PL157587B1 - Czujnik rozwarstwienia stropu wyrobiska górniczego PL - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik rozwarstwienia stropu wyrobiska górniczego, zwłaszcza w warunkach koraotrtotfilaΓowyjh systemów eksploatacci górniczej.

Zawały stropu w kopalniach bywają powodem welu wypadków górniczych. Ponieważ przyczyną zawałów jest zwykle rozwarstwianie się warstwy skał bezpośrednio nad stropem, dlatego w kopsał niach stosuje się różne techniki sygnałizowania, albo mierzenia, obniżrnia się płaszczyzny stropu względem wyższych partii skał w stropie.

W tym celu mierzy się najczęściej przesunięcie wylotu pionowego otworu wywierconego w stro pie względem kotwi, zamocowanej w tym otworze na głębokości co najmnńej kilku metrów od płasz czyzny stropu. Na przykład w kopalniach mieddi, do konnroli stabilności stropu, stosuje się dwa rodzaje takich przyrządów: syganaizator odspojenia stropu, który sygnnHzuje każde kolejne osiem milimetrów obniżenia się stropu, poprzez zrzucanie kolejnych płytek sygnaaizacyjnych o takiej właśnie gruboścć, oraz czujnik rozwarstwienia stropu, p□z<ałająjy mierzyć przemieszczanie się płaszczyzny stropu względem kotwi zamocow^nj w głębi otworu, za pomocą prostego przymiaru fπechhπijznegt z poddiałką.

SygnnłizattΓy rozwarstwienia stropu wprawwdie ułatwiają wykrywanie najbardziej niebezpiecznego stanu, który przejawia się dużymi waatościami, rozwarstwiena, ale zbyt duże interwały sygnalitawanyjh ^^^-tości rozwa^^wenia utrudniają ocenę zagrożenia w danej jhwali.

^^Itomas^ znane przyrządy do pomiaru albo rejestracji roi^^r^^wenir stropu z bezpośrednim odczytem za pomocą lodniarki, są pod tym względem korzystniejsze, ale mają one tę niedogodność, że odczyty wskazań tych przyrządów mogą być wykonywane wyłącznie po lodniesieniu obserwatora pod strop za pomocą maszyny górniczej i to tylko w wyrobiskach złóż o średniej grubości, ponieważ w złożach grubszych jest to praktycznie nie rnomiwe. Trudno więc tą techniką wykonywać pomiary zbyt często dla beipośredniej oceny zagrożenia obwałem.

Zgłoszono już do ochrony rozwiązanie czujnika do pomiaru od)^!^z1^^łcenia skały wzdłuż osi otworu wiertniczego w kopani, (P-265 477) które to rozwiązanie jest stosowane do pomiarów w ociosach.

Nie nadaje się ono jednak do pomiarów w stropie wyrobiska górniczego, z następujących puwodów:

- potrzebny zakres pomiaru pomieszczenia w stropie jest do kilkudziesięciu razy większy od za157 587 kresu pomiarowego czujnika wymienionego;

- czujnik ten me jest odporny na opady wody w pionowym otworze wiertniczym;

- średnice otworów wiertniczych przeznaczonych do kontrolowania stanu stropu są znacznie mniejsze niż średnice otworów wiertniczych potrzebnych dla czujnika według wymienionego rozwiązania;

- konstrukcja czujnika do pomiaru przemieszczenia w ociosie zawiera układ przełożenia wzmacniającego, natomiast konstrukcja czujnika do pomiaru rozwarstwienia stropu wymaga stosowania przekładni ruchu o charakterze redukcyjnym.

Czujnik rozwarstwienia stropu według niniejszego wynnlazku jest pozbawiony powyższych niedogodnośść. Czujnik ten przystosowany jest do montowania wewwntrz pionowego otworu wiertniczego i składa się z dwóch pomiarowych kotw, umieszczonych najkorzystniej przy obu krańcach tego otworu oraz utwierdzonych w tym otworze za pomocą elementu sprężystego. Pomiędzy kotwiami usytuowany jest i cięgnami z nimi połączony pomiarowy przetwornik, przetwarzający zmiany wzajemnego przemieszczenia tych kotwi na zmiany rezystancji elektrycznej, mierzone z kolei za pomocą miernika odczytowego, na przykład śmmnieΓza cyfrowego, podłączonego na czas pomiaru do przewodów przetwornika a wyskalowanego bezpośrednio w jednostkach długości przesunńęcia.

Zgodnie z iwy^azkiem pomiarowy przetwornik podwieszony jest swobodnie do korpusu górnej kotwi na cięgnie i ma korpusu suwak osadzony przesuwnie w prowadnicach oraz usytuowany w kierunku wyznaczonym przez oś ciągien oraz podwieszonz na sprężynie i sprzężony swym dolnym końcem z dolnym cięgnem. Na suwaku tym osadzony jest i ruchomy wraz z nim styk znanego rezystancyjnego potencjometru. Suwak może być sprzężony wprost z dolnym cięgnem, bądź poprzez znane zblocze utwierdzone do korpusu przetwornika.

