Способ оценки герметичности гидростоек шахтной крепи

 

СПИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ (61) Дополнительное к авт. свид-ву.— (22) Заявлено 6.09.80 (21) 3002398/22-0 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.06.82. Бюллетень N

Дата опубликования описания 07.06.8

Гасударственные камнтет

СССР ло делам изобретений и аткрмтий (72) Автор изобретения

Ю. Н. Бычков

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ

ГИДРОСТОЕК ШАХТНОИ КРЕПИ

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля герметичности шахтных гидростоек.

Известен способ контроля герметичности стоек крепи в шахтных условиях, включающий распор гидростойки между почвой и кровлей, определение падения давления в поршневой полости гидростойки после распора до давления ниже срабатывания предохранительного клапана, затем возвращение поршня цилиндра в исходное положение (1).

Известен также способ оценки герметичности гидростоек шахтной крепи, при котором распирают гидростойки от гидромагистрали, отключают гидростойки от гидромагистрали, измеряют перемещение штока относительно цилиндра и определяют скорость движения штока (2) .

Недостатком известных способов оценки герметичности стоек является то, что они не исключают влияния воздействия боковых пород в период замеров.

Цель изобретения — повышение эффективности оценки герметичности гидростоек путем исключения влияния воздействия боковых пород в период замеров.

Поставленная цель достигается тем, что производят повторный распор гидростоек от гидромагистрали, при этом регистрируют перемещение штока относительно цилиндра в процессе повторного распора и сразу после отключения гидростойки от гидромагистрали, а скорость просадки штока гидростойки вследствие ее негерметичности определяют как разность между скоростями перемещения штока до и после отклю 0 чения гидростойки от гидромагистрали.

На фиг. l. представлена схема работы стойки в режиме заданной нагрузки; на фиг. 2 — график изменения давления в рабочей полости гидростойки в режиме заданной нагрузки; на фиг. 3 — то же, переме1s щений штока гидростойки; на фиг. 4 схема работы гидростойки в режиме ее упругого взаимодействия с боковыми породами; на фиг. 5 — график изменения давления в рабочей полости гидростойки в рего жиме ее упругого взаимодействия с боковыми породами; на фиг. 6 — то же, перемещений штока; на фиг. 7 — схема работы гидростойки при пластическом вдавливании ее оснований в боковые породы; на фиг. 8 — график изменения давления в

93403!

3 рабочей полости в режиме пластического вдавливания оснований; на фиг. 9 — то же, перемещений штока.

Гидростойка (фиг. 1, 4 и 7) имеет цилиндр 1, поршень 2, шток 3, верхнее основание 4, опирающееся на кровлю горной выработки 5, нижнее основание 6, опирающееся на почву горной выработки 7, и трубку 8 с краном 9, соединяющую рабочую полость 10 гидроцилиндра с гидромагистралью, откуда поступает рабочая жидкость под постоянным давлением. Утечки рабочей жидкости могут быть схематически представлены как ее выдавливание между поршнем 2 и стенками цилиндра l. Упругое сжатие боковых пород при распоре гидростойки схематически представлено введением в систему гидростойка — боковые породы упругого элемента 11, а ползучесть боковых пород — элементом 12 вязкости (поршень выдавливает вязкую жидкость из цилиндра).

Работа гидростойки при постоянной наггрузке, равной сопротивлению гидростойки, после ее повторного распора от гидромагистрали (фиг. 1 — 3).

Линия 13 изменения давления рабочей жидкости р в рабочей полости 10 гидростойки идет в этом случае параллельно оси времени, так как давление в рабочей полости остается неизменным и при подаче жидкости из магистрали в интервале времени ОХ и после отключения стойки от гидромагистрали (интервал ХВ) . Перемещения штока гидростойки (линия 14) являются результатом совместного влияния утечек рабочей жидкости (линия 15) и ее притока из гидромагистрали (линия 16).

При постоянной нагрузке на гидростойку приток рабочей жидкости из гидромагистрали равен ее утечкам из-за негерметичности, поэтому линия 14 идет параллельно оси времени.

После отключения гидростойки от магистрали в момент Х приток жидкости в рабочую полость 10 прекращается, линия

16 идет параллельно оси ОВ, а итоговая скорость перемещения штока (линия 14) соответствует скорости просадки штока из-за утечек рабочей жидкости (линия 15, фиг. 3). Скорость просадки вследствие утечек можно найти как разность измеренных скоростей перемещений штока слева и справа от точки Х:

v,v„= 0 — (v„.) = vy. где — скорость перемещений Штока в последний момент повторного распора;

Vq -скорость перемещений штока непосредственно после окончания распора;

Ч - скорость просадок штока вследствие негерметичности.

