СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ АНКЕРНОЙ КРЕПИ НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2009 года по МПК E21D11/00 G09B23/40 

Описание патента на изобретение RU2368785C1

Изобретение относится к испытательной технике, к области изучения геомеханических процессов путем физического моделирования на эквивалентных материалах.

Известен способ исследования крепи на моделях из эквивалентных материалов, заключающийся в том, что модель послойно закатывается на стенде, в теле модели выполняют отверстие, воспроизводящее горную выработку, и устанавливают устройство для моделирования работы крепи, выполненное в виде упругого кольца (Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И. Моделирование проявлений горного давления. - Л.: Недра, 1968 год, страница 170, рис.5-2з).

Недостатком данного способа является отсутствие возможности исследовать работу именно анкерной крепи. Можно исследовать работу кольцевой крепи, а работа анкерной крепи имеет свои особенности. В соответствии с этим способом устройство для моделирования работы крепи устанавливается в отверстие, воспроизводящее горную выработку и никоим образом не связывает слои кровли выработки, как это делает анкерная крепь. При этом устройство для моделирования работы крепи воспроизводит работу только единицы крепления и не позволяет исследовать работу набора единиц крепи во взаимодействии.

Известен способ исследования работы крепи и устройство для его реализации, более близкие к предлагаемому и принятые за прототип (Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И. Моделирование проявлений горного давления. - Л.: Недра, 1968 год, страница 170, рис.5-2а). Способ заключается в том, что модель послойно закатывается на стенде, в теле модели выполняют отверстие, воспроизводящее горную выработку, и устанавливают две опоры и упругий элемент устройства для моделирования работы крепи. Устройство для моделирования работы крепи устанавливают, как и в описанном выше аналоге, в отверстие, воспроизводящее горную выработку.

Этот способ и устройство имеют недостаток, а именно не позволяют исследовать работу анкерной крепи на моделях из эквивалентных материалов. Способ и устройство пригодны только для изучения работы стоечной крепи горных выработок, размещаемых непосредственно в выработке и воспроизводят работу только единицы крепления и не позволяет исследовать работу набора единиц крепи во взаимодействии.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа и устройства за счет воспроизведения работы анкерной крепи. Кроме этого, устройство позволяет исследовать работу группы анкеров, что также расширяет функциональные возможности предлагаемого способа и устройства.

Технический результат достигается тем, что способ исследования работы анкерной крепи на моделях из эквивалентных материалов, заключающийся в том, что модель послойно закатывается на стенде, в теле модели выполняют отверстие, воспроизводящее горную выработку, и устанавливают две опоры и упругий элемент устройства для моделирования работы крепи, одну из опор устройства для моделирования работы крепи закатывают на уровне модели, соответствующем уровню расположения нижнего замка анкера, вторую опору закатывают на уровне модели, соответствующем уровню расположения верхнего замка анкера.

Кроме этого, устройство для реализации способа, содержащее два опорных элемента, упругий элемент, соединяющий между собой два опорных элемента, снабжено вторым упругим элементом, при этом опорные элементы выполнены в виде стержней, концы которых попарно выведены из тела модели, а каждый упругий элемент соединяет соответствующие концы пар стержней, при этом устройство снабжено жесткими и податливыми втулками, установленными на стержнях поочередно и оппозитно.

В предлагаемом способе изменяется порядок закатки модели, а именно: в процессе закатки устанавливают сначала один опорный элемент в виде стержня на уровне расположения нижнего замка моделируемого анкера, затем через заданное количество слоев закатывают вторую опору-стержень на уровне верхнего замка моделируемого анкера, после чего стягивают концы стержней упругими элементами. В результате устройство для реализации способа занимает положение в теле модели, а не в отверстии, как это имеет место в известных решениях. То есть предлагаемое устройство при предлагаемом способе по расположению аналогично расположению анкера в массиве горных пород, а упругие элементы, стягивающие стержни, во время возможного расслоения и деформации слоев модели воспроизводят силовую работу моделируемого анкера. Следовательно, предлагаемый способ вместе с устройством для его реализации позволяет достичь поставленной цели, а именно позволяет исследовать работу анкерной крепи на моделях из эквивалентных материалов.

Снабжение устройства жесткими и податливыми втулками, установленными на стержнях поочередно и оппозитно, позволяет моделировать работу сразу нескольких анкеров. Каждая пара жестких втулок, оппозитно установленных на паре стержней, моделирует работу одного анкера, где каждая из этих втулок работает как один из пары замков анкера. С учетом того, что поочередно с жесткими втулками установлены податливые втулки, усилие от упругих элементов создаются в зонах контактов жестких втулок с материалом модели, в то время как податливые втулки выключаются из силовой работы и служат лишь для фиксации положений жестких втулок. Этим достигается дополнительный эффект - возможность исследования работы группы анкеров.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид готовой модели, а на фиг.2 - устройство для моделирования работы крепи, установленное в теле модели.

