RU172963U1

RU172963U1 - Automatic device for controlling displacements of the near-edge rock mass of mine workings

Info

Publication number: RU172963U1
Application number: RU2016135851U
Authority: RU
Inventors: Федор Александрович Анисимов; Павел Владимирович Гречишкин; Александр Сергеевич Позолотин; Дамир Фанисович Заятдинов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Ранк 2" (Ооо "Ранк 2")
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2017-08-02

Abstract

Техническое решение относится к горной промышленности и может быть использовано для наблюдения и контроля состояния приконтурного массива пород подземных горных выработок.Автоматическое устройство контроля смещений приконтурного массива пород горных выработок, включающее реперы, гибкие связи, блок измерения, датчики перемещения, возвратно-сматывающие механизмы, расположенные в корпусе блока измерения, каждый репер взаимосвязан с соответствующим ему возвратно-сматывающим механизмом с помощью гибкой связи и датчиком перемещения.Использование заявляемого устройства позволяет повысить безопасность горных работ, за счет создания надежного и компактного устройства, осуществляющего непрерывный контроль смещений приконтурного массива пород горных выработок.The technical solution relates to the mining industry and can be used to monitor and control the state of the near-edge rock mass of underground mine workings. An automatic device for monitoring the displacements of the near-edge rock mass of the mine workings, including benchmarks, flexible connections, a measuring unit, displacement sensors, return-winding mechanisms located in the housing of the measuring unit, each benchmark is interconnected with its corresponding reciprocating mechanism using flexible communication and a displacement sensor. olzovanie claimed device allows to improve the safety of mining operations, through the creation of a reliable and compact device provides continuous monitoring of the displacement of marginal array of mining rocks.

Description

Техническое решение относится к горной промышленности и может быть использовано для наблюдения и контроля (отслеживания) состояния приконтурного массива пород подземных горных выработок. Техническое решение может быть использовано в составе системы электронного мониторинга состояния приконтурного массива пород горных выработок, для осуществления комплексного контроля за смещениями пород приконтурного массива всей сети подземных горных выработок шахт и рудников.The technical solution relates to the mining industry and can be used to monitor and control (track) the state of the near-surface rock mass of underground mine workings. The technical solution can be used as part of an electronic monitoring system for the state of the near-edge rock mass of mine workings to carry out comprehensive control over the displacements of the rocks of the near-rock mass of the entire network of underground mine workings of mines and mines.

Известно устройство контроля анкерной крепи (патент РФ №2564508, МПК G01C 15/04, Е21С 39/00, опубл. 10.10.2015), содержащее реперы, каждый из которых соединен гибкой связью с соответствующим ему индикатором, и устьевую трубку, отличающееся тем, что 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.A control device for anchor support is known (RF patent No. 2564508, IPC G01C 15/04, Е21С 39/00, publ. 10/10/2015), containing frames, each of which is connected by a flexible connection with its corresponding indicator, and a wellhead, characterized in that the indicators are fixed on flexible connections by clamps, located one in another or independently from each other, are made with a longitudinal groove or have holes for flexible connection, the wellhead tube is made in the form of a hollow open cylinder.

Недостатки известного устройства - невозможен непрерывный контроль и анализ показаний, так как необходим визуальный осмотр и снятие показаний индикаторов непосредственно в месте его установки, как правило, производится не чаще раза в сутки при фиксации показаний, внесение показаний в журнал по каждому устройству и их анализ.The disadvantages of the known device is that continuous monitoring and analysis of indications is impossible, since visual inspection and reading of indicators directly at the installation site is necessary, as a rule, it is performed no more than once a day when recording readings, entering readings into the logbook for each device and analyzing them.

В горных выработках в зависимости от типа кровли по обрушаемости для контроля деформационного состояния пород кровли, устройства контроля устанавливают в скважинах (шпурах) через 35-40 м, 80-100 м, 200-250 м по трассе выработки и на каждом сопряжении. Количество устройств и периодичность контроля, в том числе зависит от размеров зоны влияния очистных работ. Для известных устройств необходим спуск в шахту и контроль (осмотр) каждого устройства на месте его установки. При этом ухудшаются оперативность сбора и обработки данных.In mine workings, depending on the type of roof by collapse to control the deformation state of the roof rocks, control devices are installed in wells (holes) through 35-40 m, 80-100 m, 200-250 m along the production route and at each interface. The number of devices and the frequency of control, including depends on the size of the zone of influence of treatment. For known devices, descent into the mine and control (inspection) of each device at the place of its installation is necessary. At the same time, the efficiency of data collection and processing is deteriorating.

