Способ определения параметров резких осадок кровли в горной выработке и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 166141 1 С 39/00 51) 5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКОМУ Ф ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР(71) Кузбасский политехнический институт(56) Шеин Ю.ГШахмейстер Ю,Л. Динамикапроявлений горного давления при работемеханизированной крепи.- Уголь, 1984, М 2,с. 14,Галаев А.Н, Определение динамическихнагрузок в гидравлических стойках механизированных крепей. В сб.: Прогноз геомеханических процессов и управление горнымдавлением на шахтах. - Л.; ВНИМИ, 1985, с,79-83.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЗКИХ ОСАДОК КРОВЛИ В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение надежности определения и регистрации параметров. Уст-во для определения параметров содержит ролик (Р) 3, поджатый к гидростойке крепи 2 и кинематически связанный с ведущей катушкой (К) 4. На К 4 размещена магнитная лента(МЛ) 5, являющаяся носителем информации. Уст-во включает также стереофоническую магнитную головку 6, два генератора 7, 8 электрических сигналов, преобразователь 9 реакции крепи, источник 10 питания, храповой механизм и фрикцион. При осадках кровли 1 изменяется реакция гидравлической крепи 2. Перемещение 11661417 гидростойки крепи 2 приводит к вращению Р 3, С помощью храпового механизма и фрикциона вращение Р 3 преобразуется в угловое перемещение К 4, пропорциональное перемещению кровли 1. При этом МЛ 5 протягивается относительно головки 6, На один канал головки 6 поступает эталонный сигнал постоянной амплитуды с генератора 7, а на другой канал - модулированный сигнал с генера гора 8, Сигнал с генератора 8 модулируется пропорционально реакции Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования параметров резких осадок кровли очистных и подготовительных выработок.Цель изобретения - повышение надежности определения и регистрации параметров резких осадок кровли.На фиг, 1 представлена структурная схема регистрирующего устройства; на фиг, 2 - сигналы подаваемые на магнитную ленту; на фиг, 3 - пример виэуализированной записи на светочувствительной бумаге осциллографа; на фиг, 4 - пример обработки осциллограммы; на фиг. 5 - конструкция регистрирующего устройства; на фиг, 6 - разрез А-А на фиг, 5.Способ осуществляют следующим образом.Внезапные обрушения кровли 1 горной выработки приводят к изменению реакции гидравлической крепи 2. Последняя с помощью кинематически соединенного с ней ролика 3 создает угловое перемещение ведущей катушки 4, на которой размещена магнитная лента 5, являющаяся носителем информации. Магнитная лента 5 перемещается относительно стереофонической магнитной головки 6, на которую постоянно подают два независимых электрических сигнала, непрерывно изменяющихся во времени по амплитуде, заданной формы и частоты, записываемых на ленте 5 (фиг, 2), Один из этих сигналов вырабатывается генератором 7 (фиг. 1) и является неизменным по максимальной амплитуде (эталонным), а другой вырабатывается генератором 8 и с помощью преобразователя 9 реакции крепи модулируется по амплитуде пропорционально величине реакции крепи 2. При этом угловая скорость вращения ведущей катушки 4 мз и, следовательно, скорость прокрепи 2 преобразователем 9. Оба сигнала записываются на МЛ 5. Производят визуализацию записи на светочувствительной бумаге осциллографа. При визуализации К 4 вращают с постоянной скоростью, По полученной осциллограмме определяют величину перемещения кровли и моменты ее резких осадок. Изобретение обеспечивает рациональную протяжку МЛ и надежную регистрацию процесса осадки кровли. 2 с, и 1 з.п.ф-лы, 6 ил,тяжки магнитной ленты 5 относительно стереоголовки 6 пропорциональна перемещению кровли 1 относительно почвывыработки.5 Минимально возможная скорость протяжки Чюп магнитной ленты относительностереоголовки 6, при которой эталонный имодулированный сигналы записываются,определяется частотой 1 этих сигналов и10 величиной магнитного зазора в стереоголовке. При этом частота сигналов 1, вырабатываемых генераторами 7 и 8, должназадаваться такой, чтобы они записывались намагнитной ленте при скорости разгрузки15 гидростойки крепи 2,После записи нескольких осадок кровливоспроизводят полученную запись на магнитофоне и визуализируют ее, записываясигнал на светочувствительную бумагу. ос 20 циллографа (фиг, 3). При этом вращение ведущей катушки производят с постояннойугловой скоррстью,По полученной осциллограмме определяют величину перемещения кровли и мо 25 мента ее резких осадок, Перемещениекровли определяют по формуле:Ж Яосц 2с" 2/огде Зосц - длина записи процесса на свето 30 чувствительной бумаге осциллографа;ОЪ = сопзт - угловая скорость катушки 4 при воспроизведении (визуализации);Чо - скорость протяжки светочувствительной бумаги в осциллографе;35 б - диаметр ведущей катушки 4,- передаточное отношение привода отгидростойки крепи 2 к ведущей катушке 4,Варьируя величинами в, и Ч, при восп роизведении, можно получить осциллограмму, удобную для расшифровки, 1661417При медленном (плавном) опускании кровли (скорость протяжки магнитной ленты меньше Чюп), вследствие многократного перемагничивания записывающей стерео- головкой магнитной ленты, на последней 5 сигнал не записывается, Этому процессу соответствуют участки Яст.1 и Яст.2 на осциллограмме (фиг. 3), по величине которых с помощью выражения (1) определяются величины плавных опусканий кровли за цикл, 10 Величины Яр 1 и ЯР 2 на фиг, 3 соответствуют величинам опусканий выдвижной части крепи очистных выработок при разгрузке, а ве-, личина Яя соотствует величине резкойосадки кровли,При этом по количеству запи санных на магнитной ленте участков Яр можно определить количество циклов по выемке угля в очистном забое и, зная величину захвата выемочной машины, определить периодичность обрушения пород 20 кровли.Параметр времени резкой осадки кровли определяют, исходя из известных частоты 1 и формы генерируемых сигналов (фиг, 4) в любой произвольной точке по ве личине Я отклонения линии процесса осадки на осциллограмме.Так, в случае синусоидальной формы сигналов(фиг, 4) параметр времени для произвольной точки на осциллограмме опре деляется как сумма полных периодов, полупериодов и четвертей периодов от начала осадки кровли плюс некоторый промежуток времени от нулевого значения (Я = О) на осциллограмме (Дц) или от максималь ного (минимального) значения (ЬЕк) внутри четверти синусоиды.Этот промежуток времени внутри первой четверти синусоиды (например, для точки 11 на фиг. 4) можно определить как 40Д =агсз 1 п () (2)270 " з щахгде Яь айвах - соответственно текущее и максимальное по амплитуде отклонения линии процесса на светочувствительной бумаге ос циллографа относительно нулевой линии,Для точки внутри второй четверти синусоиды (например, для точки 12) дополнительный промежуток времени определяется 50 из выраженияДц, = - агссоз( ), (3)1 81276 ЗаахПараметры скорости и ускорения перемещения кровли при осадках кровли апре деляют дифференцированием полученной зависимости перемещений кровли по времени. Параметр реакции крепи во время резкой осадки кровли определяется с помощью тарировочных графиков по разности ДЯэталонного и модулированного сигналов (фиг, 4) и максимальной амплитуде эталонного сигнала.Устройство для определения параметров резких осадок кровли включает генераторы 7, 8 электрических сигналов,преобразователь 9 реакции крепи, источник10 питания, стереофоническую магнитную головку 6, магнитную ленту 5, размещенную в кассете на ведущей катушке 4,При этом источник 10 питания соединенс обоими генераторами 7 и 8 (фиг. 1), выход генератора 7 соединен с одним из каналов магнитной головки 6, преобразователь 9 реакции крепи соединен с выходом генератора 8 и с другим каналом магнитной головки 6, взаимодействующей с магнитной лентой5, Кроме того, генераторы 7 и 8 между собойгальванически развязаны,Ведущая катушка 4 кинематически связана с гидростойкой крепи 2, Кинематическая часть устройства (фиг. 5) содержиткорпус 13, в котором с помощью подшипников 14 установлена ось 15 ролика 3, и футляр16, в котором размещены генераторы 7 и 8,источник 10 питания, магнитная головка 6 икассета с магнитной лентой 5 на ведущейкатушке 4,Корпус 13 устройства с помощью направляющих 17 подвижно соединен с кронштейном 18, относительно которого онподжимается упорным болтом 19 к выдвижной части крепи, напримео, к штоку 20 гидростойки механизированной крепи,Кронштейн 18 неподвижно крепят на цилиндре гидростойки с помощью хомута,На оси 15 ролика 3 с помощью винта 21укреплена шайба 22, образующая бурт, ккоторому пружиной 23 поджимается храповое колесо 24, взаимодействующее с подпружиненной собачкой 25.На храповом колесе 24 неподвижно укреплен подкассетник, включающий втулку26 с расположенными внутри нее упругимэлементом 27 и валом 28 со штифтом 29,входящим в продольный паз втулки 26, Вал28 взаимодействует с ведущей катушкой 4 ипередает ей движение от движущейся кровли,Ролик 3 взаимодействует со штоком 20 пгдростойки без возможности проскальзывания, При этом1 ось вращения ролика перпендикулярна продольнойоси тоа.Храповое колесо 24 с собачкой 25 и пружиной30(фиг.6) образуют храповый механизм, при этом: они установлены таким образол 1, чтобы при сокра: щении гидростойки храповое колесо 24 поворачивалосьотносительносвоейоси вращения, а при распорекрепи (увеличении раздвижности мдростойки)стопорилось собачкой 25 относительно корпуса 13.