Способ контроля закладочного массива

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

tgUI

РЕСПУБЛИК

3(5п 6 01 И 27/52 е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е гу

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Д (21) 3318408/18-25 (22) 15.07.81 (46) 23.03 ° 83. Бюл. 9 11 (72) В.A.Èåëüíèêoâ, P.Н.Джумабаев, Л.Э.Блеч и Г.A Ашнмов (71) Казахский политехнический ин ститут нм. В.И.Ленина и Текелийский свинцово-цинковый комбинат им.50-летия Октябрьской революции (53) 543.. 257 (088. 8) (56) 1. Байконуров О.A. Исследование прочности бетонной закладки при разработке Джезказганского месторождения. — Сб. Разработка месторождения полезных ископаемых .

Алма-Ата,. 1981, вып. 7, с.141-146.

2. Патент СшА Р 3791792, кл. G Ol N 27/46, 1977 (прототип). (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛИ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА, заключаюа1ийся в измерении электромеханических параметров отдельных слоев с помощью

„.SU„„1006989 А электродов гальванических элементов, о т л и ч.а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, электроды располагают по высоте закладочного массива, измеряют количество электричества гальванических элементов за.интервалы времени Щ 0,1-1,0 с и

Ы = (5-10)а „находят усредненное значение количества электричества,. поступаюшего от одного гальваннчес .кого 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 эа те же интервалы времени, причем измерения в,первам интервале времени характеризуют слоистость по прочности, а во втором — по влажности. г

1006989

Изобретение предназначено для контроля за качеством твердеющих закладочных массивов при подземной разработке месторождений и может найти применение в горной промышленности

Одним из основных параметров твердеющего закладочного массива яв" ляется его однородность. В практике реальный закладочный массив имеет неоднородную. — слоистую структуру. 10

В связи с тем, что угол растекания раскладочного раствора в выработанном пространстве находится в пределах 0-6Е, слоистость закладочных массивов носит ярко выраженный 15 горизонтальный характер. В слоях меняются физико-механические свойства твердеющего материала, главное из которых — прочность и влажность ма, териала-закладки. Из практики из- 20 вестно, что усредненная прочность определяется прочностью мощных слоев, где обеспечивается нормативная прочность. Задачей,контроля, является выявление слоев слабой прочности, 25 так как именно по таким слоям .при системе горизонтальных слоев с нисходящей выемкой может произойти отрыв закладочной массы. Такие отрывы влекут за собой тяжелые по-. ЗО .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 материале. При сжатии вода создает реакцию,40 нагрузке, при растяжении эта Положительная реакция отсутствует.

Известен способ контроля слоистос-" сти закладочного массива, который 45 заключается в выбуривании кернов и определении их прочности путем раэдавливания на прессе (1 .

Этот способ не позволяет получить 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/см2 керн извлечь не удается и метод оказывается неприемлемым, Наиболее близким техническим решением является способ контроля закладочного массива, заключающийся в измерении электрохимических парамет- 60 .ров с помощью электродов гальванических элементов g2).

Известный способ характеризует усредненные физико-механические свойства массива и с его помощью не- 65

1 возможно оценить слоистость закладоч-, > ного массива.

Целью изобретения является рас-, ширение функциональных возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля закладочного массива, заключающемуся 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 ht <= (О, 1-1) с и Ь t>= (5-10) @t ai находят усредненное значение количества электричества, поступающее от одного гальванического элемента для каждого интервала времени,a c} 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 характери.зуют слоистость по прочности, а во втором — по влажности.

На фиг.1 показана схема осущест- вления способа размещения электродов в закладочном массиве; на фиг.2 - графики изменения тока гальванических элементов во времени для разных прочностей закладки для W 13%у на фиг.3 — графики изменения тока гальванических элементов от времени для разных значений влажности материала при прочности R = 0,8 МПа; íà фиг.4 — графики изменений тока гальванических элементов от времени для разных значений влажности материала при прочности R = 4,3 МПау на фиг.5— графики изменений тока гальванических элементов от времени для разных значений влажности материала при прочности R = 5,9 ИПа.

Способ осуществляется следующим образом.

В выработанном пространстве по вертикали. располагают электроды, например, из железа 1 и алюминия 2, которые в щелочной среде закладочного раствора образуют гальваническую пару. Электроды разделены 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, 1 1006989

65. С помощью переключающего устройства, например шагового искателя, последовательно подключают все электроды к накопителю например электрическому конденсатору. Время считывания устанавливают равным д „ = (0,1-1) с. После однократного подключения сигнал с накопителя, ñooòветствующий сумме токов всех электродов, делят, например, с помощью потенциометра на число электродов и коммутируют его с одним из 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 сравнивакицему устройству..

