Устройство контроля устойчивости закладочного массива — SU 1168711 (original) (raw)
СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК д, Е 21 С 39/00 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт(54) (57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА, содержащее трехкомпонентный датчик напряжений, выход которого соединен с входами усилителей, сумматор, пороговый элемент, соединенный с индикатором, отлачающееся тем, что, с целью повышеппи - стоверности контроля зз счет учет ыбсолю ных знаспий ныпр 5 жепп и сис 1 в конт 1 ьо лируемого массива, опо снабжено вторым сумматором, двумя блоками вычитания, бло ком задави свойств массвз и бл)ком ь- деления наибольиего и наименьшего сипи. лов, входы которого соединены с вхдх усилителей, а выходы соединены с входами первого блока вычитания и первого сумматора, выход последнего через второй сумматор подклочен к одному входу второго блока вычитания, другой вход которого соединен с выходом первого блока вьчптыпня, причем блок задания свойств массивы идключен к первому и второму сумматорам, при этом выход второго блока вьчптзпия соединен с входом порогового элементы.массиве в процессе его формирования и измеряющих нормальные напряжения в трехвзаимно перпендикулярных плоскостях, Датчики 1 - 3, соединены соответственно с усилителями 4 - 6, выходы которых соединены с блоком 7 выделения наибольшего и наименьшего сигналов. Выходы блока 7 соединены с входами первого блока 8 вычитания и первого сумматора 9. Выход последнего соединен с входом второго сумматора 10, выход которого соединен с входом вто 50 Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано приподземной разработке месторождений полезных ископаемых системами с закладкойвыработанного пространства.5Известно устройство контроля напряженного состояния массива горных пород, состоящее из измерителя продольных деформацийскважин и блока контроля, осуществляющего сравнение ускорения мгновенных деформаций с величиной ускорения для неустойчивого массива 11.Известно устройство контроля состояниямассива горных пород, содержащее трехком -понентный датчик напряжений, выход которого соединен с входами усилителей, сумматор и пороговый элемент, соединенный синдикатором 12 .Недостатком известных устройств является низкая достоверность контроля, вызванная тем, что не учитываются напряжения, существовавшие в массиве до установки датчиков.Целью изобретения является повышениедостоверности контроля за счет учета абсолютных значений напряжений и свойствконтролируемого массива. 25Поставленная цель достигается тем, чтоустройство контроля устойчивости закладочного массива, содержащее трехкомпонентный датчик напряжений, выход которогосоединен с входами усилителей, сумматор,пороговый элемент, соединенный с индика- З 0тором, снабжено вторым сумматором, двумя блоками вычитания, блоком задания свойств массива и блоком выделения наибольшего и наименьшего сигналов, входы которого соединены с выходами усилителей, авыходы соединены с входами первого блока З 5вычитания и первого сумматора, выход последнего через второй сумматор подключенк одному входу второго блока вычитания,другой вход которого соединен с выходомпервого блока вычитания, причем блок задания свойств массива подключен к первомуи второму сумматорам, при этом выход второго блока вычитания соединен с входом порогового элемента,На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - блок выделения наибольшего и наименьшего сигналов.Устройство состоит из датчиков 1 - 3(фиг. 1) устанавливаемых в закладочном рого блока 11 вычитания. Второй вход последнего соединен с выходом первого блока8 вычитания, а выход блока 11 - с входомпорогового элемента 12, нагруженного индикатором 13. Блок 14 задания свойств массива соединен с сумматорами 9 и 10 ислужит для установки коэффициента передачи первого сумматора 9 и постоянного напряжения на входе второго сумматора 10 взависимости от механических свойств контролируемого массива.Блок 7 выделения наибольшего и наименьшего сигналов может быть выполнен посхеме (фиг. 2). Схема выделения наибольшего сигнала состоит из диодов 15 - 17, резистора 18 и источника 19 питания. Анодыдиодов 15 - 17 соединены с выходами усилителей 4 - 6, а точка соединения катодов,диодов и резистора 18 соединена с входамиблоков 8 и 9. Схема выделения наименьшегосигнала состоит из диодов 20 - 22, резистора 23 и источника 24 питания. Катодыдиодов 20 - 22 также соединены с выходамиусилителей 4 - 6, а точка соединения иханодов и резистора 23 соединена с вторымивходами блоков 8 и 9,Устройство работает следующим обра.зом.Сигналы датчиков 1 - 3, пропорциональные нормальным напряжениям, действующим в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, усиливаются усилителями 4 - 6 ипоступают на блок 7 выделения наибольшего и наименьшего из трех сигналов. Током, протекающим через источник 19 питания и резистор 18, открывается тот из диодов 15 - 17, на анод которого подано наибольшее напряжение. К другим двум диодам при этом приложено запирающее напряжение. Таким образом, наибольший изусиленных усилителями 4 - 6 сигналов (если пренебречь падением напряжения на открытом диоде) через один из диодов 15 - 17подается на входы первого блока 8 вычитания и первого сумматора 9. Аналогичнонаименьший из усиленных сигналов черезодин из диодов 20 - 22 подается на вторыевходы блоков 8 и 9. Сигнал на выходе блока 8 вычитания, пропорциональный разности входных сигналов, пропорционален наибольшим касательным напряжениям, действующим в контролируемом участке массива.Коэффициент передачи сумматора 9 с помощью блока 14 задания свойств массива, состоящегонапример, из двух потенциометров, устанавливается пропорциональным тангенсу угла внутреннего трения материала контролируемого массива, а постоянное напряжение на входе второго сумматора 10 устанавливается пропорциональным коэффициенту сцепления (пределу прочности на срез) контролируемого материала. На второй вход второго сумматора 10 поступает выходной сигнал первого сумматора 9. При1168711 Выход г.2 Составитель Г.ло Техред И. ВереТираж 482ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж - 35, РауФилиал ППП Патент, г. Ужг АлексееваКорректор Подписноекомитета СССР и открытийшская наб., д. 4/5 род ул Проектная Бутяг Редактор Л. ГратилЗаказ 4576/31 этом сигнал на выходе второго сумматора 10 пропорционален предельным касательным напряжениям для данного напряженного состояния. Разность выходных сигналов первого блока 8 вычитания и второго сумматора 10, выделяемая вторым блоком 11 вычитания, характеризует устойчивость (запас прочности) контролируемого участка массива.При достижении выходным сигналом блока 11 критического значения пороговый элемент 12 включает индикатор 13.Датчики 1 - 3 нормальных напряжений могут быть выполнены с использованием тензорезисторных мостов, питаемых постоянным током, Усилители, сумматоры, блоки вычитания и пороговый элемент могут быть выполнены по стандартным схемам на операционных усилителях, В качестве индикатора 13 может быть использована лампа накаливания. Устройство может быть включено в автоматизированную систему контроля. При этом из него можно исключить пороговый элемент 12 и индикатор 13, а выход блока 11 вычитания с помощью линии связи соединить с ЭВМ,Учет абсолютных значений напряжений и механических свойств массива позволяет повысить достоверность контроля по сравнению с известным устройством и исключить операцию бурения скважин.По сравнению с базовым образцом, за который принята аппаратура контроля деформаций Массив, предлагаемое устройство за счет повышения достоверности контроля позволяет снизить содержание цемента в закладочной смеси на 10%. Кроме того, повышение достоверности контроля устойчивости закладочного массива способствует повышению безопасности ведения горных работ.