Устройство для определения сопротивляемости пород резанию

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения сопротивляемости угля и горных пород резанию рабочим инструментом исполнительных органов горных машин. Технический результат направлен на обеспечение безотрывного движения резца и поддержание квазипостоянного напряжения перед резцом в вершине магистральной трещины. Устройство содержит головку с резцом, закрепленным на держателе, и приводной винт с гайкой. Головка с резцом выполнены с возможностью их перемещения по закрепленным на раме направляющим, при этом головка выполнена с цилиндрическим углублением. В углублении головки с одного конца расположена спиральная пружина сжатия, снабженная датчиком, регистрирующим усилии сжатия пружины. Второй конец пружины размещен в углублении упорной шайбы с возможностью упора в торец винта. Винт установлен в опоре, закрепленной на направляющих, с возможностью его взаимодействия с соответствующей нарезкой опоры при вращении винта автоматизированным приводом. 2 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения сопротивляемости горных пород резанию рабочим инструментом исполнительных органов горных машин.

Известно устройство для определения сопротивляемости угля и пород резанию, где резание пород осуществляется путем приложения к резцу силы посредством груза постоянной массы через рычаг, установленный на оси перпендикулярной плоскости резания, а показатель сопротивляемости породы резанию рассчитывают из отношений веса груза и скорости резания к толщине срезаемой стружки, учитывая постоянные коэффициенты, зависящие от размеров плеч рычага (SU 1696697 A1 07.12.91 Бюл. №45).

Недостатками указанного устройства являются:

- заданное изменение усилия резания из-за постоянной массы груза и изменяющегося плеча рычага;

- сопротивляемость породы резанию зависит от коэффициентов, характеризующих размеры плеч рычага;

- способ не учитывает при резании свойство пород разрушаться циклично с возникновением магистральных трещин с переменной скоростью.

Известно устройство для определения сопротивляемости известняков резанию, содержащее переносную раму, суппорт с резцом и самозаписывающее устройство (SU 278600, 13.09.1972, Бюл. №27).

Недостатком этого устройства является то, что скорость движения резца задается ручным приводом и значительно меньше скорости распространения магистральной трещины, то есть не обеспечивает безотрывное движение резца.

Известно устройство для определения сопротивляемости горных пород резанию, содержащее опоры с анкерными зажимами и двумя шарнирным подвесам, режущую головку с двумя соосными штангами, одна из которых размещена с возможностью осевого перемещения в одном из шарнирных подвесов, а вторая выполнена полой, чувствительный элемент, гайку, установленную с возможностью вращения во втором шарнирном подвесе, приводной винт, связанный с второй штангой шпоночным соединением, резец. укрепленный в головке с возможностью перемещения перпендикулярно оси штанг (SU 1837107 A1, 30.08.1993, Бюл. №32).

Недостатком этого устройства является то, что не обеспечивается постоянный контакт резца с забоем.

Известен прибор для определения сопротивляемости горных пород резанию, включающий корпус, резец, эксцентрик, установленный с возможностью взаимодействия с резцом, винт, стакан, пружину, установленную в стакан, и записывающее устройство (SU 899945, 23.01.1982, Бюл. №3).

Недостатком этого устройства является то, что имеется опасность заклинивания резца.

Известно устройство для определения сопротивляемости горных пород резанию, содержащее головку с резцом, приводной винт с гайкой, опоры и чувствительный элемент (SU 1550134, A1 15.03.90, Бюл. №10), принятое за прототип.

Недостатком данного устройства является то, что при осуществлении среза скорость движения резца меньше скорости распространения магистральных трещин, поэтому невозможно обеспечить квазипостоянное напряжение в массиве перед резцом.

Технический результат изобретения заключается в том, что головка с резцом выполнены с возможностью их перемещения по закрепленным на раме направляющим, ориентированным вдоль поверхности забоя, при этом головка выполнена с цилиндрическим углублением со стороны, противоположной направлению режущей кромки резца, с ориентацией его параллельно поверхности забоя, с размещением в углублении головки одного конца спиральной пружины сжатия, снабженной датчиком регистрирующим усилии сжатия пружины, второй конец пружины размещен в углублении упорной шайбы с возможностью упора в торец винта, при этом винт установлен в опоре, закрепленной на направляющих, с возможностью его взаимодействия с соответствующей нарезкой опоры при вращении винта автоматизированным приводом.

