Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 10.03.1975 75677 U- 5d, 5/00 MKP E21f 5/00 CZYTELNIA Urreclu Putorrte«*qo Twórcywynalazku: Jan Luczejko, Jerzy Kopec Uprawniony z patentu tymczasowego: Kombinat Górniczo-Hutniczy Miedzi Zaklady Badawcze i Projektowe Miedzi „Cuprum", Wroclaw (Polska) Sposób wyznaczania stanu obudowy betonowej szybów kopalnianych Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania stanu obudowy betonowej szybów kopalnianych w fazie ich eksploatacji.Dotychczas kontrola obudowy betonowej szybów polegala na wizualnej obserwacji stanu wewnetrznej powierzchni rury szybowej lub tez odbywala sie metoda opukiwania kilofkiem górniczym.Sposób ten pozwala rejestrowac zmiany stanu obudowy betonowej manifestujace sie na powierzchni rury szybowej, w postaci pekniec, zluszczen, czy wycieków wód pod cisnieniem. Zmiany zachodzace w partiach zewnetrznych obudowy majace najczesciej charakter ukryty, ta droga nie mogly byc ujawnione.Z publikacji zamieszczonych w literaturze technicznej znane sa próby stosowania profilowania ultradzwie¬ kowego i fotooptycznego do badania obudowy. Metody te jednak sa czasochlonne, gdyz maja charakter obserwacji punktowych i moga byc uzyte do kontroli stanu obudowy betonowej jako metody uzupelniajace, mozliwe do praktycznego stosowaniajedynie na niewielkich odcinkach obudowy.Wszelkiego rodzaju kontrole obudowy czynnych szybów wymagaja wylaczenia ich z ruchu. Kazde wylaczenie szybu z eksploatacji jest polaczone ze znacznymi stratami w wydobyciu kopalin. Stad waznym problememjest aby czas kontroli obudowy byl jak najkrótszy.Celem wynalazku jest umozliwienie wczesnego wykrywania i dokladnego lokalizowania miejsc uszkodzen zewnetrznych warstw obudowy betonowej dla prowadzenia prawidlowej konserwacji i zabezpieczenia zagrozo¬ nych stref. Aby osiagnac ten cel wytyczono zadanie opracowania sposobu wyznaczania stanu obudowy betonowej w oparciu o znana metode profilowania elektrooporowego z przystosowaniem jej do pomiaru na dlugich odcinkach obudowy.W sposobie wyznaczania stanu obudowy betonowej szybów kopalnianych, zgodnie z wynalazkiem, znana metode profilowania elektrooporowego stosuje sie na wewnetrznej powierzchni rury szybowej, na której w wybranych kierunkach i na calym badanym odcinku wzdluz szybu wykonuje sie ciagly pomiar opornosci, z którego interpretuje sie dane o stanie obudowy, przy czym dane co do rodzaju i wielkosci zmian dynamicznych zachodzacych w obudowie pod wplywem naturalnych czynników niszczacych otrzymuje sie poprzez wzajemne porównywanie kolejnych wykresów pomiarowych wykonanych dla tego samego odcinka szybu i na tym samym kierunku. Ciagly pomiar opornosci dokonuje sie z bedacego w ruchu naczynia szybowego, z którego na2 75 677 wystajacym poza jego obreb wysiegniku wysuwa sie poprzeczna wzgledem sciany obudowy listwe z umieszczo¬ nymi na niej elektrodami. Sa one umieszczone na listwie w sposób umozliwiajacy zmiany ich wzajemnych / odleglosci. Ciagly kontakt elektrod pomiarowych z obudowa betonowa odbywa sie przy pomocy mikrogabki nasyconej wodnym roztworem soli kuchennej i kaolinu. Mikrogabka ta w formie paska jest nalozona na elektrode wykonana w ksztalcie kólka.Sposób wedlug wynalazku spelnia warunek dokonywania pomiarów bez zbednego wylaczania urzadzen szybowych z eksploatacji na dluzszy okres czasu. Konstrukcja elektrod i zastosowanie mikrogabki nasyconej wskazanym roztworem umozliwia prowadzenie pomiarów w sposób ciagly