Способ контроля закладочного массива Советский патент 1983 года по МПК G01N27/52 

Изобретение предназначено для контроля за качеством твердеющих закладочных массивов при подземной разработке месторождений и может н ти применение в горной промышленности. Одним из основных параметров твердеющего закладочного массива я ляется его однородность. В практик реальный закладочный массив имеет неоднородную - слоистую структуру. В связи с тем, что угол растека ния раскладочного раствора в выработанном пространстве нгисодится в пределах 0-6, слоистость закладоч ных массивов носит ярко выраженный горизонтальный характер. В слоях меняются физико-механические свойс ва твердеющего материала, главное которых - прочность и влажность ма . териала-закладки. Из практики из вестно, что усредненная прочность определяется прочностью мощных сло ев, где обеспечивается нормативная прочность. Задачей .контроля является выявление слоев слабой прочности так как именно по таким слоям при системе горизонтальных слоев с нисходящей выемкой может произойти отрыв закладочной массы. Такие отрывы влекут за собой тяжелые пот .следствия для производства горных работ. По той же причине необходимо учи тывать и влажность закладки. Дело в том, что при одинаковой прочности на сжатие влагонасыщенные образцы выдерживают меньшие нагрузки на растяжение. Это обусловлено особенностью работы частиц воды в материа ле. При сжатии вода создает реакцию нагрузке, при растяжении эта йоложительная реакция отсутствует. Известен способ контроля слоисто сти закладочного массива, который заключается в выбуривании кернов и определении их прочности путем раздавливания на прессе 11. Этот способ не позволяет получит результат измерений на месте испытаний в забое, так как требуется раздавливать керны в лабораторных условиях. Кроме того, при малой прочности закладки в слоях менее 15-20 кг/см керн извлечь не удается и метод оказывается неприемлемым. Наиболее близким техническим решением является способ контроля закладочного массива, заключающийся в измерении электрохимических парамет ров с помощью электродов гальванических элементов 2. Известный способ характеризует усредненные физико-механические свойства массива и с его помощью не возможно оценить слоистость заклещочного массива. Целью изобретения является рас-, ширение функциональных возможностей способа.. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля закладочного массива, заключакхцемуся в измерении электрохимических параметров отдельных слоев с помощью электродов гальванических элементов, электроды располагают по высоте закладочного массива, измеряют количество электричества гальванических элементов за интервалы времени At, (0,1-1) с иAt2(5-10) At, находят усредненное значение количества электричества, поступаюо ее от одного гальванического элемента для каждого интервала времени,а о слоистости.судят по разности этого среднего значения и количества электричества, поступающего от гальванического элемента; расположенного в. каждом слое, измеренного за те же ин.тервалы времени, причем измерения в первом интервале времени характеризуют слоистость по прочности, а во втором - по влажности. На фиг.1 показана схема осущест-3 вления способа размещения электродов в закладочном массиве; на фиг.2 - графики изменения тока гальванических элементов во времени для разных прочностей закладки для W 13%; на фиг.З - графики , . изменения тока гальванических элементов от времени для разных значений влажности материала при прочности R 0,8 МПа;. на фиг.4 - графики изменений тока гальванических элементов от времени для разных значений влажности материала при прочности R 4,3 МПа) на фиг.З графики изменений тока гальванических элементов от времени для разных значений влажности материала при прочности R 5,9 МПа. Способ осуществляется следующим образом. В выработанном пространстве по вертикали располагают электроды, например, из железа 1 и алюминия 2, которые Б щелочнбй среде закладочного раствора образуют гальваническую пару. Электроды (азделены изолятором 3. Сигнал выводится к месту регистратора с помощью проводников 4. Размер электродов и расстояние между ними определяют, исходя из требуемой точности контроля слоистости массива, т.