УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД В ЗАБОЯХ И ВЫРАБОТКАХ Российский патент 2010 года по МПК E21C39/00 G01B5/30 

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для автоматизированного контроля взаимного смещения элементов забоя и горных выработок.

Известен прибор для определения величины смещения горных пород в забоях и выработках по авт.св. СССР №93595, 42к 29₀₆, опубл. в БИ №4, 1952 г., включающий электрический дистанционный датчик в виде круглого реохорда с ползунком, включенный в электрическую схему неравновесного моста и электрически связанный с вынесенным на поверхность земли регистрирующим прибором, например самопишущим гальванометром. Перемещение ползунка по реохорду, пропорциональное измеряемому смещению, осуществляется посредством гибкой тяги, одним концом закрепленной посредством репера в почве выработки, а другим концом с закрепленным на нем грузом, перекинутой через ролик реохорда, корпус которого закреплен посредством репера в кровле выработки.

Этот прибор имеет сложную конструкцию, что обуславливает его низкую надежность.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является устройство для измерения смещений элементов горных выработок по авт.св. СССР №1328519, Е21С 39/00, опубл. в БИ №29,1987 г., содержащее репер с установленным на нем полым блоком, который охватывает гибкая тяга. Один ее конец соединен со вторым репером, а другой - с грузом. В полости блока размещен потенциометрический преобразователь в виде двух кольцевых направляющих и контактного элемента. Контактный элемент выполнен в виде расположенного на кольцевых направляющих шара из электропроводного материала. Первая направляющая выполнена в виде сплошного электропроводного кольца, а вторая - в виде разрезного кольца из отдельных электропроводящих секций. Они расположены на диэлектрическом основании и электрически соединены посредством резисторов равного сопротивления.

Размещение потенциометрического преобразователя в полости блока усложняет конструкцию, а выполнение контактного элементе в виде шара, установленного подвижно между кольцевыми направляющими, требует строго вертикального расположения плоскости движения контактного элемента, т.к. при повороте блока на некоторый угол контактный элемент занимает нижнее положение только под действием силы тяжести. Все это, в конечном счете, снижает надежность работы устройства.

Соединение подвижного блока с гибкими неподвижными выводами для передачи информации также усложняет конструкцию, снижая надежность работы устройства.

Кроме того, размещение потенциометрического преобразователя в полости блока сужает возможность применения устройства с различными датчиками угловых перемещений и с различными величинами диаметра шкива, охватываемого гибкой тягой, что ограничивает область применения устройства, в конечном счете, обуславливает низкую эффективность работы устройства.

Наличие груза для натяжения гибкой тяги требует определенного пространства ниже оси полого блока для ее размещения, что затрудняет применение устройства в стесненных условиях, а то и вовсе исключает его применение для измерения смещений элементов забоя и горных выработок в плоскости подошвы, что, в конечном счете, также обуславливает низкую эффективность работы устройства.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении надежности работы устройства за счет упрощения его конструкции и повышении эффективности за счет расширения области его применения.

Задача решается тем, что в устройстве для определения смещения горных пород в забоях и выработках, содержащем два репера, на первом из которых установлен датчик угловых перемещений, соединенный с блоком, при этом блок охвачен гибкой тягой, один конец которой соединен со вторым репером, и контроллер, соединенный с датчиком угловых перемещений электрокабелем, согласно техническому решению гибкая тяга соединена со вторым репером одним концом посредством упругого соединения, а другим концом посредством регулировочного устройства.

Соединение гибкой тяги другим концом со вторым репером обеспечивает

упрощение конструкции за счет отсутствия груза;

возможность установки устройства в любом пространственном положении.

Все это приводит к повышению надежности работы устройства и повышению эффективности за счет расширения области его применения.

Соединение гибкой тяги одним концом со вторым репером посредством регулировочного устройства позволяет определять величину взаимного смещения элементов забоя или выработки при различных расстояниях между ними. Такое решение упрощает конструкцию, а следовательно, повышает надежность работы устройства.

Соединение при этом гибкой тяги другим концом со вторым репером посредством упругого соединения позволяет обеспечить необходимое усилие натяжения гибкой тяги, что обеспечивает точность передачи величины относительного смещения элементов горных пород на блок датчика угловых перемещений, а следовательно, также повышает надежность работы устройства.

