Способ оценки герметичности гидростоек шахтной крепи Советский патент 1982 года по МПК E21D15/16 

1

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля герметичности шахтных гидростоек.

Известен способ контроля герметичности стоек крепи в шахтных условиях, включающий распор гидростойки между почвой и кровлей, определение падения давления в поршневой полости гидростойки после распора до давления ниже срабатывания предохранительного клапана, затем возвращение поршня цилиндра в исходное положение 1.

Известен также способ оценки герметичности гидростоек шахтной крепи, при котором распирают гидростойки от гидромагистрали, отключают гидростойки от гидромагистрали, измеряют перемещение щтока относительно цилиндра и определяют скорость движения штока 2. Недостатком известных способов оценки герметичности стоек является то, что они не исключают влияния воздействия боковых пород в период замеров.

Цель изобретения - повышение эффективности оценки герметичности гидростоек путем исключения влияния воздействия боковых пород в период замеров.

Поставленная цель достигается тем, что производят повторный распор гидростоек от гидромагистрали, при этом регистрируют перемещение штока относительно цилиндра в процессе повторного распора и сразу

5 после отключения гидростойки от гидромагистрали, а скорость просадки штока гидростойки вследствие ее негерметичности определяют как разность между скоро.стями перемещения штока до и после отключения гидростойки от гидромагистрали.

На фиг. 1 представлена схема работы стойки в режиме заданной нагрузки; на фиг. 2 - график изменения давления в рабочей полости гидростойки в режиме заданной нагрузки; на фиг. 3 - то же, перемещений штока гидростойки; на фиг. 4 - схема работы гидростойки в режиме ее упругого взаимодействия с боковыми породами; на фиг. 5 - график изменения давления в рабочей полости гидростойки в режиме ее упругого взаимодействия с боко20выми породами; на фиг. 6 - то же, перемещений щтока; на фиг. 7 - схема работы гидростойки при пластическом вдавливании ее оснований в боковые породы; на фиг. 8 - график изменения давления в

рабочей полости в режиме пластического вдавливания оснований; на фиг. 9 - то же, перемещений штока.

Гидростойка (фиг. 1, 4 и 7) имеет цилиндр 1, поршень 2, шток 3, верхнее основание 4, опирающееся на кровлю горной выработки 5, нижнее основание 6, опирающееся на почву горной выработки 7, и трубку 8 с краном 9, соединяющую рабочую полость 10 гидродилиндра с гидромагистралью, откуда поступает рабочая жидкость под пост.оянным давлением. Утечки рабочей жидкости могут быть схематически представлены как ее выдавливание между поршнем 2 и стенками цилиндра 1. Упругое сжатие боковых пород при распоре гидростойки схематически представлено введением в систему гидростойка-боковые породы упругого элемента 11, а ползучесть боковых пород - элементом 12 вязкости (поршень выдавливает вязкую жидкость изцилиндра).

Работа гидростойки при постоянной наггрузке, равной сопротивлению гидростойки, после ее повторного распора от гидромагистрали (фиг. 1-3).

Линия 13 изменения давления рабочей жидкости р в рабочей полости 10 гидростойки идет в этом случае параллельно оси времени, так как давление в рабочей полости остается неизменным и при подаче жидкости из магистрали в интервале времени ОХ и после отключения стойки от гидромагистрали (интервал ХВ). Перемещения штока гидростойки (линия 14) являются результатом совместного влияния утечек рабочей жидкости (линия 15) и ее притока из гидромагистрали (линия 16). При постоянной нагрузке на гидростойку приток рабочей жидкости из гидромагистрали равен ее утечкам из-за негерметичности, поэтому линия 14 идет параллельно оси времени.

После отключения гидростойки от магистрали в момент X приток жидкости в рабочую полость 10 прекращается, линия 16 идет параллельно оси ОВ, а итоговая скорость перемещения штока (линия 14) соответствует скорости просадки штока из-за утечек рабочей жидкости (линия 15, фиг. 3). Скорость просадки вследствие утечек можно найти как разность измеренных скоростей перемещений щтока слева и справа от точки X:

УЛ.УП. о - (Vy.) V.

