Спосіб визначення швидкості деформації підробленої товщі порід

Корисна модель відноситься до зрушення гірничих порід (маркшейдерської справи), а саме визначенню швидкості деформацій і осідань земної поверхні і гірничих порід. Відомий спосіб виміру зсувів моделі гірничих порід за допомогою дзеркальних тензометрів, заснований на вимірі зсуву точок моделі товщі порід за допомогою відбитого дзеркалом спрямованого променя світла на екран [Кузнецов Г.Н., Будько М.Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Изд-во «Недра», Ленинград. - 1968г.]. Недоліком цього способу є те, що відбитий від дзеркала промінь світла видний на короткій відстані (до 20м); застосовується тільки на моделях із прозорими стінками. Найбільш близьким є спосіб визначення швидкості деформацій підробленої товщі порід, заснований на дослідженні процесу зрушення гірничого масиву методом натурних спостережень за допомогою глибинних реперів з механічним зв'язком, закладених з поверхні у вертикальні свердловини, у сполученні з частотними інструментальними спостереженнями за зрушенням обсадної труби і земної поверхні [Ларченко В.Г. Сдвижение и деформация подработанной толщи горных пород. - «Горный журнал», 1977г., №10, с.36; Ларченко. В.Г. Механизм сдвижения толщи горных пород над движущимся очистным забоем. - «Горный журнал», 1979 г., №7, с.24 ]. Недоліком зазначеного способу визначення осідань порід є те, що максимальна швидкість осідань глибинних реперів досягає 80мм/добу чи 3,3мм/хв і визначається тільки з результатів обчислення геометричного нівелювання; візуально бачити процес зрушень і деформацій товщі порід неможливо; спосіб є трудомістким, вимагає кваліфікованих точних частотних інструментальних вимірів; по швидкості зрушення реперів 3,3мм/год важко фіксувати залежність швидкості осідання і деформацій товщі порід від швидкості посування очисного вибою і періодичних посадок основної покрівлі. Технічною задачею корисної моделі є удосконалення способу визначення швидкості деформацій підробленої товщі порід, у якому застосування лазерного прибору дозволяє: неозброєним оком бачити процес зрушень і деформацій товщі порід без участі маркшейдера, виключивши вплив людського фактора; багаторазово підвищити коефіцієнт точності визначення швидкості осідань і деформацій підробленої товщі (1000-1515 разів); визначити залежність швидкостей осідань і деформацій гірничих порід від швидкості посування очисного вибою; визначити вплив періодичних посадок основної покрівлі, їхній крок на швидкість осідання слоїстої товщі і стрибкоподібний характер процесу зрушення підробленого масиву гірничих порід, що значно перевищує відомі способи. Поставлена задача досягається тим, що в способі визначення швидкості деформацій підробленої товщі порід, що полягає в установці глибинних реперів, закладених у пробурені з поверхні вертикальні свердловини з інтервалом 5-15м і обладнані замірною станцією, відповідно до корисної моделі спостереження за осіданням глибинних реперів і деформацією підробленого масиву ведуть на екрані, установленому на відстані 300-500м від спостережливої станції, по русі променя лазерного прибору, об'єктив якого з'єднано з дротом від глибинних реперів, що дозволяє: неозброєним оком бачити процес зрушень і деформацій товщі порід без участі маркшейдера, виключивши вплив людського фактора; багаторазово підвищити коефіцієнт точності визначення швидкостей осідань і деформацій слоїстої товщі (1000-1515 разів); визначити залежність швидкості осідання реперів і деформацій порід від швидкості посування очисного вибою; визначити вплив періодичних посадок основної покрівлі, їхній крок на швидкість осідань і деформацій товщі порід, а також стрибкоподібний характер процесу зрушення підробленого масиву, що значно перевищує відомі способи. На Фіг.1 схематично зображена замірна станція для спостережень за швидкістю деформацій товщі порід; на Фіг.2 зображена схема спостереження за швидкістю деформацій підробленої товщі. Спосіб