Устройство для определения положения вертикального щита и крепи

Устройство для определения положения вертикального щита и крепи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЩИТА И КРЕПИ, содержащее датчики, установленные на опорной части проходческого-оборудования и соединенные в электрическую схему, связанную, с пультом управления и центральным отвесом, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства обслуживания и сокращения времени на производство замеров, устройство снабжено размещенной на нижней полке тележкой с консольной балкой, основной и дополнительной рейками, подвещенными на основной рейке параллельно с во змолшостью аксиального перемещения, при этом основная рейка шарнирно связана с консольной балкой, причем на одном конце основной рейки установлены валик и ролик с возможностью контактирования с крепью, а на другом размещены датчики, ориентированные на центральный отвес,ч при этом основная рейка снабжена источниками света, направ- I ленными один к другому в вертикальной плоскости, а дополнительные рейки - датчиками, обращенными на соответствующий источник света.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

69) (11)

3 Е 21D100.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сл (д

«|ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re AEj1AM ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКРЫТИЙ (21) 3553913/22-03 (22) 18. 02. 83 (46) 07.07.84.Бюл. Р 25 (72) Ю.В.Литинский, В.В,Соловьев, Ю.В.Бровкин, 10.М.Рыскинд, И.Н.Точкин и В.В.Сизов (53) 622.25(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 773276, 1980.

2 . Авторское свидетельство СССР

В 866195,. 1981 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО. ДДЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЩИТА И КРЕПИ, содержащее датчики, установленные на . опорной части проходческого-оборудования и соединенные в электрическую схему, связанную. с пультом управления и центральным отвесом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения удобства обслуживания и сокращения времени на производство замеров,, устройство снабжено размещенной на нижней полке тележкой с консольной. балкой, основной и дополнительной рейками, подвешенными на основной рейке параллельно с во зможностью аксиального перемещения, при этом основная рейка шарнирно связана с консольной балкой, причем на одном конце основной рейки установлены валик и ролик с возможностью контактирования с крепыш, а на другом размещены датчики, ориентированные на центральный отвес,,при этом основная рейка снабжена источниками света, направ- I ленными один к другому в вертикальной плоскости, а дополнительные рейки — датчиками, обращенными на соответствующий источник света. с ° Ъ

Ф и4

) б

54 2 ческий контроль за положением системы ось ствола-крель-щит является обязательным элементом проходки. Кроме того, поскольку положение крепи тесно связано с положением щита, необходима информация о взаимном положении элементов системы. Щит при проходке приобретает форму, близкую к эллипсу с различной ориентировкой осей симметрии в процессе проходки. Величина строительного зазора (расстоянии между оболочкой щита и крепыш) меняется по периметру щита в процессе проходки. Производство замеров с помощью измерительного маркшейдерского инструмента занимает много времени и не обес-. печивает достаточной точности. Для полного представления о взаимном положении системы щит-крепь-ось ствола необходимо одновременное получение данных о положении щита и крепи, что не всегда возможно с помощью традиционных устройств по технологическим причинам. Сопоставление информации о положении крепи и вертикального щита дает возможность вовремя задать последнему нужное направление при проходке.

Цель изобретения — повышение удобства обслуживания и сокращение времени на производство замеров.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения положения вертикального щита, содержащее датчики, установленные на опорной части проходческого оборудования и соединенные в электрическую схему, связанную с пультом управления и центральным отвесом, снабжено размещенным на нижней полке тележкой с консольной балкой, основной и дополнительной рейками, подвешенными на основной рейке параллельно ей с возможностью аксиального перемещения, при этом основная рейка шарнирно связана с консольной балкой, причем на одном конце основной рейки установлены валик и ролик с возможностью контактирования с крепыш, а на друroM размещены датчики, ориентирован-. основная рейка снабжена источниками света, направленными один к другому в вертикальной плоскости, а дополнительные рейки — датчиками, обращен" ными на соответствующий источник света.

Таким образом, обеспечивается одновременный контроль положения тюбинI »o>s

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проходке шахтных стволов вертикальным щитом с одновременным контролем положения щита и тюбинговой крепи относительно геометрической оси ствола

Известно устройство для определения отклонения вертикального щита, содержащее штангу с направляющей, причем штанга выполнена с отверстием р для пропуска троса центрального отвеса, а направляющая закреплена через шарнир и опору скольжения f13.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для определения положения вертикального щита относительно оси ствола, содержащее датчики, установленные на опорной части проходческого оборудования и соединенные в электрическую схему, связанную с пультом управления и центральным отвесом 2 .