где Ул. - скорость перемещений Штока в последний момент повторного распора;

Vp -скорость перемещений щтока непосредственно после окончания распора;

VM - скорость проСадок штока вследствие негерметичности. При упругом взаимодействии гидростойки с упругим элементом 11 (фиг. 4-6)повторный распор гидростойки приводит к нарастанию давления в ее рабочей полости до р| (в интервале АО) с одновременным сжатием упругого элемента. По достижении давления PI и продолжающемся распоре (интер

вал ОХ) утечки жидкости (линия 15) компенсируются ее дополнительным притоком из магистрали (линия 16), поэтому шток 3 остается неподвижным (линия 14). В момент X прекращения распора приток жидкости из магистрали прекращается и остается только влияние утечек жидкости. Но скорость утечек не остается постоянной, как это было при неизменной нагрузке (фиг. 3), а по мере утечек уменьщается из-за падения давления рабочей жидкости в полости

10 вследствие снижения нагрузки, создаваемой на стойку упругим элементом 11 по мере просадки щтока в интервале ХВ. Поэтому линия 14 фактических перемещений щтока постепенно отклоняется от прямой 17. Расчеты показывают, что с уменьщением интервала времени At после прекращения распора в точке X скорость фактических перемещений штока приближается к скорости просадки штока из-за утечек при неизменном давлении жидкости в гидро5 цилиндре, поэтому

Itm Vn. - У.,откуда . О - (- Vy,

At- О

т. е. скорость просадки штока из-за утечек при упругом взаимодействии стойки с боковыми породами также можно найти как разность измеренных скоростей перемещеJ НИИ штока перед моментом прекращения распора и сразу после него.

При вязкопластическом вдавливании оснований гидростойки в боковые породы (фиг. ) постоянное давление рабочей

0 жидкости в полости 10 в интервале ОХ сопровождается вдавливанием оснований стойки в боковые породы с постоянной скоростью УВД., характеризуемой углом наклона линии 14 фактических перемещений щтока к оси времени в интервале ОХ. .Притоком

5 жидкости из гидромлгистрали (линия 16) в этом случае компенсируются как утечки (линия 15), так и выдвижение штока из-за вдавливания оснований гидростойки в боковые породы. После прекращения распора

0 в момент X компенсация утечек и перемещений поршня 2 вследствие вдавливания оснований в боковые породы прекращается. Дальнейшее вдавливание продолжается под действием упругой энергии сжатия par бочей жидкости в рабочей полости 10 гид5 ростойки. Давление в полости 10 в интервале ХВ с течением времени падает. Поэтому линия перемещений штока 14 не только отклоняется под влиянием утечек от прямой OZ, по которой происходило бы дальнейшее

движение штока из-за вдавливания при постоянной нагрузке, но и отклоняется от прямой 17, проведенной относительно прямой OZ для условия неизменной скорости утечек. Фактически линия 14 в интервале ХВ будет иметь вид кривой, отклоняющейся от прямой 17 по мере падения давления в рабочей полости гидростойки. По мере сокращения интервала времени At после прекращения распора в точке X отклонение кривой 14 от прямой 17 уменьшается, поэтому

,,..

где VBU. скорость вдавливания оснований гидростойки в бокрвые породы при давлении распора р, в рабочей полости стойки. Таким образом, в режиме ползучести пород под основаниями гидростойки скорость просадки штока из-за негерметичности также можно найти как разность измеренных скоростей перемещения штока перед моментом прекращения распора УЛ. и сразу после него Vn,, так как

Уи.

Уч

Vw. V..j-(y

M-l v, v

в реальных условиях взаимодействие гидростойки с боковыми породами можно представить как сочетание трех рассмотренных режимов работы стойки, поэтому скорость утечек рабочей жидкости всегда можно найти как разность измеренных скоростей перемещений штока гидростойки перед моментом прекращения повторного распора и непосредственно после него.

Использование изобретения позволяет проводить оценку герметичности гидростойки без нарушения режима ее работы, а также сократить время измерений по каждой стойке.

Формула изобретения

Способ оценки герметичности гидростоек шахтной крепи, при котором .распирают гидростойки от гидромагистрали, отключают гидростойки от гидромагистрали, измеряют перемещение штока относительно цилиндра и определяют скорость движения штока, отличающийся тем, что, с целью

повышения эффективности оценки герметичности гидростоек путем исключения влияния воздействия боковых пород в период замеров, производят повторный распор гидростоек от гидромагистрали, при этом регистрируют перемещение штока относительно цилиндра в процессе повторного р аспора и сразу после отключения гидростойки от гидромагистрали, а скорость просадки штока гидростойки вследствие ее негерметичности определяют как разность между

скоростями перемещений штока до и после отключения гидростойки от гидромагистрали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 720167, кл. Е 21 D 15/46, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 622983, кл. Е 21 D 15/16, 1975 (прототип).

fc. /

иг.2