Сущность технического решения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 и фиг.2 изображено устройство для определения сопротивляемости угля и горных пород резанию, главный вид и разрез А-А.

Устройство включает горизонтальные направляющие (рельсы) 4, установленные на станине 14. В направляющих может совершать продольные движения с малым коэффициентом трения головка 3. На направляющих жестко крепится опора 10. В опоре выполнено отверстие с резьбой, в которую ввинчивается винт 11 с зубчатым колесом 12. Колесо 12 приводится во вращение приводом 16. Винт торцом упирается в упорную шайбу 7. С противоположной стороны к шайбе крепится одним концом пружина 6, другой конец пружины опирается на чувствительный элемент 8, встроенный в углубление головки 3. Спиральная пружина 6 выбирается таким образом, чтобы усилие соприкосновения ее витков было больше, чем ожидаемого усилия резания, а ход пружины до соприкосновения ее витков был больше длины продольной трещины в породе за единичный скол. К чувствительному элементу 8 присоединяется вторичный прибор 9 (динамометр) с устройством 15 для непрерывной регистрацией сил резания. К головке фланцами крепятся оси колес 13, которые перекатываются по направляющим (рельсам) 4. В головке 3 предусмотрено отверстие под резцедержатель 2, в который устанавливается резец 1.

Принцип работы заключается в следующем. При включении привода 16 крутящий момент передается на цилиндрическое колесо 12 и винт 11. Винт соединен с цилиндрическим колесом посредством шлицевого соединения, при этом винт может перемещается в осевом направлении, так как резьбовым концом соединен с винтовой нарезкой опоры 10, жестко закрепленной на станине 14. При вращении и осевом перемещении винт сжимает пружину 6, которая накапливает потенциальную энергию. С увеличением степени сжатия пружины повышается усилие на винте, когда усилие превысит сопротивление породы резанию, начнется процесс резания породы резцом 1. В процессе резания используется энергия как от привода 16, так и потенциальная энергия, запасенная пружиной 6 при ее упругой деформации. Так как резец закреплен в головке, установленной на направляющих (рельсах) 4, то он может совершать только продольные движения вдоль станины 14. В процессе резания в подрезцовой зоне угольного блока образуются магистральные трещины. Так как пружина обладает достаточно большой жесткостью и сила трения между направляющими 4 и колесами 13 мала, то скорость резца будет близкой или равна скорости распространения магистральной трещины. Поэтому в момент начала роста магистральной трещины со скоростью, большей, чем скорость осевого перемещения винта 11, сопротивление резанию начинает уменьшаться, что вызывает ускорение движения резца, обеспечиваемое энергией, накопленной сжатой пружиной. Изменение сил резания объясняется изменчивостью сил трения и сопротивления резанию. Силы резания отражаются регистрирующим прибором 9 и фиксируются устройством непрерывной записи сил резания 15. Сопротивляемость резанию определяется отношением силы резания к толщине среза.

Технический результат достигается тем, что пружина устройства при своем сокращении запасает потенциальную энергию, распрямление пружины ускоряет движение резца, обеспечивает постоянный контакт резца с массивом и поддержание квазипостоянного напряжения перед резцом в вершине магистральной трещины. Процесс резания с постоянным силовым воздействием уменьшает потребление энергии на такие стадии процесса резания, как зачистка и дробление, и позволяют получить более точные измерения.

Устройство для определения сопротивляемости пород резанию, содержащее головку с резцом, закрепленным на держателе с возможностью его взаимодействия с предварительно подготовленным в забое вырезом породного массива заданной глубины, и приводным винтом с гайкой, отличающееся тем, что головка с резцом выполнены с возможностью их перемещения по закрепленным на раме направляющим, ориентированным вдоль поверхности забоя, при этом головка выполнена с цилиндрическим углублением со стороны, противоположной направлению режущей кромки резца, с ориентацией его параллельно поверхности забоя, с размещением в углублении головки одного конца спиральной пружины сжатия, снабженной датчиком, регистрирующим усилии сжатия пружины, второй конец пружины размещен в углублении упорной шайбы с возможностью упора в торец винта, при этом винт установлен в опоре, закрепленной на направляющих, с возможностью его взаимодействия с соответствующей нарезкой опоры при вращении винта автоматизированным приводом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния горного массива. Технический результат направлен на повышение длительности определения изменений напряженного состояния горного массива в окрестностях выработок в ходе непрерывных мониторинговых акустико-эмиссионных измерений перемещения вглубь массива зоны опорного давления.

