Устройство контроля состояния пород кровли

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1»; 6l 3105

Свю Соввтоннн

Социалистических

Ресвублни! т (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.11.76 (21) 2418098/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 06.06.78 (51) М. Кл 2 E 21С 39/00

Государственный комитет

Совета в1инистров СССР по аелам иэобретеиий и открытий (53) УДК 621.3.084:620. .317.3 (088.8) (72) Автор . изобретения

В 1. Артемов (71) Заявитель

Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института галургии (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПОРОД КРОВЛИ

Изобретение относится к горной промышленности, касается электроизмерительной техники контроля состояния горных пород и предназначено для контроля работы анкерной крепи.

Известно устройство, позволяющее проводить измерения состояния горного массива путем измерения сопротивления между электродами, содержащее токовые и измерительные электроды (1J.

Недостатком этого устройства является высокая трудоемкость реализации контроля, связанная с необходимостью установки электродов в выработке, что не всегда практически осуществимо. Так, например, при обследовании состояния выработок вне зоны очистных работ существуют значительные трудности с подводом электроэнергии, необходимой для бурения шпуров. В этом случае для снижения трудоемкости работ представляется целесообразным использование в качестве одного из электродов, имеющего контакт в глубине породного массива, анкерную крепь.

Известно также устройство контроля состояния пород кровли, содержащее токовый и измерительный электроды, охранное кольцо, расположенное вокруг места закрепления измерительного электрода, источник питания и измерительный прибор (2).

Однако это устройство создано для определения электрических свойств образцов, имеющих правильную форму, и нс может обеспечить надежного контроля при применении в производственных условиях, так как конструктивно к ним не приспособлено.

Цель изобретения — обеспечение надежности контроля состояния пород кровли в горных выработках, закрепленных анкерной кре10 пью.

Это достигается тем, что устройство контроля снабжено вторым охранным кольцом и измерительным электродом, в качестве которого использован анкер анкерной крепи, сое15 диненный черсз измерительный прибор с первым измерительным электродом, причем между охранными кольцами измерительных электродов и токовым электродом включен источник питания. Прп этом токовый электрод установлен в кровле па расстоянии от анкера, равном половине его длины, а зазор между охранными кольцами и измерительными электродамп не превьипает 0,1 этого расстояния, а первый измерительный электрод закреплен в кровле на расстоянии от токового электрода, при котором потенциалы обоих измерительных электродов равны, причем длина закрепленной в кровле части первого измерительного электрода не превышает радиуса ох613105

3 раиного кольца. Источник питания выполнен в виде ультразвукового генератора частотой, например, в один килогерц.

На чертеже представлена схема устройства контроля состояния пород кровли, Оно содержит измерительные электроды (стержень) 1 и анкер 2, закрепленный замковой частью 3 в шнуре 4, токовые электроды (стержень) 5, охранные кольца 6, контактирующие с влажным поверхностным слоем 7, источник питания 8 и ламповый вольтметр 9 (измерительный прибор) .

Движение тока от источника питания 8 через токовый электрод 5 может осуществляться в двух направлениях: к измерительному стержню 1 и анкеру 2, причем часть его протекает непосредственно по обнаженной поверхности к охранным кольцам 6 и через них к источнику питания 8, а другая часть, растекаясь по объему, попадает к измерительному стержню 1 и анкеру 2, откуда через поверхностный слой, находящийся между этими измерительными электродами и охранными кольцами 6, и охранные кольца 6, возвращается к источнику питания 8.