Известен многореперный измеритель деформации приконтурного массива горных выработок (патент РФ №89609, МПК Е21С 39/00, опубл. 10.12.2009), включающий опорный репер с гибкой связью, закрепленный у дна скважины, измерительный блок, выполненный в виде набора индикаторов, промежуточные реперы, закрепленные по длине скважины и соединенные гибкими связями через индикаторы и отклоняющие ролики с натяжными грузами, и контрольный репер, отличающийся тем, что опорный репер соединен с корпусом измерительного блока, причем индикаторы выполнены в виде оптических втулок со светодиодами и фотоприемниками, при этом все оптические втулки измерительного блока закреплены общей осью на корпусе блока.Known multi-meter strain gauge delineated array of mine workings (RF patent No. 89609, IPC E21C 39/00, publ. 10.12.2009), including a reference benchmark with a flexible connection, mounted at the bottom of the well, a measuring unit made in the form of a set of indicators, intermediate benchmarks fixed along the length of the well and connected by flexible connections through indicators and deflecting rollers with tension weights, and a control benchmark, characterized in that the reference benchmark is connected to the body of the measuring unit, and the indicators are made in the form of optical their sleeves with LEDs and photodetectors, wherein all the optical measuring unit bushing fixed common axis of the block body.

Недостатками известного устройства являются зависимость точности измерений от чувствительности индикаторов к пыли, расположение натяжных грузов вне измерительного блока, которое снижает удобство при установке прибора со свисающими грузами, а также надежность его работы при эксплуатации горной выработки, так как высока вероятность повреждения и влияния внешних факторов на точность измерения (вибрации, колебания, воздействие вентиляционной струи на грузы). Использование такого механизма измерения, в особенности натяжных грузов, не позволяет сделать блок измерения компактным и не имеет возможности располагать устройство в разных положениях относительно горизонта.The disadvantages of the known device are the dependence of the accuracy of the measurements on the sensitivity of the indicators to dust, the location of stretch weights outside the measuring unit, which reduces the convenience when installing the device with hanging loads, as well as the reliability of its operation during operation of the mine, since there is a high probability of damage and the influence of external factors on measurement accuracy (vibrations, vibrations, impact of a ventilation stream on loads). The use of such a measurement mechanism, in particular tensile weights, does not make the measurement unit compact and does not have the ability to position the device in different positions relative to the horizon.

Техническим результатом является повышение безопасности горных работ, за счет создания надежного и компактного устройства, осуществляющего непрерывный контроль смещений приконтурного массива пород горных выработок.The technical result is to increase the safety of mining, by creating a reliable and compact device that continuously monitors the displacements of the near-edge rock mass of mine workings.

Технический результат достигается тем, что автоматическое устройство контроля смещений приконтурного массива пород горных выработок, включающее реперы, гибкие связи, блок измерения, согласно техническому решению содержит датчики перемещения, возвратно-сматывающие механизмы, расположенные в корпусе блока измерения, каждый репер взаимосвязан с соответствующим ему возвратно-сматывающим механизмом с помощью гибкой связи и датчиком перемещения.The technical result is achieved in that an automatic device for controlling the displacements of the near-edge rock mass of mine workings, including benchmarks, flexible connections, a measuring unit, according to the technical solution, contains displacement sensors, reciprocating mechanisms located in the housing of the measuring unit, each benchmark is interconnected with its corresponding reciprocally -winding mechanism with flexible connection and displacement sensor.

На фиг. 1 изображено установленное в шпуре автоматическое устройство контроля смещений приконтурного массива пород горных выработок, на фиг. 2 - вид спереди автоматического устройства контроля смещений приконтурного массива пород горных выработок, на фиг. 3 - вид сверху по фиг. 2, на фиг. 4 - разрез по фиг. 3.In FIG. 1 shows an automatic device for controlling displacements of a near-edge rock mass of mine workings installed in a hole; FIG. 2 is a front view of an automatic device for controlling displacements of the near-edge rock mass of mine workings, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2, in FIG. 4 is a sectional view of FIG. 3.

Автоматическое устройство контроля смещений приконтурного массива пород горных выработок размещают в отверстии и у его устья, пробуренного в кровле или боку выработки, контур которой закреплен, например, одноуровневой или двухуровневой (фиг. 1) анкерной крепью. Устройство позволяет осуществлять автоматический контроль смещений пород приконтурного массива горной выработки, закрепленной анкерной крепью.An automatic device for controlling the displacements of the near-edge rock mass of mine workings is placed in the hole and at its mouth, drilled in the roof or side of the mine, the contour of which is fixed, for example, by a single-level or two-level (Fig. 1) anchor support. The device allows for automatic control of the displacements of the rocks of the near-edge array of the mine working, fixed with anchor support.

Автоматическое устройство контроля смещений приконтурного массива пород горных выработок содержит реперы 1, гибкие связи 2, блок измерения 3, возвратно-сматывающие механизмы 4, датчики перемещения 5 (фиг. 2, 3, 4).An automatic device for controlling the displacements of the near-surface rock mass of mine workings contains rappers 1, flexible couplings 2, a measuring unit 3, reciprocating mechanisms 4, displacement sensors 5 (Figs. 2, 3, 4).