Пружина 23, храповое колесо 2 а и шаиба 22, образующая бурт оси 15 ролика 3, представляют фрикцион, посредством котороговращение ролика 3 передается валу 28,Таким образом, шток 20 гидростойкикрепи кинематически соединен с ведущейкатушкой 4 посредством храпового меха, низма и фрикциона только при сокращениигидростойки,Устройство работает следующим образом.При опускании в горной выработкекровли 1 фиг. 1) последняя воздействует накрепь и вызывает ее сокращение. В этомслучае шток 20 гидростойки приводит вовращение ролик 3 и упруго поджатое пружиной 23 к шайбе 22 храповое колесо 24,Собачка 25 не препятствует вращению храпового колеса 24 и проскальзывает относительно него. Передаваемый момент от роликак храповому колесу регулируется пружиной23, Далее вращение от храпового колеса 24посредством втулки 26, штифта 29 и вала 28передается на ведущую катушку 4, котораяперемещает магнитную ленту 5 относительно магнитной головки 6, Усилие прижатияролика 3 к штоку 20 регулируется упорнымболтом 19,На стереофоническую магнитную головку б постоянно подаются два высокочастотных электрических сигнала заданнойформы и постоянной частоты, На один каналстереоголовки подается эталонный сигналот генератора 7, а на другой канал - основной сигнал от генератора 8. Амплитуда данного сигнала модулируется пропорциональнореакции крепи с помощью преобразователя9, выполненного в виде датчика давления исоединенного с поршневой полостью гидростойки крепи. Эталонный и основной сигналы записывают на магнитную ленту 5.При распоре крепи в горной выработкешток 20 выдвигается из цилиндра и вращаетролик 3 в противоположном направлении. Вэтом случае храповое колесо 24 стопоритсясобачкой 25 относительно корпуса 13, а ось15 ролик 3 проворачивается по плоскостям трения фрикциона, при этом ведущаякатушка 4 не вращается,Изобретение обеспечивает при каждойосадке кровли рациональную протяжку магнитной ленты относительно магнитной головки, что позволяет надежно и достовернозаписать и определить непрерывно изменяющиеся параметры резкой осадки кровлибез предварительной настройки. Кроме того, изобретение позволяют осуществить запись параметров последующих осадок кровли, количество между ними циклов повыемке угля (шаг обрушения кровли) и величину статического опускания кровли впериод между передвижками крепи (раз 5 грузками гидростоек), что позволяет увеличить надежность и достоверностьопределения параметров резких осадок кровли, повысить информативность полученныхзаписей и уменьшить трудоемкость при об 10 служивании и снятии замеров,Формула изобретения1, Способ определения параметров резких осадок кровли в горной выработке,включающий запись на носителе информа 15 ции основного электрического сигнала,пропорционального реакции крепи, последующую визуализацию записи и ее расшифровку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности определения пара 20 метров, в качестве носителя информациииспользуют магнитную ленту, размещенную на ведущей катушке, и дополнительнозаписывают одновременно с основным эталонный сигнал постоянной амплитуды той25 же формы и частоты, а амплитуду основногосигнала модулируют пропорционально реакции крепи, причем угловое перемещениеведущей катушки при записи задают пропорциональным перемещению кровли, а30 вращение ведущей катушки при визуализации записи производят с постоянной угловой скоростью.2, Устройство для определения параметров резких осадок кровли в горной выра 35 ботке, включающее корпус, источникпитания, преобразовательреакции крепи,выполненный в виде датчика для измерениядавления в поршневой полости гидростойкикрепи, и носитель информации, о т л и ч а 40 ю щ е е с я тем, что, с целью повышениянадежности, оно снабжено двумя гальванически развязанными генераторами электрических сигналов, стереофоническоймагнитной головкой, кассетой с ведущей ка 45 тушкой, роликом, храповым механизмом,фрикционом и подкассетником, при этомвыход первого генератора соединен с одним каналом магнитной головки, а выходвторого генератора через преобразователь50 реакции крепи - с вторым каналом, носитель информации в виде магнитной лентыразмещен в кассете и намотан на ведущуюкатушку, при этом расположенные на однойоси подкассетник, фрикцион, храповый ме 55 ханизм и ролик предназначенй для созданиякинематической связи с гидростойкой крепи,3, Устройство по и, 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что храповой механизм выполнен ввиде храпового колеса с подпружиненнойсобачкой, закрепленной на корпусе, а фрикцион выполнен в виде бурта, установленного на оси ролика и подпружиненного относительно храпового колеса,1661417 оставитель К.Лыков ехред М.Моргентал ектор И.Муск ктор А.шанд Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 2107 Тираж 307 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5