Czujnik według wynalazku charakteryzuje bardzo wysoka rozdzielczość pomiarowa rzędu dziesiątek mikrometrów pozwwlająca oce^ć, czy strop jest stabilny czy też niestabilny, na podstawie kolejnych pomiarów, wykonanych w stosunkowo krótkim interwale czasowym, nawet w okresie jednej zmiany roboczej. Aby ułatwić wy^nymnie pomiarów, zastosowano technikę pomiaru zdalnego. Czujnik rozwarstwienia instaluje się w pionowym otworze wywierconym w stropie, a miernik do odczytywania wartości rozwarstwienia jest przenośny i podłączany okresowo, tylko na czas ^^Ikonyw^r^ia pomiaru do końcówek przewodów czujnika, usytuowanych w dogodnym dla obserwatora miejscu wyrobiska. Taki sposób mierzenia rozwarstwienia stropu stwarza nowe możliwości kontrolowania stanu stropu w miejscach, w których skutki zwałów są szczególnie niebezpieczne, takich jak na przykład skrzyżowania transportowe o dużym ruchu maszyn. Pomiary mogą być również dokonywane w razie potrzeby z dużej odległości od czujnika, nawet do kilku kioometriw, a także mogą być autommaycznie rejestoowane.

Szczególne wymagana odnośnie do tego rodzaju czujników zostały spełnione: niski koszt czujnika, ponieważ jest on praktycznie jednorazowego użytku, łatwość mootażu w otworach, nawet o miernej jakości, duża odporność na agresywne warunki środowiskowe kopali, duża trwałość, dobra stabilność termiczna i czasowa oraz duża rozdzielczość pomiarowa.

Czujnik spełniający powyższe ^^ι^31)31^1ι przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia czujnik w widoku z boku na tle otworu wiertniczego, fig. 2 - schemat przetwornika przesunięcia meeCaπicznegn na zmianę rezystancji elektrycznej, a fig. 3 schemat układu elektyycznego dla zdalnego pomiaru rozwr^t^enia stropu.

Czujnik rozwaastwienia stropu według wynalazku przedstawiony schemmaycznie na fig. 1 składa się z górnej, rozprężnej kotwi A, przetwornika 8, oraz z dolnej, rozprężnej kotwi C, połączonych wzajemnie w ten sposób, że korpus 1 przetwornika B jest połączony za pośredni.cWacm cięgna 2 z korpusem 3 górnej kotwi A, a ruchomy suwak 4 przetwornika B jest połączony cięgnem 5 z korpusem 3 dolnej kotwi C. Elektryczne przewody 6 służące do połączenia przetwornika B z odczyśoaym miernikiem (patrz fig. 3), są wyprowadzone z otworu i po odpowiednim zam^cowaniu na stropie i na ociosie są doprowadzone do miejsca dogodnego dla dokony^h^ odczytów.

Obie kotwie pomiarowe: górna A i dolna C są identyczne. Kotew składa się z korpusu 3, ramienia 7 zamocowanego do korpusu 3 za pomocą przegubu 8, grzybka 9 zamocowanego na ramieniu

157 587

7, ze sprężyny 10 na trzpieniu 11 oraz zawleczki 12, do której jest zamocowana stalowa linka 13 o takiej długości, aby jej koniec sięgał poza krawędź otworu.

Na figurze 2 przedstawiono schematycznie przetwornik 8. W korpusie 1 przetwornika 8 zamocowany jest suwak 4 w taki sposób, aby mógł on przesuwać się wzdłuż osi korpusu 1 po prowadnicach 15 połączonych sztywno z tym korpusem. Do suwaka 4 zamocowany jest ruchomy styk lś znanego rezystancyjnego potencjometru 17 w taki sposób, aby ruch suwaka 4 był odwzorowywany przemieszczeniem ruchomego styku lś potencjometru 17.

Wewnątrz korpusu 1 znajduje się sprężyna 18 zamocowana do jednego końca suwaka 4 i utrzymująca suwak w głębi korpusu. Drugi koniec suwaka 4 wystaje z otwartej części korpusu 1 i jest przystosowany do przyłączania przetwornika B - poprzez cięgno 5 (patrz fig. 1).

W górnej części korpusu 1 znajduje się uchwyt do mocowania drugiego cięgna 2 przetwornika B. Ponadto z otwartej, dolnej strony korpusu 1 wyprowadzone są cztery przewody 6 potencjometru 17, przeznaczone do połączenia czujnika z odczytowym miernikiem D.