Репер 1 может быть выполнен в виде пружины с отогнутыми концами, которые упираются в стенки шпура, фиксируя репер 1 на заданной глубине.The benchmark 1 can be made in the form of a spring with bent ends that abut against the walls of the hole, fixing the benchmark 1 at a given depth.

Гибкие связи 2 могут быть выполнены из нержавеющего стального троса или полимерных, или композиционных материалов. Используются материалы стойкие к излому при изгибе, а также не растягивающиеся под нагрузкой.Flexible connections 2 can be made of stainless steel cable or polymeric or composite materials. Materials used are resistant to bending during bending, as well as not stretching under load.

Возвратно-сматывающие механизмы 4 расположены в корпусе блока измерения 3, тем самым защищены от внешних факторов при хранении, транспортировке, монтаже (установке), эксплуатации.The return-winding mechanisms 4 are located in the housing of the measuring unit 3, thereby being protected from external factors during storage, transportation, installation (installation), operation.

Гибкие связи 2 соединяют реперы 1 с блоком измерения 3. Один конец гибкой связи 2 соединен с репером 1, другой - с возвратно-сматывающим механизмом 4, обеспечивающим оптимальное натяжение и мгновенное реагирование на любое смещение (вытягивание гибкой связи, скручивание при ее ослаблении). Возможно многоразовое использование блока измерения 3 с таким механизмом. В сравнении с прототипом, работа заявляемого устройства не зависит от вертикального или горизонтального, или наклонного расположения отверстия (шпура, скважины) относительно горизонта. А также обеспечивается компактность и безопасность блока измерения.Flexible connections 2 connect the reference frame 1 to the measuring unit 3. One end of the flexible connection 2 is connected to the reference 1, the other to the return-winding mechanism 4, which ensures optimal tension and instant response to any displacement (stretching the flexible connection, twisting when it is weakened). Reusable use of measurement unit 3 with such a mechanism is possible. In comparison with the prototype, the operation of the inventive device does not depend on the vertical or horizontal, or inclined location of the hole (hole, well) relative to the horizon. It also provides compactness and safety of the measuring unit.

Для регистрации смещений используют датчики перемещения 5, например, датчики перемещения, преобразующие величины линейных или угловых перемещений. Каждый репер 1 взаимосвязан с соответствующим ему возвратно-сматывающим механизмом 4 с помощью гибкой связи 2 и датчиком перемещения 5. Блок измерения 3 может включать устройства с функциями приема, передачи данных, а также обработки, хранения, оповещения, систему питания, а также устройства или разъемы ввода-вывода данных 6 в корпусе блоке измерения 3, позволяющие осуществлять передачу данных на считывающее устройство непосредственно в месте установки или дистанционно на переносной пульт, компьютер диспетчера. Блок измерения может иметь монтажный предохранитель 8, трубку 11. Трубка выполнена, например, с зацепами, удерживающими блок измерения.To record displacements, displacement sensors 5 are used, for example, displacement sensors that convert linear or angular displacements. Each frame 1 is interconnected with its corresponding return-winding mechanism 4 using flexible connection 2 and a displacement sensor 5. Measurement unit 3 may include devices with functions of receiving, transmitting data, as well as processing, storage, notification, power system, as well as devices or data input-output connectors 6 in the housing of the measurement unit 3, allowing data to be transmitted to a reader directly at the installation site or remotely to a hand-held console or dispatcher's computer. The measurement unit may have a mounting fuse 8, the tube 11. The tube is made, for example, with hooks holding the measurement unit.

Устройства с функциями оповещения имеют световую и/или звуковую индикацию, которая срабатывает при фиксации аварийных смещений приконтурного массива пород горных выработок. На блоке измерения 3 имеются индикаторы состояния 7, реагирующие на заданные пределы измерения датчика 5 контроля смещения допустимые, опасные, критические значения, которые регулируются в блоке измерения отдельно для каждой выработки согласно расчетного значения. Таким образом, возможно автоматическое оповещение. Питание блока измерения производится по кабельной сети и/или от встроенного аккумулятора (на случай порыва сети).Devices with warning functions have light and / or sound indications, which are triggered when fixing emergency displacements of the near-edge rock mass of mine workings. On the measurement unit 3 there are status indicators 7 that respond to the specified measurement limits of the displacement control sensor 5 permissible, dangerous, critical values that are regulated in the measurement unit separately for each output according to the calculated value. Thus, automatic notification is possible. The power supply of the measuring unit is made via cable network and / or from the built-in battery (in case of a network outage).