Недостатками известных устройств являются: необходимость постоянного нахождения устройств во время замеров в центре ствола, что влечет за собой перерывы в работе проходческой бригады; дополнительные затраты времени на успокоение датчика направления (центрального отвеса); ввиду жесткой связи устройств со щитом невозможность замера положения тюбинговых колец относительно оси ствола, что является основным показателем качества проход" ки; базовым элементом в этих устройст35 вах является вертикальный щит, который во время проходки ствола деформируется в плане, приобретая эллиптичную форму с различной ориентировкой главных осей во времени. Это обстоятельство в большой степени влияет на точность замеров.

В предлагаемом устройстве, которое также располагается на поле щита, в качестве базового элемента используется нижнее кольцо тюбинговой крепи, которое является жестким.

При проходке стволов шахт вертикальными щитами в сложных горно-геологических условиях большое значение ные на центральный отвес, при этом имеет получение достоверной информации о положении устанавливаемой тюбинговой крепи и самого вертикального щита относительно оси ствола.

При достаточно жестких допусках в отклонениях щита и крепи (при проходке стволов диаметром порядка 5,0м этот допуск составит 3 см) периоди1101554

3 говой крепи в стволе и самого щита относительно геометрической оси ствола.

На фиг. 1 показан щит с устройством, включая часть нижнего полка и внутреннюю оболочку, разрез; на .фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 — соответственно узлы

1 и LIна фиг. 1; на фиг. 6 — схема замеров при отклонении ножевой части щита °

Вертикальный щит с устройством состоит из ножевой части 1, силовых домкратов 2, нижнего полка 3 с рельсовой колеей 4, по которой может двигаться транспортная двускатная тележка 5, оборудованная раздвижной консольной балкой 6, имеющей на противоположном конце встроенный шарнирно-амортизационный узел 7.

Основная измерительная рейка 8 с наружного конца (фиг. 1) имеет матрицу фотодиодов 9, на которые попадают сфокусированный луч 10 лазера, исполняющий роль центрального отвеса.

Величина r в метрических единицах отсчитывается по цифровому индикатору 11 На противоположном конце осM новкой линейки параллельно ее продоль" ной оси установлен валик 12 с резиновым покрытием, который прижимается к тюбинговой крепи 13, а с внутренней образующей тюбингового кольца контактирует прижимной шкив-ролик 14.

С помощью двух вертикальных стоек 15 основная рейка 8 соединена с шарнирно-амортизационным узлом.

Ниже основной измерительной рейки расположены две дополнительные рейки 16 и 17, подпружиненные рессорами 18 и 19.и двигающиеся в вертикальных прорезных стойках 20 и 21 являющихся направляющими. На проти- 4> воположных концах дополнительных реек 16 и 17 установлены прижимные ролики 22 и 23 с резиновым покрытием; контактирующие с поверхностью внутренней оболочки 24 щита. Обе.дополни-50 тельные рейки оснащены матрицами фотрдиодов 25 и 26 с сфокусированными на них источниками 27 и 28 света.

Жесткость конструкции дополнительно обеспечивается Г-образной стойкой 55

29 с укосиной 30. На транспортной тележке установлен кронштейн 31 с фиксатором (условно не показан) °

Независимость подвески измерительной конструкции по отношению к нижнему полку щита обеспечивается за счет шарнирно-амортизационного узла (фиг. 6).

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением измерений штоки домкратов 2 устанавливают в нижнее положение (фиг. 1), при этом обеспечивается доступ к внутренней оболочке 24 щита. На нижней полке 3 с установленной на нем рельсовой колеей 4 располагается транспортная тележка 5 со смонтированно устройством. Консольная балка 6 с шарнирно-амортизационным узлом 7 находится в положении, показанном на фиг. 1 и 6.

На основную измерительную рейку 8, на одном иэ концов которой встроена матрица фотодиодов 9, попадает лазерный луч 10> сфокусированный IIo геометрической оси ствола.

Контролируют расстояние rÄ (фиг,1) по периметру тюбингового кольца. Отсчет производят по индикатору 11.