Устройство для реализации способа содержит два опорных элемента 1, 2, упругий элемент 3, соединяющий между собой два опорных элемента 1, 2. Устройство снабжено вторым упругим элементом 4. Опорные элементы выполнены в виде стержней 1, 2, концы которых попарно выведены из тела 5 модели, а каждый упругий элемент 3, 4, соединяет соответствующие концы пар стержней 1, 2.

Устройство снабжено жесткими 6 и податливыми 7 втулками, установленными на стержнях 1, 2, поочередно и оппозитно.

Отверстие 8 в теле 5 модели воспроизводит горную выработку.

Способ реализуется с помощью устройства следующим образом.

Модель 5 послойно закатывается на стенде (не показан). На уровне модели, соответствующем уровню расположения нижнего замка моделируемого анкера, закатывают первую опору 2. Вторую опору 1 закатывают на уровне модели, соответствующем уровню модели верхнего замка моделируемого анкера. Выведенные из тела 5 модели концы стержней 1 и 2 соединяют попарно упругими элементами 3,4. Выполняют отверстие 8, моделирующее горную выработку. Модель подготовлена к исследованиям. С ней могут проводиться различные операции, такие как: изменение внешней нагрузки приспособлениями стенда (не показаны), отработка слоев, изменение температурного режима и другие операции в соответствии с задачами исследований. При всех операциях устройство будет выполнять работу, соответствующую работе анкера в реальных условиях.

Если же устройство собрано по схеме, показанной на фигуре 2, и включает упругие 6 и податливые 7 втулки, то оно моделирует работу группы анкеров, число которых равно количеству пар упругих втулок.

В этом состоит реализация предлагаемого способа с помощью предлагаемого устройства.

Предложенный способ позволяет решать разнообразные задачи по моделированию работы анкерной крепи. Например, имея набор устройств, можно моделировать работу анкеров, расположенных под разными углами относительно друг друга, работу анкеров, имеющих разную длину, работу анкеров, расположенных не только в кровле, но и в боках и почве выработки. Эти задачи решаются путем соответствующего размещения пар стержней в процессе закатки модели.

Предложенный способ исследования работы анкерной крепи и устройства для его реализации значительно расширяют функциональные возможности метода моделирования на эквивалентных материалах и позволяют решать задачи, ранее неосуществимые.

Похожие патенты RU2368785C1

название год авторы номер документа
Анкер для крепления горных выработок 1990
  • Басинский Юрий Михайлович
  • Комиссаров Виталий Владимирович
SU1789720A1
СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ВЫРАБОТКАХ 2009
  • Розенбаум Марк Абрамович
  • Удалов Андрей Евгеньевич
  • Власенко Дмитрий Сергеевич
  • Привалов Александр Алексеевич
  • Савченко Егор Сергеевич
RU2425223C1
СПОСОБ ИМИТАЦИИ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ВЫРАБОТКАХ НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2018
  • Бедарев Николай Тимофеевич
  • Костюк Светлана Георгиевна
  • Ковалев Николай Борисович
  • Любимов Олег Владиславович
  • Шайхисламов Артур Рафикович
RU2679206C1
СПОСОБ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 1999
  • Штумпф Г.Г.
  • Сурков А.В.
  • Ануфриев В.Е.
RU2160837C2
Стенд для исследования динамических процессов в системе крепь-среда 1985
  • Степанов Владимир Михайлович
  • Косырихин Виктор Семенович
  • Орлов Анатолий Александрович
  • Сафонов Сергей Николаевич
  • Рогов Игорь Борисович
SU1406457A1
Анкерная крепь 1981
  • Рева Владимир Николаевич
  • Нейман Леонид Когосович
  • Мельников Олег Иванович
  • Белоусов Александр Петрович
  • Рева Станислав Николаевич
  • Абросимов Виктор Михайлович
SU962638A1
АНКЕРНАЯ ПОДАТЛИВАЯ КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 1990
  • Федорченко А.И.
  • Маляров А.Ф.
  • Финогенов А.Т.
  • Сокирко М.П.
RU2007580C1
Анкерная податливая крепь 1990
  • Польский Виктор Николаевич
  • Комиссаров Валерий Федорович
  • Караляш Дмитрий Леонидович
SU1798513A1
АНКЕР ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК 2013
  • Галкин Александр Фёдорович
  • Ельцов Вениамин Викторович
  • Маршалов Алексей Александрович
RU2540708C1
Анкерная податливая крепь 1985
  • Сахно Олег Григорьевич
  • Гуминский Марк Викторович
SU1283411A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 368 785 C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ АНКЕРНОЙ КРЕПИ НА МОДЕЛЯХ ИЗ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к испытательной технике, к области изучения геомеханических процессов путем физического моделирования на эквивалентных материалах. Способ для исследования работы анкерной крепи на моделях из эквивалентных материалов реализуется с помощью устройства следующим образом: модель 5 послойно закатывается на стенде, в теле модели выполняют отверстие 8, воспроизводящее горную выработку, и устанавливают две опоры 1, 2 и упругий элемент 3, 4 устройства для моделирования работы крепи. Одну из опор 2 устройства для моделирования работы крепи закатывают на уровне модели 5, соответствующем уровню расположения нижнего замка анкера, вторую опору 1 закатывают на уровне модели, соответствующем уровню расположения верхнего замка анкера. Опорные элементы выполнены в виде стержней 1, 2, концы которых попарно выведены из тела модели 5, а каждый упругий элемент 3, 4 соединяет соответствующие концы пар стержней 1, 2. Устройство снабжено жесткими 6 и податливыми 7 втулками, установленными на стержнях 1, 2 поочередно и оппозитно. Изобретение значительно расширяет функциональные возможности метода моделирования на эквивалентных материалах и позволяет решать задачи, ранее неосуществимые. 2 н. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 368 785 C1