От блока измерения передача данных на удаленный пульт диспетчера/персональный компьютер осуществляется с помощью системы передачи данных.From the measuring unit, data is transferred to a remote controller / personal computer using a data transmission system.

В результате становится возможным использование таких устройств как отдельно, так и в системе, включающей определенное количество устройств, зависящее от трассы выработки, количества сопряжений. Такое использование позволяет определять величины и скорости смещений пород кровли в каждой контрольной точке выработки (со всех датчиков одновременно), а также интенсивность проявления горного давления.As a result, it becomes possible to use such devices both individually and in a system that includes a certain number of devices, depending on the production route, the number of interfaces. This use allows you to determine the magnitude and speed of displacement of the roof rocks at each control point of production (from all sensors simultaneously), as well as the intensity of the manifestation of rock pressure.

Все это способствует повышению безопасности горных работ, за счет надежного оперативного удаленного мониторинга и непрерывного контроля смещений, а также автоматического анализа и учета данных о смещениях пород, прогноза развития аварийных и внештатных ситуаций.All this contributes to the improvement of mining safety, due to reliable operational remote monitoring and continuous control of displacements, as well as automatic analysis and recording of data on displacements of rocks, and the forecast of the development of emergency and emergency situations.

Пример работы заявляемого устройства. Автоматическое устройство контроля смещений приконтурного массива пород горных выработок размещают в шпуре и у его устья, пробуренного в кровле выработки, контур которой закреплен двухуровневой анкерной крепью (фиг. 1). В пробуренный шпур устанавливают три глубинных репера 1 в виде пружины с отогнутыми концами, которые упираются в стенки отверстия. Каждый репер 1 фиксируют на заданной глубине. Выше закрепляющей втулки анкеров второго уровня расположен первый репер (опорный). Выше закрепляющей втулки анкеров первого уровня, но ниже закрепляющей втулки анкеров второго уровня расположен второй репер (первый промежуточный). Ниже закрепляющей втулки анкеров первого уровня расположен третий репер (второй промежуточный). Каждый репер 1 соединен с соответствующим ему возвратно-сматывающим механизмом 4 и датчиком перемещения 5 с помощью гибкой связи 2. В качестве гибкой связи 2 используется стальной трос. При установке устройства трос скользит по монтажному предохранителю 8. После установки блока измерения 3 (окончательного монтажа) монтажный предохранитель 8 извлекают. В качестве датчика перемещения 5 использовался электронно-механический датчик, чувствительный элемент которого преобразует линейное перемещение троса в угловое перемещение. Блок измерения включает блоки обработки сигнала, приема-передачи 9, питания 10, разъемы ввода-вывода данных 6, трубку 11 с пружинными зацепами 12. Датчик перемещения 5 взаимосвязан с блоком обработки сигнала, соединенным с блоком приема-передачи. Данные для мониторинга со всех блоков измерения передаются на персональный компьютер, с помощью блоков коммутации, связи и управления.An example of the operation of the claimed device. An automatic device for controlling the displacements of the near-edge rock mass of mine workings is placed in a hole and at its mouth drilled in the roof of the mine, the contour of which is fixed by a two-level anchor support (Fig. 1). In the drilled hole, three deep reference points 1 are installed in the form of a spring with bent ends that abut against the walls of the hole. Each frame 1 is fixed at a given depth. Above the fixing sleeve of the second level anchors is the first benchmark (reference). Above the anchor sleeve of the first level anchors, but below the anchor sleeve of the second level anchors is a second benchmark (first intermediate). Below the fixing sleeve of the first level anchors is a third benchmark (second intermediate). Each frame 1 is connected to its corresponding return-winding mechanism 4 and the displacement sensor 5 using a flexible connection 2. As a flexible connection 2, a steel cable is used. When installing the device, the cable slides along the mounting fuse 8. After installing the measurement unit 3 (final installation) mounting fuse 8 is removed. As the displacement sensor 5, an electronic-mechanical sensor was used, the sensitive element of which converts the linear movement of the cable into angular movement. The measurement unit includes signal processing, transmit-receive 9, power 10, data input-output connectors 6, tube 11 with spring hooks 12. The displacement sensor 5 is interconnected with a signal processing unit connected to the transmit-receive unit. Data for monitoring from all measurement units are transmitted to a personal computer using switching, communication and control units.

Таким образом, повышается безопасность горных работ, за счет повышения надежности конструкции устройства и его работы, а также непрерывного контроля измерений.Thus, the safety of mining is increased by increasing the reliability of the design of the device and its operation, as well as continuous monitoring of measurements.

Claims

An automatic device for controlling displacements of the near-surface rock mass of mine workings, including benchmarks, flexible connections, a measuring unit, characterized in that it contains displacement sensors, reciprocating mechanisms located in the housing of the measuring unit, each benchmark is interconnected with its corresponding reciprocating mechanism using flexible communication and displacement sensor.