УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ НА РАМНУЮ КРЕПЬ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Полезная модель относится к измерительной технике и предназначено для измерения нагрузки на рамную крепь горных выработок.
Известно устройство для измерения нагрузки на рамную крепь горных выработок, содержащее верхний и нижний опорные элементы, датчик, силоизмеритель и узел соединения датчика с силоизмерителем (см. Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. - М.: Недра, 1981, с.88, рис.8.1). Силоизмерителем является пластина из мягкого металла, в которую вдавливаются шарики, а датчиком служит устройство для замера глубины вдавливания отпечатка.
Недостаток устройства состоит в невозможности повторного использования без перемонтажа.
В качестве ближайшего аналога принято устройство для измерения нагрузки на рамную крепь горных выработок, выполненное в виде динамометрического узла, содержащего верхний и нижний опорные элементы, упругий элемент и узел измерения деформаций упругого элемента. При этом упругий элемент выполнен в виде тарельчатой пружины, узел измерения деформаций упругого элемента выполнен в виде индикатора деформаций часового типа, измеряющего деформацию пружин при изменении нагрузки (Ардашев К.А., Ахматов В.И., Катков Г.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. - М.: Недра, 1981, с.91, рис.8.4).
Недостаток данного технического решения состоит в невозможности его использования для оперативного получения информации о динамике изменения нагрузки на крепь, при этом данное устройство предусматривает одновременное использование большого количества аналогичных устройств, размещаемых между крепью и породным контуром, что повышает трудоемкость и продолжительность измерений динамики изменения нагрузки на крепь.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности оперативного получения данных о динамике изменения нагрузки на крепь.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в создании устройства, использование которого позволяет оперативно получать данные о динамике изменения нагрузки на крепь. Кроме того исключается необходимость проведения работ по установке многочисленных динамометров по периметру рам крепи и проведение измерений на оборудованных таким образом замерных станциях.
Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения нагрузки на рамную крепь горных выработок, выполненное в виде динамометрического узла, содержащего верхний и нижний опорные элементы, выполненные с возможностью взаимодействия с упругим элементом, и узел измерения деформаций упругого элемента, отличается тем, что верхний и нижний опорные элементы выполнены трубчатыми, с возможностью передачи продольных усилий до 25 тс, при этом верхний опорный элемент выполнен с возможностью изменения его длины, а его свободный конец снабжен упором, причем нижний опорный элемент выполнен в виде гидродомкрата с ручным приводом, в корпусе которого размещен выдвижной шток, нижний конец которого снабжен съемной опорной пятой, кроме того устройство снабжено дополнительным индикатором деформации часового типа, выполненным с возможностью фиксации взаимного смещения штока гидродомкрата относительно его корпуса. Кроме того, корпус устройства снабжен рукоятками для переноски и/или колесной парой.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 схематически показан общий вид устройства в рабочем положении.
На чертежах показаны динамометрический узел, включающий упругий элемент 1, средство 2 измерения деформаций упругого элемента 1 (предпочтительно часового типа известной конструкции), корпуса верхнего 3 и нижнего 4 опорных элементов, выполненные с возможностью взаимодействия с упругим элементом 1, выполненные трубчатыми, с возможностью передачи продольных усилий до 25 тс. В полости корпуса 3 верхнего опорного элемента размещена телескопически выдвижная штанга 5. В стенках корпуса 3 по его диаметральным образующим размещен ряд сквозных отверстий 6, сечение которых выполнено в виде вертикально ориентированной прорези с закругленными краями). Через отверстия 6 и 7 выдвижной штанги 5 пропущен фиксирующий стержень 8, что обеспечивает возможность изменения верхнего опорного элемента. Свободный конец выдвижной штанги 5 снабжен упором 9. Нижний опорный элемент выполнен в виде гидродомкрата с ручным приводом, для этого в его корпусе 4 размещен выдвижной шток 10, нижний конец 11 которого выполнен шарообразным и снабжен съемной опорной пятой 12, имеющей круглую выемку. Кроме того, между дном корпуса 4 и торцом выдвижного штока 10 размещен гидродомкрат 13 с ручным приводом. При этом неподвижная часть гидродомкрата (на чертежах не показана) закреплена в полости корпуса 4, а его шток (на чертежах не показан) скреплен с выдвижным штоком 10. Нижняя часть корпуса 4 снабжена гнездом 14 для фиксации корпуса дополнительного индикатора деформации 15 часового типа, а выдвижной шток 10 снабжен упором 16 для контакта с подвижным элементом индикатора деформации 15. Кроме того, корпус устройства снабжен рукоятками 17 для переноски и/или колесной парой 18.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Устройство размещают в плоскости рамы крепи 19, давление на которую необходимо измерить. Предварительно определяют необходимую высоту устройства и регулируют его исходную длину, выдвигая выдвижную штангу 5 на соответствующую величину из корпуса 3 верхнего опорного элемента и фиксируя эту длину размещением фиксирующего стержня 8 в его соответствующих отверстиях 6 и 7 выдвижной штанги 5. Далее на почву 20 выработки укладывают опорную пяту 12, в выемке которой располагают шарообразный конец 11 выдвижного штока 10. После этого устройство размещают вертикально так, чтобы упор 9 надлежащим образом вошел в контакт с верхняком рамы крепи 19. Далее работой домкрата 13 обеспечивают предварительную фиксацию устройства с рамой крепи.
Затем в гнезде 14 известным образом фиксируют корпус дополнительного индикатора деформации 15 часового типа так, чтобы его подвижный элемент уперся в упор 16 выдвижного штока 10. Далее проводят измерения, в ходе которых работой домкрата 13 обеспечивают нагружение рамы крепи 19 вертикальным усилием, постоянно контролируя показания средства 2 измерения деформаций упругого элемента 1 и дополнительного индикатора деформации 15. В процессе нагружения показатели, фиксируемые средством 2 измерения и индикатором деформации 15, все время увеличиваются, при этом плавность их изменения соответствует динамике работы гидродомкратов, которая должна быть по возможности плавной. При этом, когда в ходе нагружения рамы крепи нагрузка, прилагаемая к ней устройством, сравняется и превысит нагрузку на крепь со стороны массива, рама крепи подается вверх, что фиксируется как резкий всплеск: средство 2 измерения деформаций упругого элемента 1 зафиксирует резкое падение нагрузки, а дополнительный индикатор деформации 15 отметит резкое приращение длины нижнего опорного элемента. Максимальный показатель, зафиксированный средством 2 измерения деформаций упругого элемента 1 и принимают за величину нагрузки на раму крепи.
Далее такие же отсчеты снимают по всей длине выработки, после чего, выяснив дату установки соответствующих рам крепи, например по данным маркшейдерской службы или непосредственно проходческого подразделения, получают данные, характеризующие динамику развития процесса нагружения крепи (разумеется, в расчет принимаются данные по участкам, характеризующимся сходными горно-геологическими и горно-техническими условиями).