройства по рельсам валик 12 плотно прижимается к нижнемуторцу кольца тюбинговой крепи 13, аподпружиненный (с учетом горизонтального перемещения) ролик 14, обкатывается по внутренней образующей,тюбингового кольца. При отклоненииножевой части щита шарнирно-амортизационный узел обеспечивает постоянное горизонтальное положение иэмерительных реек, связанных с последнимс помощью двух стоек 15 (фиг. 2),Угол отклонения ножевой части щитаот оси ствола определяют путем контроля расстояний по двум нижним рейкам 16 и 17 с учетом их разности и фактической высоты щита (фиг. 6).Указанная операция осуществляется с помощью нижних реек, подпружиненных рессорами 18 и 19 и двигающихся в вертикальных прорезных стойках 20 и 21. Выдвижные концы дополнительныхреек снабжены подпружиненными роликами 22 и 23, которые при производ-стве замеров обкатываются по внутренней оболочке 24 щита. Каждая дополнительная рейка имеет матрицу фотодиодов 25 и 26 (фиг. 1), на которые сфокусированы источники 27 и 28 света.фотодиоды электрической цепью соеди"иены с электронно-преобразовательнымблоком и регистрирующим устройством5 1101Основная рейка 8, направленная порадиусу в центр ствола, является помехой во время производства погрузкипороды, движения подъемных сосудови т,п. Поэтому во время прохода бадей она может быть повернута в горизонтальной плоскости вокруг кронштей.на 31 и расположена вдоль полка щита, Для этого опускают ролик 14 внижнее положение и вручную поворачи Овают устройство на 90 в любую сторону.Пользуясь полученной информацией,можно определить положение ножевойчасти щита относительно оси ствола, 15для чего необходимы следующие исходные данные (фиг. 6): расстояние Ь откромки ножевой части щита 1 до нижнего ролика 23; расстояние м между нижним и верхним роликом. 20При обкатке устройства по перимет-ру щита можно получить по дополнитель.ным рейкам 16 и 17 величины Х и Х 2(рис. 3).Отклонение ножевой части Х от оси р 5ствола за счет перекоса щита можетбыть подсчитано из подобия треугольников:( .ь)(х,-чс( - --а ЗОВ случае ухода щита от оси ствола. без перекоса (т.е. Х =Х) отклонениеХ представляется как разностьХ=гщ-Х,где г - внутренний проектный радиус 35щита.Полная величина отклонения ножевой части щита при перекосе его подсчитывается по формуле:Х=(Х -Х)+Х,40где Хн - отсчет по рейке при отсутствии отклонения ножевой части ипроектной величине строительного зазора.,554 6Положение тюбингов крепи относительно оси ствола фиксируется без промежуточных вычислений путем заме- ра г с помощью основной рейки 8(фиг. 1).Практика проходки стволов вертикальными щитами показала, что точность измерения положения тюбингового кольца в пределах 1 см и положения вертикального щита в пределах 3 см относительно оси ствола вполне достаточна для обеспечения высокого качества строительства. Предлагаемое изобретение эти параметры обеспечивает.За базовый объект для сравнения технико-экономической эффективности принят мерительный инструмент, применяемый при щитовой проходке.Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения возникает в результате высвобождения одного маркшейдерского рабочего, присутствие которого необходимо при замерах прежним средством (при существующих средствах необходимо минимум два человека, причем один из них должен находиться в непосредственной близости от центрального отвеса),Кроме того, производствозамеров с помощью предлагаемого изобретения не нарушает технологического процесса проходки и может осуществлятьсяфв любое время (кроме времени монтажа очередного кольца чугунной тюбинговой крепи, которое устанавливается в течение одной смены, раз в сутки). Таким образом, за счет высвобождения одного подземного рабочего создается экономия в размере около 5 тыс.руб, в, год (считая средний заработок рабочего с учетом надбавки эа подземные условия)., Москва, Ж, Рауш 36/19 Зака митета СССРткрытийская наб д. 4/5 1130 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,Составитель И.НазаркиРедактор С Патрушева Техред О.Неце