е. требуемого разрешения мощности слоев. Измерения осуществляют после заполнения выработанного пространства закладкой. С помощью переключjaramero устройства, например шагового искателя, последовательно подключают все элек роды к накопителю например электрическому конденсатору. Время считывания устанавливают равным At, (0,1-1) с. После однократного под ключения сигнал с накопителя, соответствующий сумме токов всех электродов, делят, например с помощью потенциометра на число электродов и коммутируют его с одним иэ входов сравнивающего устройства, Затем бегунок шагового искателя подключают к другому входу сравнивающего устройства. Время считывания оставляют прежним. На выходе сравнивающего устройства получают . сигнал, характеризующий отклонение прочности того слоя, где расположен электрод, подключенный в данный момент к сравнивающему устройству. Изменяют время считывания и уста навливают его равным At2 {5-10) Повторяют все операции и получают сигнал, характеризующий отклонение влажности того слоя, где располо,жен электрод, подк/оочеиный в данный момент к сравнивакяцему устройству. Экспериментальные исследования по установлению корреляционных зави fсимостей тока гальванических элементов от прочности и влажности -твердеющей закладки, проводились следующим образом. Приготавливалась бетонная смесь в расчете на 1 м следующего состав заполнитель - щебень Текелийского СЦК-1600 кг const, вода 400 кг const, варьировали цемент (марки 400) --230, 310, 390 кг. В формы 10-10 см заливаласьбетонная смесь, в каждой серии было 10 контрольных образцов. После заполнения форм закладочной смесью в ней размещали дв электрода из разных металлов (с раз ними электродными потенциалами-.-, сталь-алюминий). Образцы хранились в {Разных влажностных условиях: в опилках, воде и ксмнатных условиях. Для данной серии и возраста бетонной закладки замеряли изменение тока со временем гальванической пары и соответствующую ей прочность путем раздавливания образцов на прессе и влажность - вырушиванием до по стоянного веса. Построено семейство кривых, характеризу|ащих изменение т ка гальванической пары во времени. На фиг.2 дан график изменения тока гальванической пары от времени для разной прочности Закладки и W 13%. В результате можно сделать вывод, что для образцов, имеющих одинаковую влажность и отличающизР ся по прочности, характерноизменение начального значения тока 1ф. Пр этом с увеличением прочности началь ное значение тока уменьшается . Из этого же графика видно, что углы наклона ot кривых к оси времени изменяются идентично. На фиг.3-5 даны графики изменения тока гальванического элемента от времени для разных значений влажности материала. Можно сделать вывод, что для образцов, имеклцйх одинаковую прочность и отличающихся по влажности, является характерным изменение угла наклона кривых к оси времени. Амплитуды токов при этом изменяются незначительно. Таким образом, измеряя количество электричества, поступающее от гальванических элементов в первоначальный момент времени после подключения нагрузки, можно накапливать информацию о прочности слоев закладки, а измеряя количество электричества за интервал врет«1ени от момента подключения нагрузки до времени, , когда угол наклона кривой к оси времени приближается к нулю, можно накапливать йнфо 1ацию о влажности.. . Установлеиный интервдл времени At (0,1-1) с изменяется в зависймрсти от сопротивления нагрузки гальванических эл лентов и 1 ограничен с одной ст ороны внутренним сопротивлени1ем гальванического элемента (при значениях At, i 0,1 с мощность полезного сигнала существенно снижается), с другой - погрешностью, возиика1Ю,щей за счет влияния влажности за1 Ладочного материала. Например, если (фиг.З) мы возьмем Atj 0,1-0,2 с, то в накопителе накопится одинаковое количество электричества и для двух образцов закладки получим одинаковую Прочность ,8 МПа для W,, 13%, Wyv 14,5%. Если же мы возмём at 5 с, то в «акопителе накопится равное количество электричества, т.е. появится погрешность иэме-г рения.. Интервал времени At2 (S-lO) должен быть ограничен, исходя из кривых фиг.3-5, где видно, что полезная информация поступает от гальванических элементов до момента, когда угол . При окончательном .выборе интервала Atj учитывают- следующие факторы: с уменьшением At снижается информативность метода, с увеличением At2 возрастает погрешность измерения в накопителе количества электричества. Предлагаемый способ позволяет применить весьма простое устройство для его осуществления. Выход прибора ; может быть выполнен в виде переносного осциллографа, на экране которого можйсз наблюдать степень слоистости закладочного массива в ви

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА, заключающийся в из мерении электромеханических параметров отдельных слоев с помся1и ю 1 . к. :-.. . -. да СО оо ;о электродов гальванических элементов, о т л ич. ающ ийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, электроды располагают по высоте закладочного массива, измеряют количество электричества гальванических элементов за интервалы времени,Jkt,,l-l,0 с и At2