Изменяют время считывания.и устанавливают его равным-Dt>=(5-10)

Повторяют все операции и получают сигнал, характеризующий отклонение влажности того слоя, где располо,жен электрод, подключенный в данный . момент к сравнивающему устройству.

Экспериментальные исследования по установлению корреляционных зави симостей тока гальванических злеГ ментов от прочности и влажности .твердеющей закладки, проводились следующим образом.

Приготавливалась бетонная смесь в расчете на 1 м следующего состава: заполнитель — щебень Текелийского

СЦК-1600 кг = const, вода 400 кг =

= const, варьировали цемент (марки

400) — 230, 310, 390 кг. B формы

10. 10 см заливалась бетонная смесь, в каждой серии было 10. контрольных образцов. После заполнения форм закладочной смесью в ней размещали два .электрода из разных металлов (с раз-. ными электродными потенциалами::, сталь-алюминий). Образцы хранились в фазных влажностных условиях: в опилках, воде и комнатнйх 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 — вьк;ушиванием до постоянного веса. Построено семейство кривых, характеризующих изменение тока гальванической пары во времени.

На фиг.2 дан график изменения тока гальванической пары от времени для разной прочности закладки и

М = 13%. В результате можно сделать вывод, что для образцов, имеющих одйнаковую влажность и отличающих-— ся по прочности, характерйо изменение начального значения тока. Т . При этом с увеличением прочности начальное значение тока уменьшается . Иэ этого же графика видно, что углы наклона d, 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, имеющих одинаковую .прочность и отличающихся по влажности, является характерным изменение угла наклона кривых к осн времени. Амплитуды токов при этом изменяются незначительно.

15 Таким образом, измеряя количество электричества, поступающее от гальванических элементов в первоначальный момент времени после подключения нагрузки, можно накапливать

2О информацию о прочности слоев закладки, а измеряя количество электричества эа интервал времени от момента подключения нагрузки до времени,,когда угол наклона кривой к оси времени приближается к нулю, можно накапливать информацию о влаж" ности. установленный интервал времени

ht = (0,1-1) с изменяется в завыснмо1 сти от сопротивления нагрузки гальванических элементов и ограничен с одной стороны внутренним сопротивлением гальванического элемента (при значениях -nt,40,1 с мощность полезного сигнала существенно снижается), с другой - погрешностью, возникают ей за счет влияния влажности заКЛадочного материала:. Например, если. (фиг.3) мы.возьмем Bt 0,1-0,2 с, то в накопителе накопится одинако40 вое количество электричества и для двух образцов закладки получим одинаковую прочность R =R2 †-0,8 МПа для 7

М, = 13%, И = 14,5%. Если же мы возмем yt = 5 с, то в накопителе нако45 пится равное количество электричества, т .е. появится погрешность измерения.

Интервал времени д 2= (5=10) и t<

1 должен быть ограничен, исходя из кривых фиг.3-5, где видно, что полезная информация поступает от гальванических элементов до момента, когда угол oL 0. При окончательном .выборе интервала д 2 учитывают,следующие факторы: с уменьшением pt информативност увеличением. ht> возрастает погреш- . ность измерения в накопителе количества электричества.

Предлагаемый способ позволяет применить весьма простое устройство для его осуществления. Выход прибора может быть выполнен в виде переHocHoro осциллографа, на экране которого можно наблюдать степень сло- . истости закладочного массива в виl006989

Фиг.2

Фиг.5

Фиг.4

ВНИИПИ Заказ 2128/66 Тираж 871 Подписное филиал ППП "Патент",г,ужгород,ул.Проектная,4 де отклонений от среднего, отклонения ниже среднего характеризуют понижение прочности закладки в слое, отклонения выше среднего - повышение прочности в слое, а ширина отклонения будет характеризовать относительную мощность слоя.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с большой оперативностью контролировать слоистость массива.

Внедрение способа на рудниках. позволит повысить безопасность гор-, них .работ. Кроме того, совершенствование технологии закладочных работ благодаря данному способу конт, роля будет способствовать снижению раэубоживания руды закладкой.

Внедрение предлагаемого. способа в производство позволит получить экономический эффект порядка, 50 тыс.руб. на подземном руднике

10:средней производительности, применяющем системы разработки с закладкой выработанного пространства.