Лабораторна робота №1

Тема: Вивчення приладів для виконання геометричних вимірювань в масивах гірських порід.

Мета: навчитись виконувати операції з визначенням елементів залягання гірських порід і методики інструмента спостережень за деформацією гірських порід.

Порядок виконання роботи:

При відбиранні зразків гірських порід вимірюють азимут і кут лінії падіння площини маркування. Для нанесення ліній падіння і простягання на обрану ділянку породи прикладають компас так, щоб рівень був у горизонтальному положенні і використовуючи ребра компаса в якості лінійки креслять горизонталі (лінії простягання) і похилу лінію падіння.

Розорієнтувавши магнітну стрілку, піднімають нижній кінець компаса і виконують відлік азимуту ліній падіння по північному кінчику стрілки. Після цього, розорієнтувавши стрілку, ставлять компас на довгу бокову грань вздовж лінії падіння і розорієнтувавши відвіс виконують відлік кута падіння.

Метод використання компаса ГК-1 в якості екліметра. Ребро лінійки ставлять на вершину вимірюваного об'єкту одночасно натискаючи пальцем на кнопку аретира, фіксують положення відвісу і по шкалі визначають кут нахилу. Вимірявши кут нахилу і знаючи одну зі сторін прямокутного трикутника визначають висоту чи відстань. По значенню а нанесеному на шкалу відвісу можна визначити соsа і tgа

,

Для точності роботи компасу при вимірюванні азимутів необхідно своєчасно (одразу після кожного заміру азимуту) аретирувати стрілку.

2. Вивчення маркшейдерської рулетки

Рис. 1.1. Маркшейдерська рулетка

1 - барабан, 2- рукоятка, 3 - фіксатор, 4 - віконце, 5 - восьмиметрова стрічка.

Методика вимірювань:

Кінець стрічки закріплюється на фіксованому елементі поверхні. Після натягування стрічки до потрібних розмірів знімаються покази. При недостатній довжині стрічки крок за кроком повторюємо ці дії.

3. Вивчення стійки СУИ – 5

Стійка універсальна індикаторна СУИ – 5 призначена для визначення деформацій (зміщень) бокових порід у підземних гірничих виробках.

Стійка складається з двох основних частин – внутрішньої та зовнішньої труб з різьбовими наконечниками на кінцях. На внутрішній трубі стійки закріплена лінійка з міліметровими поділками по якій знімаються відліки. Відлікова риска розташована у вікні втулки зовнішньої труби.

При зажатому гвинті переміщення внутрішньої труби здійснюється за рахунок стиснення пружини, яка охоплює внутрішню трубу.

Індикаторна головка (рис.1.2) складається з корпусу (6) з кришкою та індикатора годинникового типу (7). Під час встановлення стійки в місці експлуатації керн (8) індикаторної головки впирається в репер, переміщення якого передається на індикатор. Внутрішня труба стійки при цьому повинна бути затиснена хомутом за допомогою гвинта. Переміщення внутрішньої труби відносно зовнішньої в цьому випадку не виникає, так як зусилля пружини стійки значно переважає зусилля пружини (9) індикаторної головки. Для обмеження ходу керна (8) в ньому передбачений паз, в який входе штифт (10). Фіксація керна (8) в неробочому положенні здійснюється за допомогою стопорного гвинта (11). Ковпачок (12) служить для оберігання керна під час транспортування та переносу в місці експлуатації.

Під час роботи у виробках висотою більше 2 м індикаторну головку для зручності відліку слід кріпити на стійці (рис 1.3) з додатковими штангами за допомогою спеціальних змінних деталей – хомута (14) та упора (15). При цьому додаткові штанги можуть нагвинчуватись з обох кінців стійки.

Рис. 1.2. Головка індикаторна

6 – корпус; 7 – індикатор; 8 – керн, 9 – пружина; 10 – штифт; 11 – гвинт стопорний; 12 – ковпачок

Рис. 1.3. Стійка універсальна з пристосуванням для кріплення індикаторної головки

1 – стійка; 14 – хомут; 15 – упор

Підготовка виробу до роботи та порядок роботи

Зберіть стійку таким чином, щоб її довжина відповідала відстані між реперами. Довжина стійки змінюється шляхом загвинчування чи відгвинчування додаткових штанг.

