Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации

У роботі позначена актуальність питання контролю стану виробки, проведений аналіз літературних джерел, на підставі якого була встановлена необхідність розробки нового способу контролю стану виробки, запропоновано спосіб що дає можливість визначення просторового переміщення точок вимірів, обґрунтован...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Касьян, Н.Н., Сахно, И.Г., Мокриенко, В.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2011
Schriftenreihe:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99679
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации / Н.Н. Касьян, И.Г. Сахно, В.Н. Мокриенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 57-79. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99679
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-996792025-02-09T10:18:23Z Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации Касьян, Н.Н. Сахно, И.Г. Мокриенко, В.Н. У роботі позначена актуальність питання контролю стану виробки, проведений аналіз літературних джерел, на підставі якого була встановлена необхідність розробки нового способу контролю стану виробки, запропоновано спосіб що дає можливість визначення просторового переміщення точок вимірів, обґрунтовані параметри приладів, розрахована можлива погрішність вимірів, проведені стендові і шахтні випробування способу. Actuality question of control the state of making is inprocess marked, the analysis of literary sources, the necessity of development new method of control the state of making was set is conducted, a method is offered enabling determination of the spatial moving of measuring points, the parameters of devices are grounded, the possible error of measuring is expected, the stand and mine tests of method are conducted. 2011 Article Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации / Н.Н. Касьян, И.Г. Сахно, В.Н. Мокриенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 57-79. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99679 622.83 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України application/pdf Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	У роботі позначена актуальність питання контролю стану виробки, проведений аналіз літературних джерел, на підставі якого була встановлена необхідність розробки нового способу контролю стану виробки, запропоновано спосіб що дає можливість визначення просторового переміщення точок вимірів, обґрунтовані параметри приладів, розрахована можлива погрішність вимірів, проведені стендові і шахтні випробування способу.
format	Article
author	Касьян, Н.Н. Сахно, И.Г. Мокриенко, В.Н.
spellingShingle	Касьян, Н.Н. Сахно, И.Г. Мокриенко, В.Н. Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Касьян, Н.Н. Сахно, И.Г. Мокриенко, В.Н.
author_sort	Касьян, Н.Н.
title	Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации
title_short	Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации
title_full	Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации
title_fullStr	Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации
title_full_unstemmed	Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации
title_sort	обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2011
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99679
citation_txt	Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации / Н.Н. Касьян, И.Г. Сахно, В.Н. Мокриенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 57-79. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT kasʹânnn obosnovanieparametrovsposobakontrolâsostoâniâgornojvyrabotkiimetodikaegorealizacii AT sahnoig obosnovanieparametrovsposobakontrolâsostoâniâgornojvyrabotkiimetodikaegorealizacii AT mokrienkovn obosnovanieparametrovsposobakontrolâsostoâniâgornojvyrabotkiimetodikaegorealizacii
first_indexed	2025-11-25T20:26:07Z
last_indexed	2025-11-25T20:26:07Z
_version_	1849795407338536960