i dla dowolnie dlugich odcinków obudowy.Sposób wedlug wynafizku jest realizowany przypomocy srodKów technicznych, które w przykladzie wykonania sa przedstawione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ukladu pomiarowego, fig, 2 — schemat sondy pomiarowej a fig. 3 — widok z boku elektrody.Zgodnie z wynalazkiem wyznaczanie stanu obudowy betonowej 1 szybów sprowadza sie do pomiaru opornosci elektrycznej betonu wzdluz okreslonego pionowego kierunku rury szybowej. Uklad pomiarowy sklada sie z sondy pomiarowej 2, która tworza cztery koliste elektrody 3, z generatora 4 pradu niskoczestotli- wosciowego ze stabilizowanym natezeniem pradu w linii pradowej, mikrowoltomierza 5 i rejestratora 6 napieciowego. Generator i mikrowoltomierz wymagaja zasilania bateryjnego pradem stalym, zas rejestra¬ tor — pradem zmiennym — 110 V/220 V. Idea pomiaru opornosci elektrycznej róznych osrodków w symetrycz¬ nym ukladzie czteroelektrodowym jest znana i szeroko stosowana do rozwiazywania róznego rodzaju zadan, nie wymaga zatem szczególowego opisywania.W zaleznosci od stanu betonu — zwarty, porowaty, spekany, suchy, zawodniony, otrzymuje sie rózne wielkosci oporów. Odcinkom obudowy o zwiekszonej porowatosci, czy charakteryzujacym sie obecnoscia mikrospekan, przez które odbywa sie przesaczanie wód spoza obudowy, odpowiadaja opory nizsze, o wartosciach zblizonych do wartosci opornosci wód wglebnych kontaktujacych z obudowa. Odcinkom obudowy litej, wodonieprzepuszczslnej odpowiadaja opory wyzsze — a na wykresach pomiarowych rejestruja sie one jako maksima.W zaleznosci od stosowanej geometrii ukladu pomiarowego mierzone wartosci oporów elektrycznych odnosi sie do plytszych lub glebszych partii obudowy. Zasieg kontroli mozna w prosty sposób regulowac poprzez zmiane wielkosci rozstawów elektrod 3 pradowych to znaczy obu elektrod zewnetrznych. Umozliwia to konstrukcja sondy pomiarowej 2, w której zmiany rozstawu elektrod 3 realizuje sie przy pomocy srub mocujacych te elektrody na listwie 7. Wg ogólnej, praktycznej zasady zasieg badania wynosi okolo jednej trzeciej wielkosci rozstawu elektrod pradowych. A zatem jezeli interesuja nas glebsze, to znaczy bardziej zewnetrzne partie obudowy zwiekszamy odpowiednio rozstawy elektrod pradowych.Przez dwukrotne profilowanie, raz ukladem o rozstawach pomiarowych plytszych a drugi raz o rozstawach glebszych uzyskuje sie dwie krzywe pomiarowe, odnoszace sie do dwóch róznych glebokosci penetracji wzgledem wewnetrznej powierzchni obudowy. Ich wzajemne porównanie jest podstawa do wnioskowania o stanie obudowy w calej objetosci na danym kierunku.Kontrole stanu obudowy betonowej szybów zgodnie z wynalazkiem wykonuje sie w róznych odstepach czasowych, ustalonych indywidualnie dla poszczególnych szybów. Wzajemne porównanie kolejnych okresowych wyników profilowania elektrooporowego w danym szybie daje informacje o dynamicznych zmianach zachodza¬ cych w obudowie betonowej, np. pod wplywem agresywnego oddzialywania wód lub tez swiadczy o ich braku.Sonde skladajaca sie z czterech kolistych elektrod 3 przyklada sie do badanej powierzchni betonowej rury szybowej 1 w ten sposób, aby wszystkie elektrody kontaktowaly z obudowa. Kontakt elektrod z betonem uzyskuje sie poprzez mikrogabke 8 nasaczona wodnym roztworem soli kuchennej i kaolinu. Mikrogabka w postaci paska ulozona jest w specjalnie wykonanym rowku na zewnetrznym obwodzie kólka 9.Sygnal pradowy z generatora 4 izolowanymi przewodami 10 