Встановіть стійку безпосередньо між фіксованими точками підошви та покрівлі чи боковими стінками у твердих породах, або між металічними реперами, що закріплені в м’яких породах.

Послідовність встановлення стійки та вимірювання зміщення порід з індикаторною головкою:

1. послабте стопорні та зажимні гвинти на стійці та індикаторній голівці, витягніть внутрішню трубу з нагвинченою на неї індикаторною головкою до дотику вістря керна з покрівлею, вістря наконечника нижньої штанги при цьому повинно впиратися в грунт, при цьому стрілка індикатора може зрушуватись по шкалі на 5 – 10 поділок;

2. заверніть стопорний гвинт, що фіксує положення телескопічних труб;

3. зафіксуйте нульовий (початковий) відлік за шкалою індикатора;

4. фіксуйте покази індикатора через необхідні проміжки часу.

Інтервал між замірами слід вибирати в залежності від швидкості опускання покрівлі чи зближення бокових порід. При цьому, чим більша швидкість опускання покрівлі, тим менше повинен бути інтервал між замірами.

Швидкість опускання покрівлі отримують як частка від ділення різниці між послідовними замірами за індикатором на інтервал часу між замірами.

При роботі без індикаторної головки під час вимірювання зміщень порід за реперами протягом тривалого періоду часу заміри варто брати по лінійці з міліметровими поділками на внутрішній трубі.

Швидкість зміщень визначається як вказано вище.

Під час роботи з додатковими штангами до показів лінійки додавайте по 500 мм для середньої та нижньої штанг і 300 мм для малої штанги.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

Тема: Вивчення приладу УКТП.

Призначення

Пристрій технологічного контролю тріщинуватості порід УКТП призначений для визначення тріщинуватості масиву гірських порід навколо очисних та підготовчих виробок вугільних шахт, включаючи шахти небезпечні за газом чи пилом. За його допомогою визначається місцезнаходження тріщин та величина їх розкриття. Пристрій використовується під час контролю стану гірських порід, під час визначення фізичних параметрів заходів з управління станом масиву та встановленні ефективності цих заходів на шахтах. Застосування пристрою УКТП підвищує цілеспрямованість таких заходів з управління станом масиву, як зміцнення та знеміцнення гірських порід в масиві, розвантаження масиву від механічних навантажень, дегазація, тампонування, осушення гірських порід у масиві.

Технічні дані

Контроль параметрів тріщинуватості масиву гірських порід здійснюється зі шпуру діаметром 42 мм. Довжина шпуру до 10 м.

Роздільне місцезнаходження тріщин фіксується за умови, що відстань між ними складає не менше 6 см.

Діапазон оцінки величини розкриття тріщин від 2,0 до 15 мм.

Маса пристрою разом зі штангами не більше 15 кг; габаритні розміри блоку індикації не більше 270х200х130 мм; зонда – діаметр 40 мм, довжина 300 мм.

Подача зонда в шпур здійснюється за допомогою штанг діаметром 10 мм та довжиною 1000 мм, з’єднаних між собою. На штангах наноситься шкала з ціною поділки 10 мм, за допомогою якої визначають відстань від тріщини до устя шпуру.

Гірничотехнічні умови застосування пристрою

Пристрій технологічного контролю параметрів тріщинуватості УКТП застосовується на вугільних шахтах, включаючи шахти, небезпечні за газом та пилом. Контроль проводиться в осадових породах (піщаники, аргіліти, алевроліти, вапняки, вугільні пласти, глинисті та піщанисті сланці), що залягають на будь-якій глибині, як однорідних так і шаруватих, що містять в собі хімічно та фізично зв’язану воду. Спостереження здійснюються з гірничих виробок, що дозволяють пробурити шпур чи свердловину діаметром 42 2 мм без викривлень. Перед виконанням спостережень вони повинні бути очищені від бурового дріб’язку та пилу продувкою чи яким-небудь іншим способом. У шпурі чи свердловині не повинно бути вільної води або шламу.

Температура порід навколо свердловини повинна бути не нижче –5 і не вище +35.

Не дозволяється здійснювати спостереження у шпурах чи свердловинах залитих водою чи заповнених брудом, з викривленнями та змінами діаметра, що завдають труднощів під час переміщення зонда у них.

