УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АНКЕРНОЙ КРЕПИ

Техническое решение относится к горному делу, в частности, к средствам контроля состояния анкерной крепи и смещений вмещающих пород горизонтальных и наклонных подземных горных выработок, закрепленных анкерной крепью.
Известно устройство для проведения наблюдений за сдвижением горных пород с помощью глубинных реперов (А.с. №859815, МПК G01C 15/04, опубл. 30.08.1981), содержащее металлические стойки, соединяющую их ось с блоками, через которые перекинуты проволоки, каждая из которых закреплена одним концом на глубинном репере, а другим соединена с грузом, а также отсчетную шкалу. При этом ось выполнена составной из дуг, соединенных торцами друг с другом, образующих кольцо, на котором радиально расположены блоки, и в местах соединений установлено на дополнительные стойки.
К недостаткам устройства относятся его сложность и громоздкость, для повышенной надежности наблюдений необходимо большое количество реперов.
Наиболее близким по технической сущности является устройство контроля расслоения приконтурного массива горных выработок (патент на изобретение РФ №2206740, МПК E21C 39/00, G01C 15/04, опубл. 20.06.2003), включающее гибкую подвеску, закрепленную на опорном репере у дна скважины в горном массиве, устье которой закреплено направляющей, торец которой выступает в выработку и через которую проходит гибкая подвеска, свободный конец которой в выработке закреплен на опорном индикаторе с цветными полосами на внешней поверхности, опорный индикатор охвачен концентрично контрольным индикатором, размещенным концом в направляющей и соединенным посредством гибкой подвески с контрольным репером. Для контроля распределения по глубине максимумов расслоения в промежутках между опорным и контрольным реперами и направляющей в скважине установлены промежуточные реперы, которые соединены гибкими подвесками с промежуточными индикаторами.
Недостатками известного устройства являются трудоемкость при монтаже из-за неудобства при установке устройства, связанного с конструктивным исполнением устьевой трубки и фиксацией индикаторов. К недостаткам относятся также низкий срок службы индикаторов, ведущий к невозможности снятия показаний. Размеры индикаторов требуют бурения скважин, а не шпуров для установки.
Технический результат заключается в повышении информативности и надежности контроля состояния анкерной крепи и смещений вмещающих пород горизонтальных и наклонных подземных горных выработок, упрощении монтажа устройства, а также увеличении его срока службы.
Технический результат достигается тем, что устройство контроля анкерной крепи, содержащее реперы, каждый из которых соединен гибкой связью с соответствующим ему индикатором, и устьевую трубку, согласно полезной модели включает два репера для одноуровневой анкерной крепи или три репера для двухуровневой анкерной крепи, индикаторы закреплены на гибких связях фиксаторами, расположены один в другом или независимо друг от друга, выполнены с продольной проточкой или имеют отверстия под гибкую связь, устьевая трубка выполнена в виде полого незамкнутого цилиндра.
Технический результат достигается также тем, что в устройстве контроля анкерной крепи, согласно полезной модели:
- репер выполнен в виде пружины с отогнутыми концами,
- индикаторы на внешней поверхности имеют горизонтальную трехцветную разметку, которая нанесена с помощью краски или выполнена из отдельных или объединенных на листе или оболочке полосок,
- индикаторы имеют дополнительную оболочку из полимерного материала,
- гибкие связи выполнены из нержавеющего стального троса или из полимерных, или композиционных материалов,
- устьевая трубка выполнена из металлических или полимерных, или композиционных материалов.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство контроля для одноуровневой анкерной крепи, на фиг. 2 - устройство контроля для двухуровневой анкерной крепи, на фиг. 3 - индикатор с проточкой, на фиг. 4 - вид А по фиг. 3, на фиг. 5 - индикатор с отверстиями, на фиг. 6 - вид Б по фиг. 5, на фиг. 7 - устройство контроля для двухуровневой анкерной крепи с независимым расположением индикаторов, на фиг. 8 - устьевая трубка, на фиг. 9 - вид В по фиг. 8.
Устройство контроля анкерной крепи размещают в отверстии, например, в шпуре 1, и у его устья, пробуренного в кровле или боку выработки, контур которой закреплен одноуровневой или двухуровневой анкерной крепью. Устройство позволяет осуществлять контроль смещений пород приконтурного массива горной выработки, закрепленной анкерной крепью.
Устройство контроля анкерной крепи содержит реперы (на фиг. 1,7- позиция 2, на фиг. 2 - позиции а, 6, в), каждый из которых соединен гибкой связью 3 с соответствующим ему индикатором (на фиг. 1, 3, 5, 6, 7 - позиция 4, на фиг. 2 - позиции
a′, б′, в′) и устьевую трубку 5. Устройство контроля для одноуровневой анкерной крепи включает два глубинных репера (фиг. 1), для двухуровневой - три (фиг. 2). Репер 2 может быть выполнен в виде пружины с отогнутыми концами, которые упираются в стенки шпура 1, фиксируя репер 2 на заданной глубине.