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 57 УДК 622.83 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СПОСОБА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ И МЕТОДИКА ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Касьян Н. Н., Сахно И. Г., Мокриенко В. Н. (ДонНТУ, г. Донецк, Украина) У роботі позначена актуальність питання контролю стану виробки, проведений аналіз літературних джерел, на підставі якого була встановлена необхідність розробки нового способу контролю стану виробки, запропоновано спосіб що дає можли- вість визначення просторового переміщення точок вимірів, об- ґрунтовані параметри приладів, розрахована можлива погріш- ність вимірів, проведені стендові і шахтні випробування способу. Actuality question of control the state of making is in-process marked, the analysis of literary sources, the necessity of development new method of control the state of making was set is conducted, a method is offered enabling determination of the spatial moving of measuring points, the parameters of devices are grounded, the possi- ble error of measuring is expected, the stand and mine tests of method are conducted. Введение. Устойчивость подземных горных выработок определяется рядом влияющих факторов, таких как, горно- геологические и горнотехнические условия, режимы ведения и параметры горных работ, а также постоянным развитием горных работ и непрерывным перемещением их фронта в пространстве. Поэтому изучение геомеханических процессов без привлечения методов натурных наблюдений и измерений невозможно [1]. Не- смотря на трудоемкость и организационную сложность натурных измерений, эти методы позволяют точно и однозначно выявить Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 58 основные определяющие факторы изучаемых геомеханических процессов, их механизмы, правильно поставить задачи для ана- литических исследований и моделирования. Анализ исследований и публикаций. Авторами было про- анализировано порядка 30-ти литературных источников, это поз- волило сделать вывод, что наиболее распространенным видом контроля состояния выработки является фиксация смещений вмещающих выработку пород, по степени прироста которых су- дят о напряженно-деформированном состоянии массива. Одним из таких примеров является способ исследования проявлений горного давления на угольных и сланцевых шахтах [2], включа- ющий установку контурной замерной станции, состоящей из за- мерных пунктов, установленных с расстоянием 3 – 5 метров. При этом в замерных пунктах в кровлю, почву и бока выработки устанавливают реперы, представляющие собой штырь диаметром 12 – 16 мм, длиной 0,5 – 0,7 м на глубину 0,3 – 0,5 м, после чего между реперами, установленными в бока выработки, натягивает- ся нить, а к реперу установленному в кровле выработки подве- шивается отвес и контроль за состоянием горной выработки ве- дут путем измерения расстояний по отвесу от кровли до нити, от почвы до нити, а также путем измерения расстояний по нити от реперов, установленных в боках выработки до отвеса. По разнице прироста смещений каждого из замеров судят о возрастании напряжений приконтурного массива пород выработки. Реализация этого способа затруднена или невозможна при загромождении выработки горно-транспортным и вспомогатель- ным оборудованием. Область нерешенных задач. Известно, что деформирова- ние контура выработки происходит не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости. Существующие способы контроля состояния горной выработки не позволяют отследить динамику процесса перемещения контура выработки в пространстве, что снижает информативность полученных данных о смещении гор- ных пород, может привести к искаженному восприятию происхо- дящего физического процесса, и неверной трактовке полученных результатов. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 59 Целью исследований является разработка способа кон- троля состояния горной выработки и методики его использования для обеспечения возможности определения пространственного перемещения замерных точек, назначенных на контуре выработ- ки, во времени, при повышении достоверности и информативно- сти контроля с сокращением затрачиваемого времени на измере- ния, проверка его работоспособности в лабораторных и шахтных условиях. Основная часть. Пояснение сущности способа. В любой горной выработке, на всех этапах ее эксплуатации существуют как минимум две однозначно определяемые линии: это продоль- ная ось, задающая направление выработки и вертикаль которую можно определить при помощи отвеса. Если вести измерения ис- пользуя эти линии, то положение и перемещение замерных точек в пространстве будет однозначно определено. Однако использо- вание продольной оси выработки как базы нецелесообразно, так как центр выработки, как правило, загромождён оборудованием. Предлагается использовать в качестве базовой линию, эквиди- стантную продольной оси выработки (рис. 1). Рис. 1. Схема к выбору контролируемых величин Пусть ОX линия, эквидистантная продольной оси выработ- ки, ZО – вертикаль, О – точка их пересечения, назначим ее ре- перной точкой, таким образом контролируя три параметра (длину отрезка АО, угол β между ХО и ОА и угол α между вертикалью Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 60 ZО и отрезком ОА) можно однозначно определить простран- ственное положение замерной точки А. Схема инструментального определения положения замер- ной точки А, относительно реперной точки Б представлена на ри- сунке 2. 