способ измерения смещений пород кровли в условиях криолитозоны

Формула изобретения

Способ измерения смещений пород кровли в условиях криолитозоны, включающий определение места замера, размещение замерной станции на безопасном расстоянии и замер передаваемых показателей, отличающийся тем, что сначала определяют район наибольших напряжений и деформаций пород при первичной посадке кровли в очистном забое, располагающийся как правило в средней части шага первичного обрушения, бурят с поверхности в этот район скважину до отрабатываемого пласта полезного ископаемого, размещают в скважине стальную проволоку, один конец которой закрепляют в кровле непосредственно у пласта, а другой конец проволоки крепят на поверхности к измерительному самозаписывающему устройству, снабженному элементом натяжения проволоки и оборудованному автоматически включаемой аварийной сигнализацией, причем запись показаний измерительного устройства начинают сразу же по мере отхода механизированного комплекса от скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для измерения смещений пород кровли.

При управлении горным давлением полным обрушением при многолетнемерзлых трудноуправляемых кровлях особо опасным является первичное обрушение, которое сопровождается ударным действием воздушной волны.

Известен способ дистанционного измерения смещения пород с помощью реостатной стойки типа СР, включающий установку этой стойки в месте измерения, а изменение величины сопротивления измеряется дистанционно с помощью приборов [1].

Недостатком данного способа является то, что не фиксируется непрерывное смещение пород непосредственно до обрушения пород, а при обрушении пород реостатная стойка разрушается.

Известен способ дистанционного измерения смещений пород с помощью устройства, разработанного во ВНИМИ и Донгипроуглемаше, включающий размещение этого устройства в необходимом месте с помощью механизированного привода, распор прибора между боковыми породами и замер их смещения по изменению величины хода поршня пневмодомкрата [2].

Недостатками известного способа является невозможность постоянного наблюдения за процессом сдвижения горных пород кровли непосредственно до их обрушения, а в случае обрушения прибор заваливается глыбами пород.

Технической задачей явилась разработка постоянной регистрации смещений пород кровли до и в момент их обрушения, а также своевременное автоматическое предупреждение работающих о приближающемся обрушении кровли.

Предлагаемый способ отличается тем, что сначала определяют район наибольших напряжений и деформаций пород при первичной посадке кровли в очистном забое, располагающийся, как правило, в средней части шага первичного обрушения, бурят с поверхности в этот район скважину до отрабатываемого пласта полезного ископаемого, размещают в скважине стальную проволоку, один конец которой закрепляют в кровле непосредственно у пласта, а другой конец проволоки крепят на поверхности к измерительному самозаписывающему устройству, снабженному элементом натяжения проволоки и оборудованному автоматически включаемой аварийной сигнализацией, причем запись показаний измерительного устройства начинают сразу же по мере отхода механизированного комплекса от скважины.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что в район наибольших напряжений и деформации пород бурят скважину с поверхности, позволяет разместить измерительное устройство в безопасной зоне и использовать его в нормальном, не взрыво- и искробезопасном исполнении.

Существенный признак о том, что в скважине размещают стальную проволоку, один конец которой размещают в кровле пласта, и другой крепят к измерительному устройству, обеспечивает передачу фактических смещений пород кровли для их записи на аппаратуре.

Другой существенный признак о том, что измерительное самозаписывающее устройство снабжено элементом натяжения проволоки, исключает изменение длины стальной проволоки на всем ее протяжении.

Следующий существенный признак о том, что измерительное устройство оборудовано автоматически включаемой аварийной сигнализацией, позволяет своевременно информировать работающих об опасности скорого обрушения пород кровли.

Существенный признак о том, что запись показаний измерительного устройства начинают по мере отхода мехкомплекса от скважины, дает возможность получения полной диаграммы процесса сдвижения горных пород.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 показан в плане участок горных работ, подготовленный к первичной посадке кровли, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Условные обозначения, принятые на чертежах: 1 - полезное ископаемое; 2 - выемочный столб; 3 - конвейерный штрек; 4 - вентиляционный штрек; 5 - механизированный комплекс; 6 - скважина; 7 - мерзлые породы; 8 - стальная проволока; 9 - блок; 10 - измерительное устройство.

Способ осуществляют следующим образом.

Для отработки пласта полезного ископаемого 1 выемочным столбом 2, оконтуренным конвейерным штреком 3 и вентиляционным штреком 4, применена технология управления кровлей полным обрушением. Поэтому в начальный период при отходе механизированного комплекса 5 от разрезной печи при труднообрушаемых кровлях, к которым также относятся и многолетнемерзлые породы, первичное обрушение кровли ожидается при значительных площадях обнаженного пространства, что опасно ударным действием воздушной волны и большими динамическими нагрузками на механизированный комплекс 5. В связи с этим сначала определяют район наибольших напряжений и сдвижений пород кровли после их обнажения математическими расчетами и практическими наблюдениями. Расчеты и практика показывают, что определяемый район располагается в средней части шага первичного обрушения. Затем в указанный район бурят с поверхности скважину 6. Другой конец проволоки 8 на поверхности пропускают через блок 9 и крепят к элементу натяжения проволоки, например подвешивают груз определенного веса. К указанному концу проволоки 8 крепят измерительное устройство 10, оборудованное автоматически включаемой аварийной сигнализацией, которая срабатывает при начавшемся смещении пород кровли. При движении механизированного комплекса 5 от скважины площадь обнаженной кровли увеличивается и достигает критических значений. Начинается ее смещение до начала первичного обрушения. Расчетами и данными практики установлено, что это смещение до обрушения труднообрушаемых кровель составляют 100-150 мм. При начавшемся смещении кровли закрепленный к породам конец проволоки 8 опускается и это смещение передается измерительному устройству 10, расположенному на поверхности, а элемент натяжения, например груз, обеспечивает постоянное натяжение проволоки 8. Измерительное устройство 10 фиксирует график на бумаге лентопротяжного механизма, а после определенного смещения срабатывает аварийная сигнализация. Работающие люди выводятся в безопасные места.

Преимуществами предлагаемого способа являются:

- надежность и безопасность способа;

- в районе первичной посадки кровли нет дорогостоящих приборов и оборудования;

- приборы и оборудование могут быть выполнены в нормальном исполнении.

Источники информации

1. К.А.Ардашев, В.М.Ахматов, Г.А.Катков. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления. - М.: Недра, 1981. - С.77, 78.

2. Там же.С.77.