1. Способ исследования работы анкерной крепи на моделях из эквивалентных материалов, заключающийся в том, что модель послойно закатывается на стенде, в теле модели выполняют отверстие, воспроизводящее горную выработку, и устанавливают две опоры и упругий элемент устройства для моделирования работы крепи, отличающийся тем, что одну из опор устройства для моделирования работы крепи закатывают на уровне модели, соответствующем уровню расположения нижнего замка анкера, вторую опору закатывают на уровне модели, соответствующем уровню расположения верхнего замка анкера.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее два опорных элемента, упругий элемент, соединяющий между собой два опорных элемента, отличающееся тем, что устройство снабжено вторым упругим элементом, при этом опорные элементы выполнены в виде стержней, концы которых попарно выведены из тела модели, а каждый упругий элемент соединяет соответствующие концы пар стержней.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено жесткими и податливыми втулками, установленными на стержнях поочередно и оппозитно.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2368785C1

КУЗНЕЦОВ Г.Н
и др
Моделирование проявлений горного давления
Недра: Ленинград, 1968, с.170, рис.5-2а, з
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗОК НА ЮРЕПЬ СОПРЯЖЕНИЯIИзобретение относится к способам иа- ]мерения нагрузок на шахтные крепи, в , частности на крепи сопряжения, работаю.**- щие в торных выработках с металлической крепью, и может быть испопьаова- но при определении нагрузок на баночные поддерживающие конструкции в местах их' контакта с верхняками крепи штрека.Известен способ определения нагрузки на элемент рудничной крепи, заключающий-' ся в том, что фактичес1сую нагрузку определяют путем замера амплитуды и скороо- ти распространения собственных копеба~ тельных волн испытуемого элемента крепи, вызываемых постоянной по величине и направлению силой удара [1].Однако при использовании иэеест-.. кого способа для определения нагрузок в месте контакта на величины амплитуды в скорости распространения собственных колебательных волн в балках влияют нагрузки .соседних верхняков, которые находятся в контакте с балками.Юts20Известен также способ измерения нагрузок на крепь сопряжения, включающий измерение деформации эластичного материала, расположенного на балках креш-Г2].Недостатком указанного спюоба измерений является то, что он не позволяет определить, с каким усилием воздействует крепь сопряжения на те верхнякв крепи штрека, которые она поддерживает. Это особенно важно при работе крепи сопряжения в выработках, которые поддерживаются за лавой для повторного использования. В этих условиях сопротивление крепн сопряжения не должно деформировать верхняки и нарушать работу крепи штрека.Кроме того, в стесненных условиях сопряжения затруднено применение известных способов измерения, требующих похшедения электрического тока к дат>&- ' чикам, так как в процессе эксплуатации кабели.-, провода и сами датчики срываются и выходят из строя. Таким образом. 1978
  • Буйлов Юрий Григорьевич
SU825948A1
Стенд для испытаний механизированных крепей и горношахтного оборудования 1979
  • Степанович Геннадий Яковлевич
  • Горячий Владимир Григорьевич
  • Азбукин Дмитрий Дмитриевич
  • Иванов Иван Федорович
  • Лихачев Анатолий Иванович
  • Острожный Валерий Александрович
  • Соколова-Ломоносова Людмила Васильевна
SU912944A1
Стенд для исследований напряженно-деформированного состояния моделей сборных крепей подземных выработок 1982
  • Сарабеев Виктор Федорович
SU1139854A1
РЕПЕР ИНДИКАЦИИ СМЕЩЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД 2004
  • Гусев Владимир Николаевич
  • Волохов Евгений Михайлович
  • Долгих Михаил Владимирович
  • Тулин Павел Кириллович
RU2272134C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШТАПЕЛИРОВАНИЯ ЛЬНЯНОГО ВОЛОКНА В ЛЕНТЕ 2004
  • Пашин Е.Л.
  • Разин С.Н.
RU2253707C1

RU 2 368 785 C1

Авторы

Шик Владимир Михайлович

Зуев Борис Юрьевич

Ромашкевич Алексей Анатольевич

Лодус Евгений Васильевич

Даты

2009-09-27Публикация

2008-06-09Подача