doprowadzany jest do osi kólka 11 elektrod zewnetrznych, a nastepnie poprzez metalowe kólko 9 i mikrogabke 8 do betonu 1. W wyniku przeplywu pradu w obudowie betonowej, pomiedzy srodkowymi elektrodami wystepuje róznica potencjalów A V. Poprzez mikrogabke, kólko, os i przewód jest ona doprowadzona do mikrowoltomierza 5, a nastepnie do rejestratora 6, gdzie jest rejestrowana na tasmie rejestracyjnej. Poniewaz generator pradu, w granicach opornosci uziemien od 30 om do 10 000 om, zapewnia stale natezenie pradu w linii zasilajacej, rejestrowana róznice potencjalów mozemy traktowac jako wykres zmian opornosci elektrycznej betonu.Wiadomo, ze gdzie: pk — opór pozorny (om • metr) K — wspólczynnik proporcjonalnosci zalezny od geometrii ukladu pomiarowego (m) AV - róznica potencjalów (V) I — natezenie pradu (A)75 677 3 Stad jezeli K i I maja wartosc stala o zmianach pk decyduja tylko zmiany AV.Tego typu uklad pomiarowy uniezalezniony jest od zmian opornosci uziemien, co w konsekwencji pozwolilo uzyskac prostszy uklad pomiarowo-rejestracyjny.Dla uniezaleznienia sie od wplywu zaklócen, wywolanych róznego rodzaju zawodnieniem wystepujacym w szybie, kazda elektrode 3 oslania sie specjalna oslona.12 wykonana z winiduru, której czesc przesuwajaca sie po betonie jest oslonieta guma 13. Zarówno oslona jak i trzpien 14, do której przymocowane sa kólko i oslona, wykonane musza byc z materialów dielektrycznych.Korzystanie z urzadzen jest nastepujace. Aparature kontrolno-rejestracyjna umieszcza sie w klatce szybowej, zas sonde pomiarowa w zaleznosci od warunków, w klatce lub na klatce. Po przygotowaniu i sprawdzeniu prawidlowego dzialania aparatury, wykonuje sie profilowanie elektrooporowe obudowy betonowej. Wymagany jest kierunek jazdy klatki z góry w dól, z predkoscia okolo 0,25 m/sek. Dla wykonywania tego typu pomiarów w szybach potrzebna jest wolna, niezabudowana powierzchnia rury szybowej o szerokosciokolo trzech grubosci obudowy betonowej. Najczesciej szerokosc ta waha sie w granicach 1,3^-1,8 m.W polozeniu pomiarowym sonda dotyka obudowy betonowej w Iczterech punktach przy czym kontakt ten utrzymywany jest z powierzchnia betonu mimo wystepowania pewnych niezbyt duzych nierównosci. Umozliwia to niezalezne zamocowanie poszczególnych elektrod 3 na listwie 7, wahliwe osadzenie kólek 9 w widelkach 15 i sprezyna dociskowa 16 oraz staly, niezbyt duzy docisk z jakim obslugujacy sonde dociska ja do powierzchni szybu przy pomocy wysiegnika 17.Na wstepie pomiaru zaznacza sie poczatek rejestracji np. „glebokosc 300 m", a takze wyznacza sie zakres pomiarowy. W ten sposób otrzymuje sie wzorcowe sygnaly o okreslonych wychyleniach, odpowiadajace pewnym wartosciom oporów pozornych. W trakcie rejestracji co pewien odcinek glebokosciowy — np.) co kilka dzwigarów, zaznacza sie na wykresie kolejne glebokosci.Powyzsze, wykonuje sie przez chwilowe wylaczenie mierzonego sygnalu napieciowego przelacznikiem mikrowoltomierza, w wyniku czegp na wykresie uzyskuje sie charakterystyczne piki o zerowej wartosci.Cechowanie takie wykonuje sie dla dodatkowej kontroli— sprzezenia wykresu odpowiednim odcinkiem glebokosciowym szybu.Na koncu odcinka pomiarowego wykonuje sie dodatkowe sprawdzenie zakresu pomiarowego. Chodzi bowiem o wyeliminowanie wplywu ewentualnych zmian czulosci wzmacniaczy w czasie wykonywania pomiarów. . ¦ - Przykladowo przy predkosci klatki, 0,25 m/sek., czas potrzebny na przebadanie 600 m odcinka szybu wynosi 40 min. PL PL