1 2 3 А 46 5 Б Рис. 2. Схема инструментального определения положения замерной точки 1 – транспортир, 2 – измерительная леска, 3 – жесткий пово- ротный проволочный элемент, 4 – рулетка, 5 – отвес, 6 – нить от- веса С учетом изложенного предлагается следующая реализация способа (рис. 3). В горной выработке 1, приконтурный массив ко- торой подвержен внешним воздействиям (например, надработка, подработка, влияние очистных работ и т.д.), в зависимости от решаемых задач контроля выбирают контролируемый участок Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 61 длиной L. В качестве измерительных элементов отсчета смеще- ний по характерным точкам на рамах крепи (например, замки) назначают замерные точки на контуре выработки. Рис. 3. Схема реализации способа Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 62 1 – подготовительная выработка, 2 – ее продольная ось, 3 – базовый элемент, 4 – опорные реперы, 5 – промежуточные репе- ры, 6– изогипса проходящая через контрольную точку, 7 – услов- ный отрезок, 8– вертикаль, 9 – угол между условным отрезком и вертикалью, L – длина замерного участка, I, II, III, n – сечения выработки, в которых фиксируются перемещения замерных то- чек, H – глубина контрольной точки, ln– расстояние между про- межуточными реперами, Δh – высотные отметки опорных и про- межуточных реперов относительно известной высотной отмет- ки 6. В качестве базового элемента используют реперные точки, расположенные на основной линии 3, эквидистантной к продоль- ной оси выработки. Для этого, в местах поперечных сечений вы- работки, ограничивающих контролируемый участок 4, а также в промежуточных 5 между этими сечениями с определенным ша- гом ln устанавливают в бок выработки, металлические штыри. В современных условиях ведения горных работ, весь контур выра- ботки подвержен смещениям от действия горного давления. Однако, проанализировав факторы, влияющие на эти сме- щения, можно определить участки контура выработки, которые наименее смещаются, именно на этих участках контура выработ- ки необходимо устанавливать металлические штыри. После чего их соединяют эластичной нитью, закрепляемой на каждом штыре так, чтобы она создавала основную линию, эквидистантную к продольной оси выработки. От контрольной точки, находящейся вне зоны смещений, с известной глубиной Н путем прокладки нивелирного хода устанавливают высотные отметки реперных точек 4, а высотные отметки Δh в остальных реперных точках 5 – с помощью водяного уровня. После чего осуществляют замеры смещений в заданных по- перечных сечениях путем измерения длины условного отрезка 7 между реперной точкой базового элемента и каждой назначенной замерной точкой на контуре выработки, с помощью, например, телескопического измерительного средства, лазерной рулетки на негазовых шахтах и т.д. Одновременно измеряют углы 9, образо- ванные условным отрезком и вертикалью 8 в заданных попереч- ных сечениях, а также углы образованные условным отрезком и Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 63 основной линией с помощью угломеров. Результаты этих изме- рений являются значением смещений в начальном состоянии. Далее в каждый заданный промежуток времени осуществляют измерения смещений в каждом поперечном сечении аналогично описанному выше. Полученные значения сравнивают с измерен- ными ранее в начальном состоянии, по разнице которых судят об изменении напряженного состояния приконтурных пород. Теоретические основы способа контроля. Физиологические предпосылки применения способа. Съем показаний при применении способа производится че- ловеком, органы чувств которого, ограничены диапазоном чув- ствительности. Известно [3], что человеческий глаз с остротой зрения, равной единице (v = 1), различает две далёкие точки, уг- ловое расстояние между которыми равно одной угловой минуте (1″ = 1/60°). На этом свойстве основаны тесты для проверки остроты зрения, в частности таблица Сивцева-Головина. Рис. 4. Схема расчета элемента таблицы Сивцева-Головина для проверки остроты зрения Если расстояние просмотра (R) равно 5 м, то глаз с остротой зрения v = 1 различит две точки, расстояние между которыми х = 2×5·tg(α/2) = 0,00145 м = 1,45 мм. Именно из этих соображений определены толщина штриха, расстояние между соседними штрихами в буквах на таблице и размеры самих букв (в примере, представленном на рисунке 4, высота буквы Б равна 5×1,45 = 7,25 мм) [3]. Используя данную зависимость, получим графики возможного видения лески в зависимости от ее диаметра. При этом введем коэффициент запаса [4] К = 2, для учета осложнения условий восприятия в подземных условиях запыленностью и не- достаточной освещенностью. Исходя из физиологических пара- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 64 метров человека, при измерениях транспортир будет находиться на расстоянии от глаз 0…Х, где Х – длина руки. При росте чело- века 1,8 м длина руки составляет 0,65 - 0,85 м, таким образом, по графику рис. 5. можно установить необходимый диаметр лески. В данном случае он составит 0,5 мм. Аналогично выбирается тол- щина штриха на шкале транспортира. Полученные значения этих величин дают возможность пе- рейти к расчету параметров транспортира. Рис. 5. Графики зависимости максимально возможного рас- стояния R видения тонкой линии от ее толщины d, при нормальных 1 и подземных 2 условиях восприя- тия Расчет параметров транспортира. Выше было установле- но, что толщина линии, нормально воспринимаемой в подземных условиях, составляет 0,5 мм. Примем толщину d1-5 = 0,5 мм, тогда расстояние между осями штрихов можно вычистить (рис. 6) по формуле: 2 5 2 1h 432 d ddd d ++++= , мм (1) Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 65 где d1 – толщина верхнего штриха, d2 – расстояние от верх- него штриха до измерительной лески, d3 – толщина измеритель- ной лески, d4 – расстояние от измерительной лески до нижнего штриха, d5 – толщина нижнего штриха. 2 2 5,05,05,05,0 2 5,0h =++++= , мм Рис. 6. Схема к расчету расстояния между осями штрихов транспортира. 1 – шкала транспортира; 2 – измери- тельная леска, 3 – верхний и нижний штрих Примем цену минимального деления равную 1 град., тогда радиус транспортира )(αtg hR = , м (2) где R – радиус транспортира, м; h – расстояние между осями штрихов, м; α – угол, измеряемый минимальной ценой деления транспортира. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 66 .1145,0 )1( 002,0 == tg R Используя данную формулу, построим графики зависимости радиуса R транспортира от цены деления N (рис. 7). Рис. 7. График зависимости радиуса транспортира от цены деления Полученные параметры позволяют перейти к расчету по- грешностей измерения. Расчет погрешностей измерения. При любом способе из- мерения важным является вопрос погрешности измерений. В об- щем случае необходимо принимать во внимание как случайные, так и инструментальные погрешности. При этом стандартная по- грешность величины х вычисляется по формуле 22 xxx ∆+=∆ σ , ед (3) где σх – случайная погрешность измерений, Δх – приборная погрешность. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 67 Приборная погрешность. Анализируя схему определения положения замерной точки, представленную на рис. 8, можно сделать вывод, что неточности измерения могут быть: Рис. 8. Схема к расчету приборной погрешности 1 – шкала транспортира; 2 – истинное положение измери- тельной лески; 3 – максимально возможное отклонение лески; 4 – область возможных погрешностей; 5 – назначенная замерная точ- ка; 6 – истинное положение отвеса; 7 – максимально возможное отклонение отвеса; 8 – истинное положение репера; 9 – макси- мально возможное отклонение; R – радиус транспортира, м; L – расстояние до замерной точки, м; Δh – погрешность шкалы транспортира, м; ΔH – вертикальное отклонение замерной точки, м; ΔL – горизонтальное отклонение замерной точки, м; Δα – в ме- сте съема показаний, при измерении угла транспортиром, град; Δα1 – в месте съема показаний, при выравнивании транспортира по отвесу, град; ΔY – вертикальное отклонение репера. а) в месте стыковки транспортира и репера; б) в месте съема показаний, при выравнивании транспорти- ра по отвесу; Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 68 в) в месте съема показаний, при измерении угла транспор- тиром; г) при измерении расстояния до замерной точки (погреш- ность измерительной рулетки). Толщина засечки на репере минимальная, поэтому прини- маем ее из условий видимости, т.