Устройство контроля состояния кровли горной выработки

 

Союз Соаетсимк

Соцналнстмчесник

Респубпмн

<1и 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22)За влено 06. 03. 80 (21) 2891187/22-03 с прнсоединеннеет заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.01. 82 ° бюллетень,яе 4

Дата опубликования описания 30.01. 82 (53)NL. К.й.

Е 21 С 39/00

3Ъоударстеанвй комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (ЬЗ) У@К 622.23. .05(088.8) В. Г.Артемов, Г.И. Кравченко, В. А, Старцев, Г.П.Шаманский и В.А.Субботин (72) Авторы изобретения

Уральский филиал Всесоюзного научно-иссл и проектного института галургии и Пермски институт (7I ) Заявители (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КРОВЛИ

ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для контроля устойчивости обнажений кровли.

Известно устройство для определе5 ния изменения напряженного состояния пород, основанное на регистрации изменения электрического сопротивления, содержащее генератор поля и два магнитных ди поля L11

В известном устройстве сравнивают выпрямленные токи приемных катушек диполей, разнесенных в горном массиве на величину шага измерения. Величина тока приемной катушки диполя зависит от влажности, химического состава, структуры и напряженного состояния пород горного массива, находящихся возле этого диполя. При одиHeKoBblx влажности, химическом составе и структуре горных пород, окружающих основной и компенсирующий диполи, величина изменения токов приемных катушек характеризует изменение напряженного состояния пород на расстоянии шага измерения.

Таким образом, известное устройство исключает влияние влажности на результаты измерения, если в момент их проведения влажность пород, находящихся у основного и компенсирующего диполя, одинакова. Известное устройство не может исключить влияния влажности, химического состава и структуры на результаты измерений, если величины этих факторов у пород, находящихся у основного и компенсирующего диполей, неодинаковы.

При сложном строении горного массива (например, соляного) состав, структура и влажность смежных объемов породы неодинаковы. Поэтому при применении известного устройства в данных условиях резул ьт аты и змерений окажутся зависимыми от различных факторов, в том числе.и влажности.

90152

Известно также устройство контроля состояния кровли горной выработки, в котором может быть определена граница между сплошным и расслоившимся горным массивом, включающее. генератор переменного тока, блок обработки информации экранный и два стержневых электрода. Устройством измеряют кажущееся электрическое сопротивление горного массива. По границе между значениями величин электрических сопротивлений двух смежных участков кровли производят заключение о появлении между ними границы расслои вше гося и с плош ного гор но го массива f 21.

Влажность поступающего в шахту воздуха в разное время года яе одинаl

Низкая достоверность контроля состояния горного массива .известным ус рой ст вом далает e ro не при годным для использования в качестве индика4 4 тора предупреждения о возможном обрушении кровли горной выработки.

Цель изобретения - повышение точности контроля состояния горного-массива сложного строения, например, соляного, за счет исключения влияния изменения влажности поступающего в шахту воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным экранным электродом и сигнализатором, при этом блок обработки информации выполнен в виде трансформатора с двумя первичными обмотками, которые зашунтированы диодами, причем начала первичных обмоток трансформатора подключены k источнику переменного тока, катодам диодов и через дополнительные дИоды к экранным электродам, а концы первичных обмоток подключены к анодам диодов и к стержневым электродам, при этом вторичная обмотка трансформатора подключена к сигнализатору.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит стержневые электроды 1 и 2, экранный электрод 3, дополнительный экранный электрод 4, блок обработки информации, включающий диоды 5 и б и дополнительные диоды 7 и 8, соединенные встречно, первичные обмотки 9 и 10 .трансформатора, вторичную обмотку 11 трансформатора. Устройство имеет также сигнализатор 12

Электроды 1-4 закрепляют к обнаженной поверхности горного массива. Первичные обмотки 9 и 10 трансформатора посредством клвмм АВ подключают к источнику переменного тока (генератору прямоугольных импульсов - не показан).