Таким образом, по величине и направлению движения тока исследуемый горный массив условно подразделяется на область с сопротивлением К?, находящуюся между токовым стержнем 5 и анкером 2, по которой протекает объемный ток; область с сопротивлением

Rq, находящуюся между токовым стержнем 5 и охранным кольцом 6 у анкера 2, по которой протекает поверхностный ток; область с сопротивлением R3, находящуюся между токовым стержнем 5 и измерительным стержнем 1, по которой протекает объемный ток; область с сопротивлением R4, находящуюся между токовым стержнем 5 и охранным кольцом 6 у стержня 1, по которой протекает поверхностный ток; область с сопротивлением Rq, находящуюся между измерительным стержнем 1 и охранным кольцом 6, по которой протекает объемный ток; область с сопротивлением R<, находящуюся между анкером 2 и охранным кольцом 6, по которой протекает объемный ток. Эти области образуют мостовую электрическую схему, плечами которой являются сопротивления R?, Кз, Rs, Re, причем источник питания 8 включен .в диагональ этого моста параллельно с сопротивлениями,R и R4, а измерительный прибор 9 включен в другую диагональ к точкам соединения сопротивлении Rl) R6 ?? RB) R5

Настройку устройства осуществляют заранее в ненарушенном расслоениями массиве.

Для этого в обнаженной поверхности выработки на расстоянии от анкера 2, равном половине его длины, устанавливают токовый электрод 5. Такое расстояние обеспечивает проникновение информативного электрического поля на контролируемую глубину. Затем у анкера 2 устанавливают охранное кольцо 6.

Внутренний диаметр его берут равным одной десятой расстояния между электродом 5 и

Зо

4 анкером 2. Этого достаточно, чтобы предотвратить попадание поверхностных токов в измерительный прибор 9 и обеспечить незначительную утечку объемных токов через охранное кольцо 6.

Затем устанавливают измерительный электрод 1 с охранным кольцом G. Длина вставленной в горный массив части измерительного стержневого электрода 1 не превышает радиуса внутреннего диаметра охранных колец

6. При этом потенциалы измерительного и охранного электродов выравниваются. Это предотвращает утечку объемных токов через охранное кольцо и попадание поверхностных токов в измерительную цепь.

Величина удаления измерительного электрода 1 от токового электрода 5 определяется опытным путем. Оно должно быть таким, чтобы потенциалы электродов 1 и 2 выравнялись, т. е. обеспечивался баланс объемных токов, попадающих в измерительную цепь. При расслоении кровли изменяются объемные сопротивления R? и Rq, что приводит к появлению тока, проходящего через измерительный прибор 9.

Величина тока пропорциональна величине расслоения пород.

Для запитки измерительной цепи в устройстве применен источник питания переменного тока, работающий на частоте 1 кГц. Такая частота обеспечивает проведение измерений с минимальными погрешностями, так как при этом исключается влияние контактного сопротивления из-за отсутствия поляризационных приэлектродных эффектов.

Увеличение частоты электрического поля нежелательно, так как при этом появляются значительные трудности, связанные с введением информативного электрического поля в исследуемую область горного массива.

Формула изобретения

1. Устройство контроля состояния пород кровли, содержащее токовый и измерительный электроды, охранное кольцо, расположенное вокруг места закрепления измерительного электрода, источник питания и измерительный прибор, отл ич а ющееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено вторым охранным кольцом и измерительным электродом, в качестве которого использован анкер анкерной крепи, соединенный через измерительный прибор с первым измерительным электродом, причем между охранными кольцами измерительных электродов и токовым электродом включен источник питания.

2. Устройство по п. 1, отл ич а ющееся тем, что токовый электрод установлен в кровле на расстоянии от анкера, равном половине его длины, а зазор между охранными кольцами и измерительными электродами не превышает 0,1 этого расстояния, 613105

С оста вител ь М. См иттен

Техред А. Камышникова

Техред И. Позняковская

Редактор Д. Павлова

Заказ 1018/16 Изд, _#_0 491 Тираж 734 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый измерительный электрод закреплен в кровле на расстоянии от токового электрода, при котором потенциалы обоих измерительных электродов ра вны, причем длина закрепленной в кровле части первого измерительного электрода не превышает радиуса охранного кольца.

4. Устройство по п. 1, отлич ающееся тем, что источник питания выполнен в виде

6 ультразвукового генератора частотой, например, в один килогерц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Авторское свидетельство СССР № 110199, кл. G 01V 3/18, 1956.

2. Турчанинов А. И. и др. Современные методы комплексного определения физических свойств горных пород. М., «Недра», 1967, 10 с. 125.