Устройство для измерения деформаций на стенках горных выработок
DEVICE FOR MEASURING DEFORMATIONS ON THE WALLS OF MINE WORKINGS

Изобретение относится к геомеханике и предназначено для оценки и прогноза устойчивости проходимых и находящихся в эксплуатации горных выработок, с последующим измерением линейных деформаций, возникающих в горном массиве в результате действия естественных, статических, динамических нагрузок и механического нагружения при производстве буровзрывных работ. Для обеспечения техники безопасности при ведении горных работ.
Известно устройство для измерения смещения поверхностей горных выработок (RU №115007, публ. 20.04.2012), содержащее реперы, выполненные из светоотражающего материала, закрепленные на поверхностях горной выработки, планшет, установленный на репере в почве горной выработки, проецирующую оптическую систему и два угломера. При этом планшет шарнирно закреплен на базовой плите с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и снабжен электронными угломерами, обеспечивающими определение угла наклона в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Базовая плита закреплена на репере в почве горной выработки с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и снабжена установочными винтами и двумя взаимно перпендикулярными уровнями. Проецирующая оптическая система выполнена в виде закрепленного на планшете электронного лазерного дальномера и формирователя выходных сигналов лазерного дальномера и электронных угломеров, соединенных с компьютером электрической связью.
Недостаток устройства заключается в закрепление наблюдательных реперов на поверхностях горной выработки, а не в глубине массива, что приводит к недостоверным, неточным и искажённым данным в измерениях деформаций горного массива, для определения действующих напряжений в нем.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для измерения деформаций на стенках горной выработки (RU № 2761081, опубл. 03.12.2021. Бюл № 34), включающий съёмные реперы и измерительное устройство, причем реперы выполнены в виде металлических стержней с резьбой на одном конце для соединения его с анкером и имеющим защитный съемный колпачок, а на втором конце каждого съёмного репера размещена по посадке неподвижная наружная обойма подшипника качения.
Недостаток устройства заключается в том, анкер полностью выполнен в виде круглого металлического стержня, установленного в выбуренном в горном массиве шпуре. С помощью твердеющей смеси производят крепление металлического анкера в шпуре, что не дает полноценного контакта металлического анкера с горным массивом, а также при монтаже невозможно соблюсти параллельность расположения металлического анкера стенкам шпура и не даёт равномерность заполнения твердеющим раствором по всей длине шпура.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение арсенала устройства для измерения деформаций на стенках горных выработках, надежного в эксплуатации и позволяющего получать более достоверные измерения деформаций в стенках горных выработок.
Технический результат состоит в создании устройства для измерения деформаций на стенках горных выработок, позволяющего получать более достоверные измерения, более надежного и простого в эксплуатации, за счет изменения и повышение конструктивных особенностей самого анкера, позволяющего обеспечить жесткое его крепление в горном массиве.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого технического решения устройства для измерения деформаций на стенках горных выработок, включающего съёмные реперы, анкер и измерительное устройство, причем, анкер выполнен из двух частей: передняя часть анкера выполнена из арматурного металлического стержня, наконечник анкера выполнен с напаянными металлическими треугольниками, расположенными по окружности арматурного стержня через 120°, а хвостовая часть анкера выполнена из круглого металлического стержня по окружности которого через 120° напаяны металлические прямоугольники с обеих сторон, кроме того с торцевых сторон хвостовой части анкера имеются по одному внутреннему отверстию, одно с резьбой для соединения со съемным репером, а другое гладкое для соединения между собой передней и хвостовой частей анкера с помощью  дуговой сварки.
Предлагаемое техническое решение для измерения деформаций в стенках, кровли и почвы горных выработок имеет следующие новые признаки:
- передняя часть выполнена из арматурного стержня, наконечник анкера выполнен в виде оперения из металлических треугольников расположенных по окружности арматурного стержня через 120°, что позволяет осуществлять равномерное распределение твердеющего раствора в шпуре по все поверхности передней и хвостовой частей анкера;
- хвостовая часть анкера выполнена из круглого металлического стержня, по окружности которого через 120° напаяны металлические прямоугольники с двух сторон, что приводит к параллельному закреплению анкера в шпуре по отношению к его стенкам;
- с двух торцевых сторон хвостовой части анкера имеются по одному внутреннему отверстию, одно с резьбой для соединения со съемным репером, а другое гладкое для соединения между собой передней и хвостовой частей анкера с помощью дуговой сварки.
Перечисленные новые отличительные признаки устройства существенно улучшают его жесткость, надежность, обеспечивают центрирование анкера в шпуре, как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости, что важно для установки анкера в горный массив, так как хвостовую часть размещают в глубине массива. За счет того, что передняя часть анкера выполнена из арматурного стержня, наконечник анкера выполнен в виде оперения из металлических треугольников, расположенных по окружности арматурного стержня через 120°,  твердеющий раствор распределяется равномерно по всей длине анкера с учетом его толщины и не происходит образования пробок и незаполненных полостей, что позволяет обеспечить жесткое его крепление в горном массиве.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - общий вид устройства.
Фиг. 2 - вид устройства сбоку разрез А-А.
Устройство содержит (Фиг.1,2) хвостовую часть анкера 1 из круглого металлического стержня, переднюю часть анкера 2 из арматурного стержня, отверстие 3 с резьбой  в хвостовой части анкера, отверстие 4 гладкое  в хвостовой части анкера, металлические прямоугольники 5, металлические треугольники 6 оперения.
Устройство работает следующим образом.
Сначала, на переднюю часть 2 анкера по окружности напаиваются три металлических треугольника 6 в виде оперения, расположенные по окружности арматурного стержня через 120°, затем на одном торце хвостовой части 1 анкера высверливают отверстие 4 для крепления его с передней частью 2 анкера, с другого торца вытачивают отверстие 3 с резьбой  для соединения его со съемным репером (на Фиг. не показано). Затем на хвостовой части 1 анкера по его окружности через 120° напаивают по три металлических прямоугольника 5 с каждой его стороны. После чего обе части анкера соединяют через гладкое отверстие 4 и запаивают с помощью дуговой сварки.
Следующим этапом выбуривается четыре шпура: два в стенке и по одному в кровле и в почве горной выработки нужного диаметра и длины и заполняются вяжущим раствором. После этого в шпуры с вяжущим раствором фиксируют подготовленные (спаянные между собой) металлические анкеры, чтобы хвостовая часть была значительно утоплена в горный массив.
После этого устройство готово к работе. На хвостовую часть анкера 1 накручивают реперные головки и производят измерения деформаций между реперами, а после измерения выкручиваются реперные головки и отверстие в репере консервируется и закрывается болтом для сохранности репера. Последующие измерения проводят через определенный промежуток времени, репера расконсервируются, вкручиваются реперные головки и производят повторные измерения.
Предлагаемая конструкция устройства для измерения деформаций в горных выработках, позволяет центрировать и надежно крепить анкер в шпуре, что позволяет получать достоверные результаты натурных наблюдений.