здійснюється методом натурних спостережень за допомогою глибинних реперів з механічним зв'язком, закладених з поверхні у вертикальні свердловини, у сполученні з частотними інструментальними спостереженнями за осіданням обсадної труби 1 і земної поверхні. Необхідно на відстані 0,9-1м від свердловини з глибинними реперами 2 (див. Фіг.1), на висоті направляючих блоків 3 на кулькопідшипниках установити на міцній нерухомій опорі другу систему таких же блоків 4 (по числу глибинних реперів) з натяжними вантажами 5 для створення горизонтальної ділянки зсуву дроту 6 з індексом від глибинного репера 2. Посередині між блоками (3-4) установлений на підставці 7 лазерний пристрій 8 так, щоб його об'єктив дотикався дроту 6 з припаяним кільцем 9. На об'єктив лазерного прибору 8 надівається кільце 9 з прикріпленим штифтом 10, що входить у кільце 9 на дроті 6. Осідання глибинного репера 2, щодо обсадної труби 1 (деформація товщі), буде визначатися рухом дроту 6 зі звітним індексом на горизонтальній ділянці між блоками (3-4). Кільцем 9 через штифт 10 синхронно буде повертатися об'єктив лазерного прибору 8, швидкість руху променя якого на встановленому екрані 11 на відстані 300-500м від спостережливої станції 12 буде збільшена в 1000-1515 разів, складе 0,9-1,3мм/сек і буде видна неозброєним оком. Схема спостереження за збільшенням швидкості деформацій підробленої товщі (Фіг.2) являє собою зображення лазерного прибору у вигляді його осі 13, дроту 6 від глибинного репера 2, об'єктиву 14, екрану 11. Максимальна швидкість деформацій підробленої товщі Ve розраховується по формулі: DVтовщі мм Ve = = 75 , t доба де DVT - різниця швидкостей осідань земної поверхні і нижнього глибинного репера, рівна 75мм/доба [Ларченко В.Г. Механизм сдвижения толщи горных пород над движущимся очистным забоем. - «Горный журнал», 1979 г., №7, с.24]. t - одиниця часу осідання, t=1, доба. Коефіцієнт збільшення k при вимірі лазерним прибором (див. Фіг.2) з дальністю дії 300-500м склав: S R = = k, I r де І - зсув об'єктиву лазерного напрямку покажчика (ЛПН-7), м; S - зсув променя лазера на екрані, м; r - відстань від осі лазерного прибору до його об'єктиву, м; R - відстань від екрана до лазерного прибору (лазерного напрямку покажчика ЛПН-7, або лазерного візира ЛВ-5), м. - при установці екрана на відстані 330м R k= , r 330м k= = 1000 0,33м - при установці екрана на відстані 500м: 500м k= = 1515 0,33м Такі коефіцієнти збільшення точності дозволяють осідання і деформації підробленої товщі порід з використанням ЛПН-7 спостерігати в натурі на екрані по лазерному промені, де швидкість зсуву промені ЛПН7 на екрані V буде складати: l V= ; t де l - відстань проходження променя лазерного приладу на екрані в одиницю часу t - при k =1000 і DV = 75мм/доб, [Ларченко. В.Г. Механизм сдвижения толщи горных пород над движущимся очистным забоем. - «Горный журнал», 1979r.,№7,c.24.], t=1. DV = 75мм/доб = 3,125мм/доб х 1000 = 52,1мм/хв = 0,87мм/хв » 0,9мм/хв; - при k =1515 і DV = 75мм/доб, [Ларченко. В.Г. Механизм сдвижения толщи горных пород над движущимся очистным забоем. - «Горный журнал», 1979r.,№7,c.24.], t=1. DV = 75мм/доб = 3,125мм/доб х 1515 = 78,9мм/хв = 1,3мм/хв Використання пропонованого способу визначення швидкості деформацій підробленої товщі порід забезпечує в порівнянні з існуючими способами наступні переваги: 1. Різниця швидкостей осідань земної поверхні і глибинного репера в 75 мм/доб можна бачити неозброєним оком по русі на екрані лазерного променя зі швидкістю до 1,3мм/доб є без участі маркшейдера, виключаючи вплив людського фактора; 2. Отриманий коефіцієнт збільшення точності від 1000 до 1515 разів дозволяє установити періодичні зміни швидкостей осідання глибинних реперів і деформацій підробленої товщі порід, викликані періодичними посадками основної покрівлі і визначити крок їх посадки; 3. Спосіб дає можливість більш точно установити залежність швидкості осідань і деформацій товщі гірничих порід від швидкості посування очисного вибою.