Изобретение относится к лабораторному моделированию в геофизике с применением электрогидравлического, программно управляемого пресса и может быть использовано для исследований процессов разрушения горных пород с целью отработки методик и алгоритмов прогнозирования сейсмической опасности в природных массивах.

Изобретение относится к исследованию механических свойств горных пород. Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства без ухудшения его характеристик, с возможностью реализации устройства на базе токарного станка с незначительной переделкой.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при текущем прогнозе выбросоопасности угольных пластов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности определения выбросоопасных зон в угольных пластах.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения газоносности пласта, динамики давления и температуры выделяющегося из угля газа в изолированном объеме при различных значениях остаточной газоносности и сорбционной метаноемкости.

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи в месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал.

Изобретение относится к горному делу, используется для прогноза и контроля разрушения массивов горных пород при изменении их напряженно-деформированного состояния.

Изобретение относится к механическим испытаниям горных пород и материалов, имеющих хрупкий характер разрушения, и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях.

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, и предназначено для исследования режимов бурения горных пород. Техническим результатом является повышение точности измерения режимных параметров бурения за счет возможности независимого приложения к отрезку буровой штанги с буровым инструментом крутящего момента, усилия подачи, импульсов крутящего момента и импульсов осевого усилия.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для повышения эффективности увлажнения краевых зон угольных пластов в целях борьбы с внезапными выбросами угля и газа путем оперативного и надежного определения влажности угольного пласта при увлажнении.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для оценки напряженно-деформированного состояния участка массива горных пород путем регистрации импульсного излучения электромагнитных колебаний. Технический результат - повышение точности и достоверности прогноза динамического разрушения горных пород, а также снижение трудоемкости и повышение технологичности измерений. Способ включает измерение в выработке максимальных амплитуды и активности электромагнитного излучения (ЭМИ) на порогах регистрации выше уровня фона ЭМИ. В диапазоне амплитуд от нулевого отсчета до максимального вычисляют параметр A как логарифмическое среднее распределения пиковых амплитуд импульсов. Все значения амплитуд указанного диапазона разбивают на 10 неравных порогов в логарифмической прогрессии с шагом, кратным log2. Строят гистограмму распределения сигналов в двойных логарифмических координатах. На основе этой гистограммы рассчитывают параметр В как оценку скорости нарастания пиковых амплитуд импульсов выше порогового уровня. Строят графики зависимостей значений параметров A(xi) и B(xi) от положения точки наблюдения xi на профиле выработки, а также графики градиентов функций этих параметров. Устанавливают критические величины параметров Aкр и Bкр и их суммарную критическую скорость изменения. Удароопасными считают те участки, в которых одновременно выполняются хотя бы три из четырех неравенств. Устройство содержит последовательно соединенные датчик электромагнитного излучения (ЭМИ), предусилитель и усилитель, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок цифровой обработки с подключенным к нему блоком индикации, согласно изобретению, дополнительно снабжено фильтром низких частот, включенным в последовательную цепь между предусилителем и усилителем, последовательно включенными между усилителем и АЦП вторым фильтром низких частот и фильтром высоких частот, а также источником опорного напряжения, а в блок цифровой обработки включен быстродействующий цифровой сигнальный процессор, подключенный двусторонней связью к АЦП, соединенный также двусторонними связями с энергонезависимой памятью программ, флэш-памятью данных и USB-портом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для доставки датчиков в скважину. Способ состоит в том, что датчик и порция раствора для его тампонирования доставляются в скважину одновременно в специальной капсуле, причем порция тампонирующего раствора упаковывается в легко разрываемый пакет, который размещают в капсуле впереди датчика по ходу продвижения ее в скважину. После углового ориентирования датчика вблизи забоя скважины и тампонирования его путем вытеснения раствора из пластикового пакета под действием усилия, прикладываемого к датчику, доставочную капсулу извлекают из скважины. Устройство для осуществления заявляемого способа состоит из капсулы, имеющей форму цилиндра диаметром, соизмеримым с диаметром скважины. Продвижение доставочной капсулы в скважину производится с помощью доставочного жесткого стержня, неподвижно закрепленного одним концом к задней части капсулы и наращиваемого с другого конца с помощью разъемного жесткого соединения по мере подачи капсулы вглубь скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности доставки датчиков в скважины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. Техническим результатом является оптимизация процесса бурения скважины. Способ включает воздействие на горную породу и ее разрушение вращающимся и находящимся под нагрузкой индентором, определение показателей твердости с использованием величины прикладываемой нагрузки и площади контактной поверхности индентора. При этом измерения осуществляют непосредственно в процессе бурения в дифференциальной форме: механическую скорость бурения или время продолжительности определенного интервала глубины, изменением нагрузки на долото выравнивают значение скоростей или времен, измеряют в момент равенства скоростей или времен значение нагрузки на долото и определяют твердость горной породы по алгоритму. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород. Заявленное решение направлено на повышение достоверности контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород за счет улучшения отношения сигнал/шум информационно-измерительной системы. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля изменения напряженного состояния массива горных пород дополнительно вводятся блок управления, блок коммутации и блок временной селекции, при этом вход блока управления соединен с синхронизирующим выходом генератора, а выходы с блоком управления и с управляющими входами блоков временной селекции, причем каждый вход последующего блока временной селекции соединен с выходом предыдущего и соответствующим входом блока коммутации, а вход первого блока временной селекции соединен с приемными преобразователями, в то время как выход блока коммутации соединен с выходом анализатора спектра. 3 ил.

