Спосіб контролю якості установлення анкера

Реферат: Спосіб контролю якості установлення анкера включає кріплення геофона на породах покрівлі виробки поблизу анкера, збудження пружних коливань в масиві, визначення резонансних частот акустичного сигналу. При незмінному положенні геофона наносять удари по анкеру і по породах покрівлі на відстані 1,0-3,0 м від анкера. У вибраних частотних інтервалах визначають сумарну відносну енергію резонансних частот. Якість установлення анкера вважають незадовільною, якщо сумарна відносна енергія резонансних частот при збудженні пружних коливань ударами по анкеру менша, ніж при збудженні пружних коливань ударами по породі на критичну величину. UA 88737 U (54) СПОСІБ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ УСТАНОВЛЕННЯ АНКЕРА UA 88737 U UA 88737 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до гірничої справи і може використовуватися в підземних виробках шахт для підвищення безпеки робіт шахтарів за рахунок своєчасного контролю за зміцненням масиву порід і підвищення стійкості відшарувань завдяки скріпленню шарів і структурних блоків. Одним із способів кріплення гірничої виробки є анкерне кріплення, яке являє собою систему закріплених у свердловинах або шпурах анкерів (штанг), розташованих певним чином у покрівлі та боках виробки і призначених разом з підтримуючими елементами (опорними шайбами або підхватами) для зміцнення масиву порід. Сталеполімерний анкер - це стрижень з профілю діаметром 0,018-0,025 м, довжиною 0,6-3,0 м, із різьбленням і гайкою на одному кінці для закріплення підхвату або шайби. Анкер закріплюється уздовж свердловини швидкотвердіючими хімічними розчинами. Відомий спосіб контролю якості установлення анкерів, засновано на реєстрації деформацій порід покрівлі за індикаторами різного типу, кожен з яких установлено на контрольному анкері (РД 12.01.501-98 "Система забезпечення надійності та безпечного функціонування гірничих виробок з анкерним кріпленням. Технічні вимоги". Дата введення в дію 16.04.99). Недоліком способу є оцінка якості установлення анкера вже після початку розвитку деформацій в породах покрівлі виробки, яка експлуатується. Зупинити розвиток деформацій значно важче, ніж їм запобігти шляхом завчасного виявлення дефектів під час установлення анкерів та постійного контролю якості їх установлення. Відомий спосіб визначення положення ослаблених контактів в масиві гірських порід, який полягає в імпульсному збудженні пружних коливань у породах, що містять вугільний пласт, прийомі сейсмоакустичного сигналу, визначенні його амплітудно-частотної характеристики, виділенні резонансних частот і визначенні потужності шарів гірських порід і положення ослаблених контактів в масиві, при цьому збудження коливань і прийом сейсмоакустичного сигналу здійснюють по черзі в покрівлі і ґрунті пласта, прийом сейсмоакустичного сигналу і виділення резонансних частот проводять в переміщуваному часовому інтервалі, визначають нормовані за енергією сигналу амплітуди резонансних частот і встановлюють за ними належність шарів порід до покрівлі або ґрунту пласта, а порядок чергування шарів в масиві визначають за величиною зміщення тимчасового інтервалу, в якому амплітуда резонансної частоти відповідного шару максимальна (див. а. с № 1633122, колишн. СРСР, Е21С39/00, опубл. 07.03.91, бюл. № 9). Недоліком способу, визначеного за прототип, є відсутність критерію оцінки якості установлення анкерів, спираючись на дані про розподіл розшарувань в породах покрівлі. У основу корисної моделі поставлена задача створення способу контролю якості установлення анкера, в якому дефекти його установлення визначають за параметрами спектра акустичного сигналу, що підвищує безпеку робіт шахтарів завдяки своєчасному зміцненню масиву порід у місці кріплення виробки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі контролю якості установлення анкера, який полягає в кріпленні геофона на породах покрівлі виробки поблизу анкера, збудженні пружних коливань в масиві, визначенні резонансних частот акустичного сигналу, згідно з корисною моделлю, при незмінному положенні геофона наносять удари по анкеру і по породах покрівлі на відстані 1,0-3,0 м від анкера, у вибраних частотних інтервалах визначають сумарну відносну енергію резонансних частот, а якість установлення анкера вважають незадовільною, якщо сумарна відносна енергія резонансних частот при збудженні пружних коливань ударами по анкеру менша, ніж сумарна відносна енергія резонансних частот при збудженні пружних коливань ударами по породі на критичну величину. Відомо, що при якісному установленні анкера в конкретних гірничо-геологічних умовах, в переважній більшості, сумарна відносна енергія резонансних частот акустичного сигналу в вибраному інтервалі частот, вище при порушенні масиву ударами по кріпленню, в порівнянні з порушенням масиву ударами по породах покрівлі. У таблиці наведено результати випробувань кріплення, що знаходиться в довгостроково експлуатованій гірничій виробці. 