Индикаторы 4 закреплены на гибких связях 3 фиксаторами 6, выполнены с продольной проточкой 7 (фиг. 3, 4) или имеют отверстия 8 под гибкую связь 3 (фиг. 5, 6), могут быть выполнены в виде труб. Фиксаторы 6 могут быть выполнены, например, в виде пломб или трубочек, охватывающих гибкую связь 3. Такое исполнение индикаторов 4 облегчает их фиксацию. Индикаторы расположены один в другом (фиг. 1, 2) или независимо друг от друга (фиг. 7). Расположение и вид индикаторов может зависеть от диаметра отверстия (шпура, скважины). На внешней поверхности индикаторы 4 имеют горизонтальную трехцветную разметку, которая может быть нанесена с помощью краски или выполнена из отдельных или объединенных на листе или оболочке полосок. Индикаторы 4 могут иметь шкалу с разметкой, а также могут быть покрыты дополнительной оболочкой из полимерного материала (термоусадочной, ламинирующей пленки и др.) для надежной изоляции от внешних факторов. Все это необходимо для точности контроля расслоений пород кровли, а также для защиты индикаторов 4 от коррозии и попадания влаги, за счет чего увеличивается срок службы.
Гибкие связи 3 могут быть выполнены из нержавеющего стального троса или полимерных, или композиционных материалов. Используются материалы стойкие к излому при изгибе.
Устьевая трубка 5 выполнена в виде полого незамкнутого цилиндра из металлических или полимерных, или композиционных материалов, например, из оцинкованного листа свернутого в виде цилиндра или из полимерной трубы, имеющих продольный разрез (фиг. 8, 9). Устьевая трубка 5 фиксируется в устье шпура 1 и выполняет функцию контурного репера, через нее проходят гибкие связи 3. Ее торец выступает из устья шпура 1. Такое исполнение устьевой трубки 5 облегчает ее установку, а также установку устройства контроля анкерной крепи.
Одноуровневая анкерная крепь включает анкеры первого (нижнего) уровня 9, закрепленные в шпуре (скважине), длина которых не превышает высоту выработки (фиг. 1). Двухуровневая анкерная крепь включает анкеры первого уровня 9 и анкеры второго уровня 11 (верхнего уровня, глубокого заложения), превышающие длину анкеров первого уровня 9 (фиг. 2).
Пример работы устройства контроля для двухуровневой анкерной крепи (фиг. 2). В пробуренном шпуре 1 установлены три глубинных репера (например, опорный а, первый промежуточный 6, второй промежуточный в) в виде пружины с отогнутыми концами, которые упираются в стенки отверстия 1, фиксируя репер на заданной глубине. Выше закрепляющей втулки 12 анкеров второго уровня 11 расположен опорный репер а. Первый промежуточный репер 6 расположен выше закрепляющей втулки 10 анкеров первого уровня 9, но ниже закрепляющей втулки 12 анкеров второго уровня 11. Второй промежуточный репер в расположен ниже закрепляющей втулки 10 анкеров первого уровня 9. В устье шпура 1 закреплена устьевая трубка 5. Каждый репер (а, б, в) соединен гибкой связью 3, например, в виде нержавеющего стального троса, с соответствующим ему индикатором (а′, б′, в′). Индикатор имеет три полоски, например, голубого (верхняя), оранжевого (средняя), бардового (нижняя) цвета, и миллиметровую продольную разметку. Голубой цвет соответствует началу разметки. Индикаторы расположены друг в друге. Второй промежуточный репер в соединен с индикатором в′, начало цветной разметки которого расположено на уровне нижнего торца устьевой трубки 5. Первый промежуточный репер 6 соединен с индикатором б′, начало цветной разметки которого расположено на уровне нижнего торца индикатора в′ второго промежуточного репера в, при этом индикатор а′ опорного репера а расположен ниже. Опорный репер а соединен с наиболее тонким индикатором а′, расположенным ниже других индикаторов, и имеющим, например, продольную проточку. Начало его цветной разметки расположено на уровне нижнего торца индикатора б′ первого промежуточного репера б.
Устойчивость пород выработки и работоспособность анкерной крепи характеризуется взаимным положением индикаторов. Опускание устьевой трубки 5 на индикатор в′ характеризует интенсивность смещения пород в зоне, закрепленной анкерами первого уровня 9, и, как следствие, повышение нагрузки на анкерную крепь первого уровня. Если смещения остановились на оранжевой полоске, то они в пределах нормы.
Смещение индикатора в′ на индикатор б′ свидетельствует о том, что смещения пород в зоне, закрепленной анкерами первого уровня 9, приближаются к критическим значениям и возрастает нагрузка на анкерную крепь второго уровня. Если смещения остановились на оранжевой полоске, то они в пределах нормы. Если индикатор регистрирует смещения на бордовой полоске и наблюдается продолжение смещений, необходимо принимать меры по усилению анкерной крепи.
Смещение индикатора б′ на индикатор а′ свидетельствует о том, что смещения пород в зоне закрепления анкеров второго уровня 11 приближаются к критическим значениям. Если смещения остановились на оранжевой полоске, то они в пределах нормы. Если индикатор регистрирует смещения на бордовой полоске и наблюдается продолжение смещений, необходимо принимать меры по усилению анкерной крепи.
Использование заявляемого устройства позволяет упростить монтаж, повысить информативность и надежность контроля состояния анкерной крепи и смещений вмещающих пород горизонтальных и наклонных подземных горных выработок, закрепленных анкерной крепью. Устройство можно использовать как в скважинах, так и в шпурах.