Пристрій для дослідження напружено-деформованого стану гірського масиву при моделюванні

Пристрій для дослідження напруженодеформованого стану гірського масиву при моделюванні, що складається з модельного стенда, який відрізняється тим, що до стенда за допомогою упорного блока кріпиться кран-балка зі шківом, що вільно обертається, через який перекинуто трос з двома гачками, на одному кінці якого кріпиться ємність для вантажу, а другий кінець прикріплено до закладеного в модель датчика тертя, що складається із замкнутої зовнішньої оболонки і внутрішнього сердечника з просвердленим на кінці отвором. (19) (21) u201006645 (22) 31.05.2010 (24) 25.11.2010 (46) 25.11.2010, Бюл.№ 22, 2010 р. (72) ХЛАМОВ ДМИТРО МИХАЙЛОВИЧ, ФЕОФАНОВ АНДРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ГЕТМАНЕЦЬ ЛАРИСА ВОЛОДИМИРІВНА (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВОДОСЛІДНИЙ ТА ПРОЕКТНОКОНСТРУКТОРСЬКИЙ ІНСТИТУТ ГІРНИЧОЇ ГЕОЛОГІЇ, ГЕОМЕХАНІКИ ТА МАРКШЕЙДЕРСЬКОЇ СПРАВИ 3 2. Напрям натягнення динамометра має бути строго перпендикулярно площині моделі, що досить складно дотримувати при використовуванні рук. 3. Скляні обкладки існуючих датчиків не є еквівалентним матеріалом, а в масштабі моделі являють собою аномальні включення, котрі по міцності не відповідають жодному з відомих породних шарів. 4. Як сердечник у існуючих датчиках використовується сталева смуга у вигляді шматка маркшейдерської рулетки, рельєфно вибиті шкала і цифри якої при переміщенні сердечника створюють в навантаженій моделі додаткове тертя об скляні обкладки, спотворюючи тим самим результати вимірювань. В основу корисної моделі поставлено завдання створення пристрою для дослідження НДС гірського масиву при моделюванні на моделях з еквівалентних матеріалів, що складається з модельного стенда, до якого за допомогою упорного блока кріпиться кран-балка зі шківом, що вільно обертається, через який перекинуто трос з двома гачками, на одному кінці якого кріпиться ємність для вантажу, а другий кінець прикріплено до закладеного в модель датчика тертя, що складається із замкнутої зовнішньої оболонки і внутрішнього сердечника з просвердленим на кінці отвором, за рахунок чого досягається технічний результат - мінімізується вплив суб'єктивного (людського) чинника і на порядок збільшується точність зняття відліків. Поставлене завдання розв'язується тим, що в пристрої для дослідження напруженодеформованого стану гірського масиву при моделюванні, який складається з модельного стенда, згідно з корисною моделлю, до стенда за допомогою упорного блока кріпиться кран-балка зі шківом, що вільно обертається, через який перекинуто трос з двома гачками, на одному кінці якого кріпиться ємність для вантажу, а другий кінець прикріплено до закладеного в модель датчика тертя, що складається із замкнутої зовнішньої оболонки і внутрішнього сердечника з просвердленим на кінці отвором. На Фіг.1 представлено загальний вид пропонованого пристрою, на Фіг.2 - конструкція датчика. Пристрій складається з модельного стенда 7 із закоченими шарами, що імітує породний масив з пластами. У досліджуваних точках стенда закладено датчики тертя 2 з виступаючими сердечниками. До стенда прикріплено кран-балку 3, що підпирається упорним блоком 4, на верхньому кінці якої розташовано шків 5, що вільно обертається, з капролону. Через шків 5 перекинуто капроновий трос 6 з гачками 7 з вольфрамового дроту на кінцях. Один кінець троса 6 кріпиться до сердечника датчика 2, а до другого підвішують на капронових нитках 8 ємність для приймання вантажу 9. Датчик тертя 2 складається з трьох шарів. Два зовнішні шари 10 - обкладки з мідної жерсті шириною 30 мм і довжиною 150 мм. Середній шар 11 сердечник з твердої вуглецевої сталі шириною 15 мм і довжиною 200 мм з просвердленими на кінцях отворами 12. Для забезпечення герметиза 54881 4 ції внутрішнього простору датчика його обкладки скріпляють побутовою клейкою стрічкою в декілька шарів. Пристрій працює в такий спосіб. У ємність для приймання вантажу 9, яка підвішується на капронових нитках 8 до одного з кінців капронового троса 6 з гачком 7 з вольфрамового дроту, повільно насипають пісок. Другий кінець троса 6 з гачком 7 з вольфрамового дроту перекинуто через шків, що вільно обертається, з капролону 5, розташований на верхньому кінці кран-балки 3, яка підпирається упорним блоком 4. Цей кінець троса кріпиться до сердечника датчика 2, закладеного в досліджуваній точці навантаженої стендової моделі 1. При певному об'ємі піску ємність 9 починає опускатися, висуваючи при цьому сердечник датчика 2. Переміщення сердечника датчика на величину більше 5 - 7 см свідчить про те, що сила ваги перевищує силу тертя в датчику. Про величину цієї сили судять по масі піску, необхідного для її подолання, яку визначають шляхом зважування на побутових електронних вагах з точністю індикації до 1 г. З декількох вимірювань на одному датчику одержують середньозважене значення НДС навантаженого масиву. Випилювання певного шару моделі, еквівалентного вугільному пласту, імітує роботу очисної виробки в масиві. За вищенаведеною послідовністю одержують другу серію вимірювань на даному датчику. По різниці між двома вимірюваннями на одному датчику судять про зміну НДС в даній точці масиву після роботи очисної виробки (лави). На відміну від існуючих пропонований пристрій для дослідження НДС гірського масиву при моделюванні має такі достоїнства: 1. Простота конструкції і можливість виготовлення пристрою з підручних матеріалів. 2. Мінімальний вплив суб'єктивного чинника на весь процес моделювання за рахунок рівномірного, стабільного, строго перпендикулярного площині моделі динамічного натягнення, що прикладається до датчика. 3. Висока точність (до 1 г) зважування вантажу, що додається, за рахунок використовування електронних побутових ваг. Для порівняння: точність спеціалізованого динамометра не більше 20 г. 4. Мінімізація впливу сили тертя при динамічному впливі за рахунок застосування сучасних матеріалів у конструкції пристрою: шків з капролону, капроновий трос і нитки, гачки з вольфрамового дроту, сердечник датчика з твердої вуглецевої сталі і його обкладки з мідної жерсті. 5. Висока чутливість і краща сприйнятливість деформацій масиву пропонованими датчиками за рахунок меншої товщини і більшої м'якості всіх його елементів. В той же час такі датчики створюють значно меншу аномалію своєю присутністю в моделі з погляду еквівалентності матеріалів, що зрештою позитивно відображається на результатах вимірювань. Джерела інформації: 1. Моделирование проявлений горного давления / Г.Н. Кузнецов, М.Н. Будько, Ю.И. Васильев, 5 М.Ф. Шклярский, Г.Г. Юревич. - Л.: Недра, 1968. 280с. 2. Методы и средства решения задач горной геомеханики / Г. Н. Кузнецов, К. А. Ардашев, Н. А. Филатов и др. - М.: Недра, 1987. - 248с. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 54881 6 3. Методические указания по постановке исследований сдвижения горных пород на моделях. Ленинград: ВНИМИ, 1964. - 102с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601