Na figurze 3 przedstawiono przykładowo znany układ elektryczny do pomiaru wartości przesunięcia suwaka 4 przetwornika B, który to suwak 4 jest sprzężony mechanicznie z ruchomym stykiem 16 potencjometru 17. Z przetwornika B do odczytowego miernika są wyprowadzone cztery elektryczne przewody 6 przyłączane do zacisków 20 miernika D. Miernik D składa się ze stabilizatora 21 prądu oraz z cyfrowego woltomierza 22. Wartość prądu stabilizowanego stabilizatora 21 jest tak dobrana w odniesieniu do wartości stosunku przyrostu rezystancji potencjometru 17 do przesunięcia styku suwaka 16 tego potencjometru, aby wskazania woltomierza 22 były bezpośrednio w jednostkach przesunięcia.

Czujnik o konstrukcji według wynalazku charakteryzuje się dobrą stabilnością zamocowania w otworze wiertniczym w długim okresie czasu, nawet przy bliskich wstrząsach górniczych i strzelaniach technologicznych, dzięki zastosowaniu kotwi pomiarowych o dużej sile i elastyczności nacisku a także charakteryzuje się odpornością na opadającą w otworze wodę, dzięki konstrukcji obudowy przetwornika B w kształcie dzwonu.

Czujnik rozwarstwienia stropu według wynalazku montuje się w stropie następująco:

Górną, pomiarową kotew A łączy się z uchwytem górnej części przetwornika B za pośrednictwem cięgna 2 a do oczka zawleczki 12 mocuje się stalową linkę 13, natomiast do suwaka 4 przetwornika 8 mocuje się cięgno 5. Następnie do korpusu 3 górnej kotwi A wkręca się popychacz w postaci pręta metalowego (nie pokazany na rysunku), za pomocą którego wsuwa się cały tak zmontowany zespół do otworu wywierconego w stropie. Wyciągnięcie zawleczki 12 za pomocą linki 13 powoduje utwierdzenie górnej kotwi A w otworze. Po zamocowaniu w otworze górnej kotwi A, wykręca się z jej korpusu wspomniany popychacz, a następnie usuwa się go z otworu.

Z kolei montuje się w otworze dolną pomiarową kotew C w podobny sposób jak kotew A. Po podłączeniu przewodów 6 przetwornika 8 do zacisków 20 odczytowego miernika 0, mocuje się cięgno 5 do korpusu dolnej kotwi C, ustawiając wartość początkowego położenia suwaka 4 przetwornika B na podstawie wskazań odczytowego miernika D.

Przyrosty rozwarstwienia mierzy się okresowo, podłączając przewody 6 czujnika do zacisków 20 odczytowego miernika D tylko na czas trwania pomiaru.

Zakres pomiarowy czujnika według wynalazku może być w razie potrzeby łatwo zwiększony za pomocą znanego zblocza (nie pokazanego na rysunku), zamocowanego do korpusu 1 przetwornika B, redukującego długość ruchu suwaka 4 przetwornika B, na przykład dwu lub czterokrotnie w odniesieniu do długości ruchu cięgła 5, zamocowanego do korpusu 3 dolnej kotwi C.

157 587

157 587

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Czujnik dt ptmiaru rtzwaastwienia stropu wyrobiska górniczego w ktpaani, przystosowany dt montowania wewwntrz pionowego otworu wiertniczego, składający się z umieszczonych najkorzystniej przy obu końcach tego otworu dwóch utwierdzonych w otworze elementem sprężystym pomiarowych kotw, pomiędzy'którymi usytuowany jest i cięgnami połączony z tymi kotwiami pomiarowy przetwornik, przetwarzający zmiany wzajemnego przemieszczania tych kotwi na zmiany rezystancji elektrycznej, mierzone z kolei za pomocą miernika odczytowego, na przykład znanego nιnoιnierza cyfrowego, podłączanego na czas pomiaru do przewodów przetwornika i wyskalowanego bezpuśredniu w jednostkach długości przesunięcia, znamienny t y m, że pomiarowy przetwornik (B) podwieszony jest swobodnie do korpusu (3) górnej kotwi (A) na ciągnie (2) i wewwnąrz korpusu (1) ma osadzony przesuwnie w prowadnicach (15) a usytuowany w kierunku wyznaczonym przez oś cięgien (2, 5) oraz podwieszony na sprężynie (IB) i sprzężony swym dolnym końcem z dolnym cięgnem (5) suwak (4), do którego przytwierdzony jest ruchomy wraz z suwakiem (4) styk (16) znanego rezystancyjnego potencjometru (17).
2. 2. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że suwak (4) jest sprzężony z cięgnem (5) poprzez znane zblocze utwierdzone do korpusu (1) przetwornika (B).

   * ♦ *