Устройство для контроля сжимающих напряжений в бетонной или железобетонной крепи горных выработок Советский патент 1985 года по МПК E21C39/00 E21D11/00 

Изобретение относится к горнодобы вающей промышленности, а именно к дискретным средствам контроля за состоянием монолитных бетонных и жел зобетонных крепей горных выработок. Цель изобретения - повышение наде ности контроля напряжений. На фиг. 1 показано устройство, о щий вид; на фиг. 2 - электрическая схема подключения устройства к региср ,рирующему прибору; на фиг. 3 - устр ство для настройки. Устройство для контроля напряжен состоит из двух круглых плит - верх ней 1 и нижней 2, стянутых винтами (не показаны). Посередине верхней плиты 1 выполнена проточка 3, изоли рованная с помощью плоского 4 и цилиндрического 5 изоляторов. Нижняя плита 2 имеет центральное сквозное отверстие. При зтбм чувствительный элемент вы полнен из металлической пластины 6 шарика 7, которые размещены по отнош нию друг к другу с зазором, заданным тарировкой, а для гидроизоляции устройства отверстие в верхней плите 2 закрыто пробкой 8, а в пазе верхней плиты на ко-нтакте с нижней 2 плитой расположена резиновая прокладка 9. Для устранения влияния на устройств бокового давления его боковая повер ность изолирована от бетона при помощи крльца 10 из пористого материа Пластины 1 и 2 устройства выполнены из нержавеющего материала, например стали, причем их рабочие поверхности, наружные и внутренние, отработаны до 10-11 класса шероховатости, что повышает точность и объективность получаемой информации. Электрическая схема устройства (фиг. 2) включает регистрирующий прибор 11 с контактом 6, одновременно являющийся антенной для помех, удлиняющлто RC-цепочку 13. Последняя служит для плавного наблюдения за . процессом срабатывания устройства. В качестве регистрирующего прибора использован осциллограф или генерато с высокоомным входом. Электрическое питание устройства для контроля его работы осуществляется в результате влияния на привод 12, соединяющий устройство с регистрирующим прибором электромагнитных волн промьшленной частоты, которые для радиоприемных установок и многих измерительных устройств являются помехами. Устройство работает следующим образом. При проходке выработок закладывают устройство в монолитную бетонную или железобетонную крепь. При изменении напряжений в крепи в плоскости расположения устройства от исходного значения до величины О шарик 7 приближается к контакту 6. При определенном пороговом усилии он касается его. При этом возникает короткое замыкание в электрической цепи, отмечаемое регистрирующим прибором 11 плавным уменьшением помех до полного их исчезновения на трубке осциллографа или уменьшением и срывом генерации на приборе генератора благодаря их высокоомным входам и КС-цепочке. Поскольку токи наводок очень малы, а вход приборов 11 высокоомный, то не происходит электрической эрозии шарика 7 и контакта 6, что обеспечивает надежные и четкие, практически без ошибок, показания устройства в целом. I „ „ , Настройка устройства производится на прессе с помощью специального приспособления, схема которого приведена на фиг. 3. Приспособление включает микрометрический винт1Д, прикрепленный к станине пресса, и термоэлемент 15 со спиралью 16. Термоэлемент одним концом упирается в шарик 7,устройства, а другим в микрометрический винт. Нагрузив устройство усилием Р, равным пороговому значению, шарик 7 вначале продвигают при помощи микрометрического винта. Когда расстояние между шариком и контактом сокращается до 0,020,06 мм, вращение винта прекращают и включают спираль 16. При нагревании термоэлемент 15 удлиняется и плавно проталкивает глубже тарик. Момент касзния шарика с контактом фиксируется при помощи регистрирующего прибора 1 1 . После разгрузки устройства шарик приобретает относительно контакта положение, соответствзтощее пороговому усилию. Предлагаемое устройство контроля сжимающих напряжений может найти широкое применение на шахтах Донецкого бассейна, Кузбасса, Воркуты и рудниках Норильского ГМК. В качестве примера конкретного использования устройства рассмотрим возможное применение его на рудниках Норильского ГМК. На руднике Таймырский при проходке глубоких шахтных стволов на заданной глубине в сильнотрещиноватых габбродолеритах за опалубку устанавливают рамку, в которой размещены несколько предлагаемых устройств. Поскольку эти устройства относятся к категории приборов дискретного типа, то каждый из них настроен на определенные чины сжимающихнапряжений, перекрывающие ожидаемый диапазон нагрузок на крепь ствола. с устройствами ориентируют перпендикулярно возникновению максимальных сжимающих напряжений и раскрепляют ее. Затем возводят железобетонную крепь ствола, а провода от контактных пластин устройств выводят на сопряжение с горизонтом 1050 м. Так как второй контакт устройства - шарик имеет электрический контакт с плитами, то он является заземленным и от него вывода не требуется. На горизонте 1050 м подключают регистрирующий прибор через RC-цепочку к выводам устройств и периодически производят измерения. Со временем крепь йтвола нагружается, и при достижении определенных пороговых значений устройст они начнут срабатывать. Зная величины настройки устройства, судят о действующих напряжениях в крепи ствола. В данном случае ни длина проводов, ни действующие помехи не влияют на точность и надежность срабатывания устройств. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет с высокой надежностью контролировать сжимающие напряжения в крепи, не прибегая к сложной регистрирующей аппаратуре и чувствительным элементам с ферромагнитным прет образователями, которые со временем изменяют свои свойства. Кроме того, устройство просто в исполнении, так как не содержит сложных преобразователей. Изменяя Контактные условия между плитами, можно широко варьировать жесткость устройства. Последнее обстоятельство имеет немаловажное значение при измерении в таких сложных средах как бетон. Устройство отличается высокой надежностью и достоверностью Получаемой информации. Для его питания не нужны широко распространенные источники питания, так как для контроля срабатывания используются электромагнитные промышленные волны, являющиеся промышленными атмосферными помехами, а соответствующее подключение устройства к регистрирующему прибору исключает электрическую аэрацию контактов.

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СЖИМАЮП1ИХ НАПРЯЖЕНИЙ В. БЕТОННОЙ ИЛИ ЖЕЖЗОБЕТОННОЙ КРЕПИ ГОРШХ ВЫРАБОТОК, содержащее корпус, выполненный из двух пластин, чувствительный элемент, размещенный внутри, корпуса и подключенный к регистрирующему прибору, отличающееся тем, что, с целью повышения-надежности контроля напряжений, пластины жестко скреплены междУ собой и в од- . ной из них выполнена центральная проточка с изолирунмдим слоем, а в другой - сквозное центральное отверстие, при этом чувствительный элемент размещен в центральных проточке и отверстии пластин. 2. Устройство по п. 1, о т л и(Л чающееся тем что чувствительный элемент выполнен из металлической пластины и шарика, которые размещена по отношенмо друг к другу с зазором, заданным тарировкой.

7777777

ппш

Ф{1Л,1