1 UA 88737 U Таблиця Результати акустичного зондування в конвеєрному штреку 1-й північної лави ЦП блока № 8 Пікет 18 17+8,4 17+6,8 17+5,2 17+3,6 16+8,6 16+7,0 16+5,4 16+2,2 23/1 23+5 24 25 26 27 5 10 15 20 25 КШ 1-ї північної лави ЦП бл. № 8 Порода Анкер Характер макс. Відно макс. макс. макс. кількість відносна анкера відстань, сна розшару відстань, розшарування FD енергія м енергія вання м 1,1 4,6 0,97 9 0,7 1,8 1,00 1,1 12,2 0,73 13 1,1 2,3 1,00 1,0 3,6 0,90 8 1,0 2,7 1,00 1,1 5,0 0,90 8 1,1 1,9 1,00 1,1 2,0 1,00 10 1,1 2,0 1,00 дефекти 1,9 2,9 0,63 14 1,9 3,4 0,95 відсутні 1,0 2,1 1,00 6 1,0 1,3 1,00 1,6 7,3 0,81 12 1,5 6,8 0,87 1,3 4,4 0,95 12 1,0 2,0 1,00 12 0,9 2,5 1,00 1,2 5,5 0,80 9 0,7 1,5 1,00 недобу 12 0,9 4,6 0,95 1,4 8,3 0,71 рено 16 0,8 7,0 0,91 добурено недобу 1,8 4,6 0,81 15 0,7 2,8 1,00 рено продавлено 1,6 4,0 0,86 13 2,0 9,3 0,76 породу 16 0,7 6,8 0,84 вигнуто 1,4 4,9 0,88 15 1,3 13,7 0,89 шайбу 15 1,5 6,6 0,90 вигнуто 1,0 7,5 0,88 1,2 3,8 0,86 15 шайбу 1,1 12,9 0,85 Відносну енергію визначено за величиною відношення суми енергій резонансних частот на відстані до ослаблених контактів, яка дорівнює довжині анкера (2,4 м), до суми енергій всіх зареєстрованих резонансних частот. У частині виробки (ПК 18-16+2,2 м) анкерне кріплення знаходиться в задовільному стані, відсутні ознаки руйнування порід покрівлі. Сумарна відносна енергія резонансних частот акустичного сигналу при нанесенні ударів по анкеру дорівнює, а частіше перевершує сумарну відносну енергію при нанесенні ударів по породі. Прогинання шайби натягу анкера і особливо наявність зруйнованої породи поблизу анкера свідчать про початок розвитку зсуву порід покрівлі в гірничу виробку внаслідок його неякісного установлення. При цьому сумарна відносна енергія резонансних частот при нанесенні ударів по анкеру та по породах покрівлі сумірна, а при подальшому збільшенні зсуву порід в гірничу виробку відносна енергія при ударах по анкеру зменшується. Таку ситуацію зафіксовано на ПК 25. Таким чином, шляхом зіставлення відносної енергії резонансних частот при нанесенні ударів по анкеру з такою ж енергією при нанесенні ударів по породах покрівлі можна оцінити якість установлення анкера. На графіку наведено результати визначення відносної енергії резонансних частот уздовж монтажного ходка біс 4 південної лави блока № 10 ш/у "Покровське". Е - це відносна енергія резонансних частот. Середня величина відносної енергії резонансних частот при порушенні масиву ударами по анкеру дорівнює 0,85, при порушенні масиву ударами по породі - 0,70. Під час експлуатації виробки на досліджуваній ділянці таке співвідношення величин збереглося без наявності зруйнованої породи уздовж анкера. Спосіб здійснюють так. 2 UA 88737 U 5 10 15 Через 30-60 хвилин після установлення у виробці анкера, на відстані приблизно 0,5 м від нього закріплюють геофон, який підключають до реєстратора акустичного сигналу, наприклад, шахтного цифрового реєстратора РШЦ 1. Наносять 5-7 ударів по торцевій частині анкера і здійснюють запис акустичних сигналів. Потім на відстані 1,0-3,0 м від анкера удари наносять по породах покрівлі. Акустичний сигнал також записують, й переходять до наступного, запланованого для випробувань, анкера. Повторюють процедуру нанесення ударів та реєстрації акустичного сигналу. На поверхні записаний сигнал обробляють на комп'ютері, обчислюють середні спектри акустичних сигналів при їх збудженні ударами по анкеру та ударами по породі. Порівнюють величини відносної енергії при обох способах збудження акустичного сигналу. Якщо величина відносної енергії резонансних частот під час ударів по анкеру менша, ніж під час ударів по породі на критичну величину, то якість установлення анкера визнають незадовільною. Як правило, критична величина відносних енергій дорівнює 0,1, але вона може бути уточнена з огляду на якість порід покрівлі виробки при значних (понад 100) обсягах оцінки якості установлення анкерів. Переваги запропонованого способу оцінки якості установлення анкерного кріплення полягають в оперативності його виконання, можливості до початку експлуатації виробки вжити заходів для встановлення додаткових засобів її закріплення на ділянках з незадовільною якістю покрівлі, в незначних матеріальних і трудових витратах при використанні способу. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб контролю якості установлення анкера, що включає кріплення геофона на породах покрівлі виробки поблизу анкера, збудження пружних коливань в масиві, визначення резонансних частот акустичного сигналу, який відрізняється тим, що при незмінному положенні геофона наносять удари по анкеру і по породах покрівлі на відстані 1,0-3,0 м від анкера, у вибраних частотних інтервалах визначають сумарну відносну енергію резонансних частот, а якість установлення анкера вважають незадовільною, якщо сумарна відносна енергія резонансних частот при збудженні пружних коливань ударами по анкеру менша, ніж при збудженні пружних коливань ударами по породі на критичну величину. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3