Изобретение относится к способам определения природных напряжений в массиве горных пород, которые используются в качестве граничных условий при расчете напряжений в горных конструкциях и элементах систем разработки для оценки их устойчивости. Технический результат заключается в повышении точности прогнозирования напряжений на нижние горизонты в будущем времени и при использовании результатов измерений в прошедшем времени на верхних горизонтах. Способ включает измерение напряжений в массиве горных пород за пределами зоны влияния очистных (горных) работ на различной глубине при использовании подземных выработок, построение графиков (зависимостей) изменения полученных главных напряжений с глубиной. Для повышения точности прогнозирования напряжений, в том числе и на глубине горизонта, каждое из главных напряжений разделяют на постоянную и переменную (пульсирующие) во времени составляющие. Получают зависимость изменения постоянных составляющих с глубиной, находят закономерность изменения переменных (пульсирующих) напряжений во времени, затем суммируют эти составляющие на требуемой глубине и в нужное время. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к лабораторным исследованиям механизма фильтрации жидкостей в трещиноватых горных породах, и может быть использовано при извлечении метана из угольных пластов с предварительным их гидроразрывом, а также в нефтедобывающей и газодобывающей отраслях и научных организациях. В модели трещиноватого горного массива, включающей щель между недеформируемыми блоками с закрепляющим материалом, согласно изобретению щелеобразующие поверхности блоков имеют ячеистую форму. Размеры ячеек соответствуют геометрии закрепляющих частиц и величине их вдавливания в деформируемый массив горных пород. Техническим результатом изобретения является повышение точности моделирования процесса закрепления трещин гидроразрыва и взаимодействия закрепляющего материала со стенками трещин в деформируемых породах за счет учета вдавливания частиц закрепляющего материала в стенки трещины исследуемого массива. 2 ил.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя. Предложен способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя, включающий проведение подготовительных выработок, отработку угольного пласта очистным забоем, бурение дегазационной скважины, герметизацию ее устья от рудничной атмосферы, измерение интенсивности газовыделения из скважины при ее переходе из зоны природной проницаемости пласта в зону опорного давления от очистного забоя. При этом скважину в неразгруженном массиве пласта бурят до границы опорного давления от противоположной выработки, а устье скважины герметизируют на глубину зоны опорного давления от выработки, из которой она пробурена. Причем протяженность зоны опорного давления от очистного забоя устанавливают по расстоянию между зонами начала пригрузки пласта и начала его разгрузки от горного давления.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Предложен способ прогноза местонахождения нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое, включающий проходку параллельных выработок на выемочном участке, проведение скважины в кровлю пласта и измерение концентрации метана по ее длине подвижным газоизмерительным зондом. При этом скважину в кровлю пласта проводят из сопряжения лавы с прилегающей воздухоотводящей выработкой в направлении выработанного пространства действующего выемочного участка до посадки непосредственной кровли на длину, равную шагу ее посадки, под углом разгрузки пород кровли от подвижной границы очистного забоя. Производят измерение концентрации метана по длине скважины при прямом и обратном движении газоизмерительного зонда в наперед заданных интервалах длины скважины, а нижнюю границу взрывоопасной газовой зоны устанавливают от кровли пласта по нижнему концентрационному пределу взрываемости газовоздушной смеси. Внедрение способа позволит установить, в каждом конкретном случае отработки угольного пласта, местонахождение нижней границы взрывоопасной газовой зоны в очистном забое в наиболее опасной его части, разработать рекомендации по устранению скоплений взрывоопасных газов и повысить безопасность ведения очистных работ по газовому фактору.