Вказівки щодо заходів безпеки

Категорично забороняється розкривати зонд, блок індикації та здійснювати налаштування пристрою. Налаштування пристрою здійснюється на спеціальному стенді, що імітує тріщинуватий масив.

Охороняти зонд від впливу води.

Оберігати зонд від різких поштовхів та ударів.

Будова та робота виробу та його складових частин

Загальний вигляд пристрою зображено на рис.2.1.

Рис.2.1. Пристрій технологічного контролю тріщинуватості порід:

1 – блок індикації; 2 – кабель; 3 – пристрій центрування; 4 – зонд; 5 – штанга

Зонд пристрою зібрано у трубці з полімерних матеріалів із зовнішнім діаметром 39 мм та довжиною 250 мм. З кінців трубка закривається спеціальними пробками, на яких змонтовані пристрої для центрування. В центрі однієї з пробок із зовнішньої сторони є наскрізний отвір глибиною до 15 мм з різьбою для приєднання штанг, поруч є наскрізний отвір діаметром 7 мм для пропуску з’єднувального кабелю.

Загальний принцип дії пристрою полягає в наступному.

Сигнал з генератора приходить на вхід емітерного повторювача і з його виходу на вхід підсилювача узгодження, частина вихідного сигналу поступає в антенний контур, налаштований в повітрі у резонанс. Контур гальванічно пов'язаний з антеною, яка випромінює електромагнітну енергію. Під час зміни магнітних та електричних властивостей середовища, в якому знаходиться антена, змінюються його електричні параметри, що призводить до зміни напруги на антенному контурі. Для детектування сигналу застосовується звичайний детектор напруг, так як через малий вплив контуру на генератор частота коливань практично не змінюється.

Випрямлений сигнал по кабелю зв’язку поступає на блок індикації і його зміни спостерігаються візуально за шкалою стрілочного індикатора.

Підготовка до роботи

Перед початком роботи необхідно перевірити положення перемикача режиму роботи блоку індикації – він повинен знаходитись на відмітці 2,5 В постійної напруги. При номінальній напрузі живлення і знаходженні зонда в повітрі на відстані від інших предметів не ближче 0,2 м після вмикання стрілка індикатора повинна відхилитися на останню відмітку шкали.

Після увімкнення пристрій готовий до роботи.

Порядок роботи

1. В масиві, що досліджується пробурити шпур необхідної довжини (до 10м) діаметром 42 мм і ретельно відчистити його від бурового дріб’язку.

2. Включити пристрій.

3. Нарощуючи штанги просувати зонд у шпур зі швидкістю не більше 0,04 м/с, одночасно необхідно слідкувати за показаннями індикатора. Під час знаходження зонда у монолітному масиві показання складають приблизно 0 – 10 поділок шкали індикатора (шкала постійної напруги), під час проходження тріщини буде спостерігатися збільшення сигналу.

4. На ділянці збільшення сигналу необхідно зафіксувати максимум, що буде відповідати точному місцезнаходженню тріщини.

5. Визначити відстань від тріщини до устя шпуру за шкалою штанг.

6. Якщо величина сигналу на тріщині не перевищує 15 поділок шкали індикатора, то величина розкриття тріщини не більше 5 мм, якщо сигнал досягає 15 – 20 поділок, то величина розкриття 5 – 10 мм, якщо більше 20 поділок, то величина розкриття тріщини більше 10 мм.

Технологічні схеми застосування пристрою УКТП показані на рис 2.2.

а)

б)

Рис. 2.2 Технологічні схеми застосування пристрою УКТП:

а) в очисній виробці; б) в підготовчій виробці

1 – зонд; 2 – штанги; 3 – кабель; 4 – блок індикації; 5 – шпур

Характер тріщинуватості оцінюємо за допомогою діаграми зміни сигналу пристрою по довжині шпура (рис. 2. 3)

Рис. 2.3. Діаграма зміни сигналу пристрою по довжині шпура

Ширина розкриття тріщини визначає величину значення струму (I), чим більша тріщина тим більше значення сили струму; кут нахилу тріщини характеризується тривалістю сигналу (t). Чим більший кут нахилу – тим більша величина інтервалу.