В один из полупериодов электрический ток от клеммы А (В) (здесь и в дальнейшем, указанные в скобках обозначения - элементы электричекой схем„ через которые проходит ток, в другой полупериод движения) через дополнительный диод 7 (8) попадает к кольцевому электроду 3 (4), а через первичную обмотку 9 (10) трансформаторак стержневому электроду 1 (2) . Электрическое сопротивление диода 7 (8) в пропускном направлении близко к нулю. Поэтому потенциал электрода 2 (4) становится больше потенциала электрода 1 (3) Вследствие разницы этих потенциалов происходит фокусировка электрического тока стержневого электравления движения тока (полярности тока), Формула изобетения

Устройство контроля состояния кровли горной выработки, включающее источник переменного тока, блок обработки информации, экранный и два стержневых электрода, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля состояния горного массива сложного строения, например, соляного, за счет исклю5 9015 рода 1. (2) и область его растекания по горному- массиву становится ограниченной (линии m и и, ограничивающие область растекания). После прохождения по горному массиву элект рический ток стержневого электрода 1 2 попадает к электроду 2 (1) и через диод 6 (5), шунтирующий первичную обмотку 10 (9) к клемме В (А). Из изложенного следует, что через пер- 10 вичные обмотки трансформатора проходит только та часть тока, которая обусловлена электрическими, свойствами горного массива, ограниченного (при плоском изображении) кривыми mn.

Причем на каждой из обмоток будет возни кат ь напряжение, обусловленное только одной и той же полярностью движения тока по горному массиву.

Первичные обмотки трансформатора вклю-20 чены встречно, поэтому при одинаковой величине возникающего на их кон,— цах напряжения во вторичной обмотке 11 трансформатора ЭДС не наводится. Таким образом, в устройстве независи- 25 мо от величины электрического сопротивления горного массива во вторичной обмотке трансформатора наводится ЭДС только в том случае, если величина электрического сопротивления горного массива является зависимой от направления движения по нему тока (полярности тока).

Величина электрического сопротивления горного массива обусловлена электрическими свойствами слагающих его горных пород и закономерностью распределения в нем электрического тока, Разработанное устройство обеспечивает поочередную фокусировку тока стержневых электродов. В один из полупериодов движения тока фокусировка производится у стержневого электрода 1 (2), а в другой - у электрода 2 (1). При появлении в горном массиве между стержневыми электродами расслоения Р в один из полупериодов двйжения тока фокусировка тока производится в расслоившемся горном массиве а в другой - в сплошном. Поэтому

„50 закономерност ь распределения электрического тока в горном массиве в раз.ные периоды движения тока становится неодинаковой, а величина электрического сопротивления горного масси55 ва - зависимой от направления движения по нему электрического тока (полярности тока), Вследствие этого на соединенные встречно первичные обмот24 6 ки трансформатора поступят разные по величине напряжения, во вторичной обмотке трансформатора появится ЗЯС и включится сигнализатор, информирующий о развитии протяженности отсловния в кровле до места установки электродов. Устройство предупреждает световым или звуковым сигналом о возможном обрушении кровли горной выработки, если место установки электродов в кровле обеспечивает появление между ними отслоения при развитии его протяженности до предельной величины, при которой еще не происходит обрушение пород (место установки определяется опытным путем).

Устройство сравнивает величины электрического сопротивления одного и тоГо же участка горного массива при разной полярности прохождения по нему тока. Изменение электрического сопротивления горных пород этого участка, обусловленное изменением влажности шахтного воздуха или дегазацией горного массива, не вызывает появления зависимости величины его электрического сопротивления от напПоэтому .изменение электрического сопротивления горного массива не оказывает влияния на результаты измерений, что.повышает их достоверность и исключает возможность появления ложных сигналов.

Предлагаемое устройство не требует предварительной настройки при. установке и реагирует только на изменение сплошности среды. Оно позволяет контролировать состояние горных пород как в незакрепленных горных выработках, так и в закрепленных - над заанкерованной частью горного массива.

Использование устройства в горной промышленности значительно повысит безопасность ведения горных работ.

Составитель Н.Чижикова

Техред А. Савка Корректор О.Билак

Редактор П.Макаревич

Заказ 12325/35 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4

7 901524 8 чения влияния изменения влажности . а концы первичных обмоток подключепоступающего .в шахту воздуха, оно ны к анодам диодов и к стержневым снабжено дополнительным экранным электродам, при этом вторичная обэлектродом и сигнализатором, при мотка трансформатора подключена к этом блок обработки информации выпол- g сигнализатору. н н в виде трансформатора с двумя Источники информации, первичными обмотками, которые зашли" принятые во внимание при экспертизе тированы диодами, причем начала пер- 1. Авторское свидетельство СССР вичных .обмоток трансформатора под- 11 663838, кл E 21 С 39/00, 1977. ключены к источнику переменного то- ув 2. Комаров Г.С. Геофизические ка, катодам диодов и через дополни- методы исследования скважин. М., тельные диоды к экранным электродам, 1973, с. 86 (прототип) .