е. 0,5 мм. Так как класс точно- сти приборов неизвестен, то за погрешность принимаем половину цены наименьшего деления [5], тогда погрешность Δα1 в месте съема показаний, при выравнивании транспортира по отвесу, а также погрешность Δα в месте съема показаний, при измерении угла транспортиром, обусловлена его параметрами, которые рас- считаны выше, и составляет 0,5 град. каждая. Для измерения ис- пользуется рулетка, погрешность которой составляет 1 мм. Величину ΔH выразим из второго закона подобия треуголь- ников: R hLH H h L R ∆⋅ =∆→ ∆ ∆ = ,м (4) Тогда максимально возможное вертикальное отклонение со- ставит HYH ∆+∆=∆ 1 , м (5) Сравним порядок значений ΔY и ΔH, для этого зададимся условиями: Δh = 0,002 м, L = 4 м, R = 0,1145 м, тогда 1145,0 002,04 ⋅ =∆H = 0,070 м, ΔY = 0,001 м. Т.к. ΔY на порядок меньше ΔH, то считаем возможным пре- небречь им и в дальнейшем исключим его из расчетов. Примем ΔH1 = ΔH. Величину ΔL вычислим по следующему выражению: α cos L - L = L ⋅∆ , м (6) где α – суммарная погрешность при измерении угла. aaa +⋅∆= 1 , град. (7) Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 69 где Δα – в месте съема показаний, при измерении угла транспортиром, град; Δα1 – в месте съема показаний, при вырав- нивании транспортира по отвесу, град; 15,05,0 =+=a град Используя данные формулы, построим графики максималь- но возможных отклонений ΔH (рис. 9) и ΔL (рис. 10) в зависимо- сти от расстояния L Рис. 9. Графики максимально возможного отклонения ΔH а – максимально возможное отклонение при α = 1 (Δh = 0,002м, R = 1145 м), b – максимально возможное отклонение при α = 0,5 (Δh = 0,001м, R = 1145 м), с – максимально возможное от- клонение при α = 0,1 (Δh = 0,0002 м, R = 1145 м), d – максималь- но возможное отклонение при α = 0,01 (Δh = 0,00002 м, R = 1145 м). Проанализировав графики, можно сделать выводы, что от- клонение в большей мере зависит от точности измерения угла. Один из путей увеличения точности измерений – увеличение ра- диуса транспортира, однако этот путь, как видно из графика (рис. 7), малоэффективен. Например, при цене деления 0,2 град. радиус должен быть 0,6 м. Применение такого прибора будет крайне за- труднено в подземных условиях. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 70 . Рис. 10. Графики максимально возможного отклонения ΔL а – максимально возможное отклонение при α = 1. (Δh = 0,002м, R=1145 м), b – максимально возможное отклонение при α = 0,5 (Δh = 0,001 м, R = 1145 м), с – максимально возможное от- клонение при α = 0,1 (Δh = 0,0002 м, R = 1145 м), d – максимально возможное отклонение при α = 0,01 (Δh = 0,00002 м, R=1145 м) Второй путь – применение вместо транспортира более точ- ного угломера, например электронного (УЦ-360, BOSCH DWM 40 L и др.). Однако такие угломеры, как правило, имеют ограни- чения по применению в условиях подземных горных выработок. Третий путь – применение вспомогательной шкалы, служа- щей для более точного определения количества долей делений – основная шкала, а по длине равна только 9 её делениям (тогда точность измерения составит 0,1 град.). Принцип работы шкалы основан на том факте, что глаз гораздо точнее замечает совпаде- ние делений, чем определяет относительное расположение одно- го деления между другими. На рисунке 11 нониус показывает 7 целых 6 десятых деле- ния основной шкалы. Целая часть определяется обычно, по пока- заниям нулевого деления нониуса, а дробная часть определяется http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 71 по номеру того деления Нониуса, которое точно совпадает с де- лением основной шкалы (обведено пунктиром). Рис. 11. Пример шкалы Нониус С применением шкалы Нониуса будет достигнута точность измерения угла до 0,1 град., при небольшом радиусе транспорти- ра (R = 0,1145 м), а так же сравнительно дешевой стоимости при- бора. Стоит учитывать тот факт, что приборная погрешность под- чиняется нормальному закону распределения, следовательно, максимальные отклонения будут встречаться минимальное число раз. Чтобы установить величину приборной и случайной погреш- ностей проводились стендовые испытания способа. Проверка точности метода при стендовых испытаниях. Стендовые испытания проводились в лаборатории ДонНТУ на стенде равнорадиусной крепи (рис. 12). Полученные данные о положении замерных точек с помо- щью предлагаемого способа сравнивались с данными, получен- ными с помощью метода фотофиксации и графоаналитического метода. Предлагаемый метод был реализован по описанной выше методике. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 72 Рис. 12. Стендовые испытания предлагаемого способа кон- троля смещений Использованный метод фотофиксации заключался в следу- ющем: равнорадиусная крепь была сфотографирована с располо- женным в ее сечении объектом с известными геометрическими Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 73 размерами. После чего, снимки загрузили в графический редак- тор CorelDRW, масштаб фотографий был приведен к масштабу сетки графического редактора с помощью описанного выше объ- екта. Далее использовалась функция определения координат (Х;Y) для построения профиля выработки. Графоаналитический метод заключался в следующем: по известным параметрам этой крепи была построена геометриче- ская модель (рис. 13). После чего с использованием известных геометрических зависимостей были определены координаты. Рис. 13. Графическое изображение контура выработки – теоретический профиль выработки, -- область максимальных отклонений, -·- профиль выработки, построенный по результатам за- меров Ход испытаний. На контуре рамы было назначено несколько замерных точек, количество замеров в каждой из которых было равно 5. После чего вычислялось среднеарифметическое значе- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 74 ние для каждой серии замеров, а затем полученные данные срав- нивались со значениями графоаналитического метода по выра- жению: .100 расN .расN = 2 ⋅ − ∆ средпn %, (8) где – значение искомой величины полученное с помо- щью графоаналитического метода, nп.сред – среднеарифметическое значение величины, полученное по предлагаемому способу. И с данными метода фотофиксации: .100 ф.сред .ф.сред = 2 ⋅ − ∆ n средпnn %, (9) где nф.сред – среднеарифметическое значение величины, по- лученное с помощью метода фотофиксации. Пример расчета приведен в табл. 1. На основании проведенных стендовых испытаний способа можно сделать выводы, что отклонение результатов замеров, по- лученных по предлагаемому способу, составляет 1 - 5% от значе- ний, полученных с привлечением двух других методов. Следова- тельно, ожидаемые смещения контура выработки за период про- ведения замеров должны измениться на 5 и более процентов, чтобы стало возможным их однозначно зафиксировать при дан- ной точности приборов. Это позволило перейти к приемочным испытаниям способа. Приемочные испытания способа. Целью приемочных испытаний способа контроля состояния выработки было определение отклонений от известной методики ВНИМИ в шахтных условиях. Испытания были проведены в 3 восточном конвейерном штреке пл. m3 гор. 915 м на шахте «Щегловская - Глубокая» в пе- риод с сентября 2010 г. по март 2011 г. на участке длиной 50 м (замерные станции были установлены с 91 по 95 пикет на каждом пикете). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 75 Таблица 1 Значения полученных данных расчета координат замерных точек по разным методам Предлагаемый метод Метод фотофиксации Гр аф оа на ли ти че ск ий м е- то д Δ1, % Δ2, % n1 n2 n3 n4 n5 nп.сред n1 n2 n3 n4 n5 nф.сред Nрас. Положение верхнего замка (высоты крепи) Х 1,53 1,53 1,52 1,51 1,51 1,52 1,51 1,5 1,49 1,48 1,47 1,49 1,5 2,0 1,3 Y 1,88 1,88 1,9 1,89 1,89 1,888 1,81 1,8 1,82 1,85 1,8 1,816 1,82 4,0 3,7 Положение левого замка Х 0,43 0,45 0,44 0,44 0,45 0,442 0,43 0,42 0,41 0,4 0,45 0,422 0,45 4,7 1,8 Y 1,42 1,44 1,43 1,45 1,45 1,438 1,43 1,44 1,44 1,43 1,42 1,432 1,42 0,4 1,3 Положение правого замка Х 2,88 2,85 2,88 2,85 2,85 2,862 2,94 2,93 2,94 2,99 2,94 2,948 2,95 2,9 3,0 Y 1,34 1,35 1,35 1,37 1,37 1,356 1,33 1,33 1,32 1,35 1,3 1,326 1,3 2,3 4,3 Замеры по предлагаемому способу проводились по методи- ке, описанной выше. На рис. 14 показана возможность его при- менения при загроможденности рабочего пространства выработ- ки. На рис. 15 приведена схема расположения высотных отметок Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 76 реперных точек на контролируемом участке для определения аб- солютных перемещений замерных точек. Рис. 14. Шахтные испытания способа - 948,4 1, 5м 0, 55 м 0, 65 м 0, 63 м -0 ,8 7м 10м 10м 10м 10м А5 А4 А3 А2 А1 Рис. 15. Схема расположения высотных отметок реперных точек на контролируемом участке На рамах с оборудованными, согласно предлагаемому спо- собу, замерными станциями, также были установлены контурные станции по известной методике [2], которые представляли собой марки, нанесенные на раму крепи, одна марка на верхняке крепи по центру выработки и по одной на ножках рамы крепи на высоте 1,5 м от почвы (рис. 16). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 77 Рис. 16. Схема замерной станции, оборудованной по мето- дике ВНИМИ Для установки марки на раме крепи с помощью ножовки за- пиливалась канавка шириной 1 мм, затем в канавку укладывался отрезок стальной проволоки, после чего кромки канавки вальце- вались. Методика замеров на этих станциях заключается в сле- дующем: к реперу в кровле выработки подвешивался отвес, а между боковыми реперами натягивалась резиновая нить. Затем по отвесу измерялось расстояние А от кровельного репера до почвы, и В от кровельного репера до резиновой нити, а также по натянутой резинке измерялась ширина выработки С, и расстоя- ние D от бокового репера, расположенного со стороны, противо- положной очистному забою, до отвеса. Проводился ряд кон- трольных замеров, из которых было установлено, что отклонение результатов замеров по известному и предлагаемому способу не превышали 5 %. После чего измерения проводились по предлага- емому способу. Выводы по приемочным испытаниям способа контроля со- стояния горной выработки: предложенный способ контроля со- стояния выработки обеспечивает снижение времени, затрачивае- мого на измерения, по сравнению с известной методикой, значи- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 78 тельно повышает информативность контроля состояния горных выработок, т.к. позволяет получить больше замерных точек, обеспечивает возможность определения пространственного пе- ремещения замерных точек во времени. Способ может приме- няться в условиях загромождённости рабочего пространства вы- работки (например, породопогрузочной машиной, оборудовани- ем, облаживающим лаву и т.д.), когда использование известной методики [2] затруднено. Хронометражные наблюдения за процессом измерения с применением предлагаемого способа и известного [2] показали, что при ведении замеров 2 человека для обработки 5 замерных станций по методике ВНИМИ затрачивается 2 ч, а по предлагае- мой методике 1 час. При этом количество замерных точек по предлагаемому способу больше в 3 раза и это с учетом записыва- ния результатов. Выводы по работе. Таким образом, разработанный способ контроля состояния горной выработки, а также методика его ис- пользования позволяет обеспечить возможность определения пространственного перемещения замерных точек во времени, назначенных на контуре выработки. Проведенное обоснование параметров приборов для реали- зации способа позволяет выбрать для каждой практической зада- чи необходимую точность. Стендовые испытания показали, что погрешности подчиня- ются нормальному закону распределения и, следовательно, мак- симальное отклонение встречается минимальное число раз. Что позволяет применять приборы меньшей точностью (а соответ- ственно и ценой) без особой потери точности данных о переме- щениях замерных точек. Количество назначенных на контуре выработки замерных точек не ограничивается в предлагаемом способе, что дает воз- можность варьирования их количеством в зависимости от решае- мой задачи, а также возможность применения способа при загро- можденности рабочего пространства выработки, а это, в свою очередь, позволяет повысить достоверность и информативность контроля. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011 79 Применения данного способа в шахтных условиях позволи- ло значительно сократить время, затрачиваемое на измерения. СПИСОК ССЫЛОК 1. Турчанинов Н.А. Основы механики горных пород [Текст] / Турчанинов Н.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. // – Л.: Недра, 1989. – 488 с. 2. Методические указания по исследованию горного давления на угольных и сланцевых шахтах / ВНИМИ. – Л., 1973 – 102 с. 3. Аветисов Э.С., Ковалевский Е.И., Хватова А.В. Руководство по детской офтальмологии. – М.: Медицина, 1987. – 496 с. 4. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение [Текст]. – Введ. 1995 – 08 – 02. 5. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. – Л.: Наука, 1985.

Обоснование параметров способа контроля состояния горной выработки и методика его реализации

Institution

Ähnliche Einträge