При упругом взаимодействии гидростойки с упругим элементом 11 (фиг. 4 — 6) пов=v

45 50

5 ! о

4 торный распор гидростойки приводит к нарастанию давления в ее рабочей полости до р, (в интервале АО) с одновременным сжатием упругого элемента. По достижении давления pi и продолжающемся распоре (интер вал ОХ) утечки жидкости (линия 15) компенсируются ее дополнительным притоком из магистрали (линия 16), поэтому шток

3 остается неподвижным (линия 14). В момент Х прекращения распора приток жидкости из магистрали прекращается и остается только влияние утечек жидкости. Но скорость утечек не остается постоянной, как это было при неизменной нагрузке (фиг. 3), а по мере утечек уменьшается из-за падения давления рабочей жидкости в полости

10 вследствие снижения нагрузки, создаваемой на стойку упругим элементом 11 по мере просадки штока в интервале ХВ. Поэтому линия 14 фактических перемещений штока постепенно отклоняется от прямой

17. Расчеты показывают, что с уменьшением интервала времени ht после прекращения распора в точке Х скорость фактических перемещений штока приближается к скорости просадки штока из-за утечек при неизменном давлении жидкости в гидроцилиндре, поэтому

1нп Чд = - V>,îòêóäà V V„= 0 — (-1 )

М- 0 т. е. скорость просадки штока из-за утечек при упругом взаимодействии стойки с боковыми породами также можно найти как разность измеренных скоростей перемещений штока перед моментом прекращения распора и сразу после него.

При вязкопластическом вдавливании оснований гидростойки в боковые породы (фиг. 7 †. 9) постоянное давление рабочей жидкости в полости 10 в интервале ОХ сопровождается вдавливанием оснований стойI ки в боковые породы с постоянной скоростью V, характеризуемой углом наклона линии 14 фактических перемещений штока к оси времени в интервале ОХ..Притоком жидкости из гидромагистрали (линия 16) в этом случае компенсируются как утечки (линия 15), так и выдвижение штока из-за вдавливания оснований гидростойки в боковые породы. После прекращения распора в момент Х компенсация утечек и перемещений поршня 2 вследствие вдавливания оснований в боковые породы прекращается.

Дальнейшее вдавливание продолжается под действием упругой энергии сжатия ра; бочей жидкости в рабочей полости 10 гидростойки. Давление в полости 10 в интервале ХВ с течением времени падает. Поэтому линия перемещений штока 14 не только отклоняется под влиянием утечек от прямой OZ, по которой происходило бы дальнейшее

934031

Формула изобретения

lim6 = Ч вЂ” Ч„

Ы -0

Р 1 иг. Г движение штока из-за вдавливания при постоянной нагрузке, но и отклоняется от прямой 17, проведенной относительно прямой

ОХ для условия неизменной скорости утечек. Фактически линия 14 в интервале ХВ будет иметь вид кривой, отклоняющейся от прямой 17 по мере падения давления в рабочей полости гидростойки. По мере сокращения интервала времени И после прекращения распора в точке Х отклонение кривой 14 от прямой 17 уменьшается, поэтому где Чвд — скорость вдавливания оснований гидростойки в бокрвые породы при давлении распора р в рабочей полости стойки.

Таким образом, в режиме ползучести пород под основаниями гидростойки скорость просадки штока из-за негерметичности также можно найти как разность измеренных скоростей перемещения штока перед моментом прекращения распора Чл. и сразу после него Чп, так как

Vg — U„= Ч вЂ” 1Ч Ч„. ) = Vq.

В реальных условиях взаимодействие гидростойки с боковыми породами можно представить как сочетание трех рассмотренных режимов работы стойки, поэтому скорость утечек рабочей жидкости всегда можно найти как разность измеренных скоростей перемещений штока гидростойки перед моментом прекращения повторного распора и непосредственно после него.

Использование изобретения позволяет проводить оценку герметичности гидростойки без нарушения режима ее работы, а также сократить время измерений по каждой стойке.

Способ оценки герметичности гидро10 стоек шахтной крепи, при котором распирают гидростойки от гидромагистрали, отключают гидростойки от гидромагистрали, измеряют перемещение штока относительно цилиндра и определяют скорость движения штока, отличающийся тем, что, с целью

I5 повышения эффективности оценки герметичности гидростоек путем исключения влияния воздействия боковых пород в период замеров, производят повторный распор гидростоек от гидромагистрали, при этом ре2О гистрируют перемещение штока относительно цилиндра в процессе повторного распора и сразу после отключения гидростойки от гидромагистрали, а скорость просадки штока гидростойки вследствие ее негерме25 тичности определяют как разность между скоростями перемещений штока до и после отключения гидростойки от гидромагистрали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 720167, кл. Е 21 D 15/46, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 622983, кл. Е 21 D 15/16, 1975 (прототип).

° °

93403I

Составитель Е. Панчук

Редактор О. Юрковецкая Техред А. Бойкас Корректор Г. Огар

Заказ 3845/23 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4