При движении устройства по рельсам валик 12 плотно прижимается к нижнему торцу кольца тюбинговой крепи 13, а подпружиненный (с учетом горизонтального перемещения) ролик 14, обкатывается по внутренней образующей, тюбингового кольца. При отклонении ножевой части щита шарнирно-амортизационный узел обеспечивает постоянное горизонтальное положение иэмерительных реек, связанных с последним с помощью двух стоек 15 (фиг. 2).

Угол отклонения ножевой части щита от оси ствола определяют путем контроля расстояний по двум нижним рейкам 16 и 17 с учетом их разности и фактической высоты щита (фиг. 6).

Указанная операция осуществляется с помощью нижних реек, подпружиненных рессорами 18 и 19 и двигающихся в вертикальных прорезных стойках 20 и 21. Выдвижные концы дополнительных реек снабжены подпружиненными роликами 22 и 23, которые при производ- стве замеров обкатываются по внутренней оболочке 24 щита. Каждая дополнительная рейка имеет матрицу фотодиодов 25 и 26 (фиг. 1), на которые сфокусированы источники 27 и 28 света.

Фотодиоды электрической цепью соеди" иены с электронно-преобразовательным блоком и регистрирующим устройством (условно не показаны).

S »О1

Основная рейка 8, направленная по радиусу в центр ствола, является помехой во время производства погрузки породы, движения подъемных сосудов и т,п. Поэтому во время прохода бадей она может быть повернута в горизонтальной плоскости вокруг кронштей.на 31 и расположена вдоль полка щита. Для этого опускают ролик 14 в нижнее положение и вручную поворачи- 10 вают устройство на 90 в любую сторону.

Пользуясь полученной информацией, можно определить положение ножевой части щита относительно оси ствола, 15 для чего необходимы следующие исходные данные (фиг. 6): расстояние Ь от кромки ножевой части щита 1 до нижнего ролика 23; расстояние а между нижним и верхним роликом. 20

При обкатке устройства по перимет- ру щита можно получить по дополнительным рейкам 16 и 17 величины Х и Х (рис. 3).

Отклонение ножевой части Х от оси 25 ствола за счет перекоса щита может быть подсчитано из подобия треугольников: (64Ч(Х2 Х1)

Зо

В случае ухода щита от оси ствола . без перекоса (т.е. X =X ) отклонение

Х представляется как разность

X=rll-X1 jj где гш внутренний проектный радиус 35 щита.

Полная величина отклонения ножевой части щита при перекосе его подсчитывается по формуле:

Х Г(х2 X„)+X

40 где Х вЂ” отсчет по рейке при отсутствии отклонения ножевой части и проектной величине строительного зазора., 554 6

Положение тюбингов крепи относительно оси ствола фиксируется без промежуточных вычислений путем заме- ра г„ с помощью основной рейки 8 (фиг. 1).

Практика проходки стволов вертикальными щитами показала, что точность измерения положения тюбингового кольца в пределах 1 см и положения вертикального щита в пределах

3 см относительно оси ствола вполне достаточна для обеспечения высокого качества строительства. Предлагаемое изобретение эти параметры обеспечивает.

За базовый объект для сравнения технико-экономической эффективности принят мерительный инструмент, применяемый при щитовой проходке.

Экономический эффект от использования предлагаемого изобретения возникает в результате высвобождения одного маркшейдерского рабочего, присутствие которого необходимо при замерах прежним средством (при существующих средствах необходимо минимум два человека, причем один из них должен находиться в непосредственной близости от центрального отвеса).

Кроме того, производство замеров с помощью предлагаемого изобретения не нарушает технологического процесса проходки и может осуществляться о в любое время (кроме времени монтажа очередного кольца чугунной тюбинговой крепи, которое устанавливается в течение одной смены, раз в сутки).

Таким образом, за счет высвобождения одного подземного рабочего создается экономия в размере около

5 тыс.руб. в, год (считая средний заработок рабочего с учетом надбавки эа подземные условия).

1101554

1101554 б- б подернут3

«08аобернуто

1iÎ1554

Составитель И.Назаркин

Редактор C.Патрушева Техред О.Недф Корректор А.Ференц

Заказ 4736/19 Тираж 436 Подписи ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

t13035,:4îñêâà, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4