УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОД РОССЫПНЫХ ШАХТ КРИОЛИТОЗОНЫ ЭКСПРЕСС-МЕТОДОМ

Полезная модель относится к горному делу и может быть использована для определения механических свойств аллювиальных отложений (торфов и песков) крепостью не выше V категории (по М.М.Протодьяконову) непосредственно в забоях горных выработок россыпных шахт криолитозоны экспресс-методом при круглогодичных отрицательных температурах горных пород и шахтной атмосферы.
Известен прибор П-1 конструкции ИГД им. А.А.Скочинского для определения механических свойств углей экспресс-методом в забоях горных выработок шахт [1]. (Прототип).
Прибор состоит из приклада и гладкоствольного ствола ружейного типа прижимаемого к груди забоя, внутри которого размещаются конус-пуансон соединенный со штоком и пружинный ударный механизм; кроме этого имеются механизмы сжатия пружины и ее спуска. Прочность угля оценивается по величине динамического внедрения пуансона-конуса получающего энергию удара от пружинного механизма в угольный пласт, которая фиксируется измерительной шкалой.
Основными недостатками прибора являются:
- короткий срок службы пружины ударного механизма, необходимость ее периодической замены;
- механические части прибора необходимо защищать от попадания пыли и влаги, периодически очищать и смазывать;
- прибор имеет значительные габаритные размеры и вес;
- эксплуатация прибора затруднена при низких отрицательных температурах шахтной атмосферы;
- тарировка прибора производится в условиях положительных, а эксплуатация, наоборот, отрицательных температур, что негативно сказывается на точности измерений;
- прибором определяются механические свойства поверхностного слоя пород, которые значительно изменены воздействием взрыва, исполнительного органа комбайна и другими факторами, в связи с чем значительно отличаются от истинных значений;
- невозможность производства замеров в скважинах (или шпурах), где прочностные свойства пород близки к истинным значениям.
Предлагаемое устройство электромагнитного, ударного типа, включающее источник электропитания, электронный блок, регистрационный датчик, ударный механизм,
отличающаяся тем, что ударный механизм состоит из индентора, ударного штока, подвижной и неподвижной электромагнитных катушек, работающих в противофазе.
Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, как возможность производства замеров в шпурах, предварительно пробуренных в ненарушенном техногенными воздействиями горном массиве, позволяет получать истинные значения прочностных характеристик горных пород.
Важным признаком является тот факт, что внедрение индентора в стенки шпура производится строго фиксированным по силе ударом штока, инициируемым электромагнитным импульсом.
Немаловажными являются также следующие факторы:
- устройство отличается компактностью и незначительным весом;
- сохраняет работоспособность при отрицательной температуре горных пород и шахтной атмосферы;
- точность измерений не зависит от температуры горных пород и воздуха в горных выработках;
- несложно в конструкции и обращении, не нуждается в квалифицированном ремонте.
Полезная модель поясняется чертежом, где показан общий вид заявляемого устройства.
Условные обозначения, принятые на чертеже: 1 - стенки пробуренного в забое подземной горной выработки шпура (скважины); 2 - ударный импульсный механизм; 3 - индентор; 4 - выключатель; 5 - источник постоянного тока; 6 - преобразователь напряжения; 7 - импульсный электронный блок; 8 - световой индикатор; 9 - пусковая кнопка; 10 - трансформатор тока; 11 - неподвижная электромагнитная катушка; 12 - подвижная электромагнитная катушка; 13 - ударный шток; 14 - датчик, фиксирующий глубину внедрения индентора.
Устройство действует следующим образом. В предварительно пробуренный в забое горной выработки шпур (скважину) 1 вставляется ударный импульсный механизм 2, индентор 3 которого плотно прижимается к стенке шпура; посредством выключателя 4 подается питание от источника постоянного тока 5 на преобразователь напряжения 6, в результате чего проходит зарядка импульсного электронного блока 7, полный заряд которого фиксируется световым индикатором 8 и свидетельствует о готовности устройства к работе. Нажатием пусковой кнопки 9 импульс высокого напряжения подается на первичную обмотку трансформатора тока 10, а затем с его вторичной обмотки поступает на витки электромагнитных катушек 11 (неподвижной) и 12 (подвижной), работающих в противофазе, что вызывает срабатывание ударного штока 13 с нанесением удара постоянной силы по индентору 3, глубина внедрения которого в породу фиксируется измерительным датчиком 14.
По аналогичной схеме по длине шпура проводятся несколько замеров, результаты которых усредняются, а затем по методике ИГД им. А.А.Скочинского [1] определяются механические свойства пород.
Преимуществами предлагаемого измерительного устройства являются:
- длительный срок эксплуатации;
- высокая скорость и точность измерений;
- простота обслуживания и тарировки;
- работоспособность при отрицательных температурах горных пород и шахтной атмосферы;
- небольшие габаритные размеры и вес.
Источники информации:
1. Временная методика определения механических свойств углей в забоях горных выработок прочностномером П-1. Изд-во ИГД им. А.А.Скочинского, - М., 1975, 8 с.