Целесообразно блок датчика угловых перемещений выполнить сменным. Это расширяет область использования устройства - его можно использовать для измерения величины смещения горных пород в широких пределах от нескольких мкм до 100 мм в зависимости от поставленной задачи с сохранением неизменными основных узлов устройства. Это упрощает конструкцию, что, в конечном счете, повышает надежность работы устройства.

Целесообразно при этом для расширения области использования устройства, например, в районах с большим диапазоном изменения температуры окружающей среды датчик угловых перемещений разместить в термостатированном корпусе.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежами, на которых показаны:

фиг.1 - общий вид устройства для определения смещения горных пород в забоях и выработках (продольный разрез);

фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для определения смещения горных пород в забоях и выработках (далее - устройство) содержит первый репер 1 (фиг.1), на котором расположен корпус 2 (фиг.2) с размещенным внутри него датчиком 3 угловых перемещений. На выходном штоке датчика 3 угловых перемещений закреплен блок 4, который охвачен гибкой тягой 5. Гибкая тяга 5 одним концом соединена со вторым репером 6 посредством упругого соединения 7, а другим - посредством регулировочного устройства 8. Упругое соединение 7 состоит из подвижной полой тяги 9, подпружиненной пружиной 10. Одним свободным концом гибкая тяга 5 соединена с подвижной полой тягой 9 хомутом 11. Упругое соединение 7 предназначено для обеспечения натяжения гибкой тяги 5. Регулировочное устройство 8 состоит из винта 12, гайки 13 и контргайки 14. Другим свободным концом гибкая тяга 5 соединена с винтом 12 хомутом 15. Регулировочное устройство 8 предназначено для соединения реперов 1 и 6 на расчетном расстоянии между ними и обеспечения необходимого усилия натяжения гибкой тяги 5. Датчик 3 угловых перемещений соединен с контроллером 16 (фиг.2) электрокабелем 17.

Блок 4 датчика 3 угловых перемещений выполнен сменным для расширения области применения устройства - его можно использовать для измерения величины смещения горных пород в широких пределах - от нескольких мкм до 100 мм в зависимости от поставленной задачи с сохранением неизменными основных узлов устройства.

Для эксплуатации устройства в районах с большим диапазоном изменения температуры окружающей среды датчик 3 угловых перемещений можно установить в термостатированном корпусе 2. Подготовка устройства к работе заключается в следующем.

Предварительно, по заданной максимальной величине смещения горных пород выбирается диаметр блока 4 датчика 3 угловых перемещений. По нормали к пласту почвы забоя или выработки закладываются первый 1 и второй 6 реперы. Другой конец гибкой тяги 5 соединяется с винтом 12 хомутом 15 в позиции, когда торец винта 12 занимает крайнее левое (по чертежу) положение. При вращении гайки 13 осуществляется натяжение гибкой тяги 5, при этом сжимается пружина 10, обеспечивая постоянное усилие натяжения гибкой тяги 5 в процессе работы устройства. При достижении необходимого усилия натяжения гибкой тяги 5 гайка 13 контрится от проворачивания контргайкой 14. Устройство готово к работе.

Устройство работает следующим образом.

При относительном смещении элементов забоя или выработки, на которых заложены реперы 1, 6, изменяется расстояние между последними, что приводит к вращению блока 4 датчика 3 угловых перемещений. Величина перемещений передается с датчика 3 угловых перемещений на контроллер 16 по электрокабелю 17.

Изобретение относится к горному делу, используется для автоматизированного контроля взаимного смещения элементов забоя и горных выработок. Техническим результатом изобретения является повышение надежности его работы за счет упрощения конструкции устройства и расширение области его применения. Устройство содержит два репера, на первом установлен датчик угловых перемещений, соединенный с блоком, и контроллер, соединенный с датчиком угловых перемещений электрокабелем. Блок охвачен гибкой тягой, соединенной со вторым репером одним концом посредством упругого соединения, а другим - посредством регулировочного устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для определения смещения горных пород в забоях и выработках, содержащее два репера, на первом из которых установлен датчик угловых перемещений, соединенный с блоком, при этом блок охвачен гибкой тягой, один конец которой соединен со вторым репером, и контроллер, соединенный с датчиком угловых перемещений электрокабелем, отличающееся тем, что гибкая тяга соединена со вторым репером одним концом посредством упругого соединения, а другим концом посредством регулировочного устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок датчика угловых перемещений выполнен сменным.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что датчик угловых перемещений размещен в термостатированном корпусе.