Изобретение относится к горному делу, а именно к повышению безопасности ведения горных работ. Технический результат достигается тем, что измерение относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта осуществляют дистанционно с расстояния 1,0-1,5 м через 3-5 м по длине лавы, при этом в каждой точке измерения к учету принимают среднее значение, полученное не менее чем в 30 циклах измерений, а границей защищенной зоны принимают расстояние от линии примыкания пласта к выработанному пространству до точки фиксации стабилизации значения радиационной температуры. В способе определения границ защищенных зон в лавах угольных пластов осуществляется дистанционное измерение относительного изменения радиационной температуры (интенсивности инфракрасного излучения) поверхности забоя пласта. Первый замер производится в точке на расстоянии 3-5 м от ниши или от штрека, последующие точки измерения располагаются на равном расстоянии через 3-5 м по длине лавы. В каждой точке измерения выполняется не менее 5 точечных замеров. После выполнения каждого цикла измерений для каждой точки в цикле рассчитываются средние значения. По средним значениям не менее чем 30 циклов измерений строится график относительного изменения радиационной температуры поверхности забоя пласта по длине лавы и фиксируется точка ее стабилизации, которая и является границей защищенной зоны. 1 ил.

Группа изобретений относится к горной промышленности и строительству, а именно к прогнозу динамических проявлений в массиве горных пород при изменении его напряженно-деформированного состояния. Технический результат - повышение точности измерений путем единого порядка выбора точек измерений, фиксации количества отсчетов и правильной ориентации выбранного устройства. Предлагаются два варианта способа - для призабойной зоны и участка, удаленного от призабойной зоны. В обоих вариантах производят измерения амплитуд импульсов сигналов электромагнитного излучения (ЭМИ). До регистрации сигналов ЭМИ формируют замерную станцию для проведения измерений величин амплитуд импульсов сигналов ЭМИ, для чего используют закрепленный в породе ее кровли отвес с фиксатором на высоте 1,5 м от почвы выработки, размещая их по вертикальной оси этой плоскости, после чего размещают указанное устройство перед упомянутым фиксатором. Измеряют величины амплитуд импульсов сигналов ЭМИ, выбирают наибольшие величины - Nmax (1 вариант) и N ' max (2 вариант), которые сравнивают с критической величиной Nкр амплитуды импульсов ЭМИ по горизонту шахты. Если Nmax>Nкр или N ' max > N к р , то состояние рассматриваемого участка оценивают как опасное. Проводят оборку нависших заколов и кусков породы инструментом. Повторяют операции, пока не будет получено Nmax≤Nкр или N ' max ≤ N к р . 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения сопротивляемости угля и горных пород резанию рабочим инструментом исполнительных органов горных машин. Технический результат направлен на обеспечение безотрывного движения резца и поддержание квазипостоянного напряжения перед резцом в вершине магистральной трещины. Устройство содержит головку с резцом, закрепленным на держателе, и приводной винт с гайкой. Головка с резцом выполнены с возможностью их перемещения по закрепленным на раме направляющим, при этом головка выполнена с цилиндрическим углублением. В углублении головки с одного конца расположена спиральная пружина сжатия, снабженная датчиком, регистрирующим усилии сжатия пружины. Второй конец пружины размещен в углублении упорной шайбы с возможностью упора в торец винта. Винт установлен в опоре, закрепленной на направляющих, с возможностью его взаимодействия с соответствующей нарезкой опоры при вращении винта автоматизированным приводом. 2 ил.

Наверх