Кенжин Б.М.

Карагандинский Государственный Технический Университет

Анализ возможных схем гидравлических шахтных сейсмоисточников

Специфика технологических процессов горного производства, связанных с сейсмическим воздействием на угольные пласты, требует расположения источника сейсмических сигналов в непосредственной близости к объекту воздействия. Очевидно, что при этом источники должны быть отличными от вибрационных машин, работающих на поверхности Земли, как по конструктивному исполнению, так и по выходным показателям.

Для создания подобных источников необходимо, в первую очередь, синтезировать его наиболее оптимальную структурную схему.

Профессором Чичининым И.С. и Кузьменко А.Л. [1] было выдвинуто предположение о расположении источника на некоторой глубине, в дальнейшем будем называть его подземным. При этом высказано предположение, что «данная модель источника представляет интерес для исследования возможности создания мощных шахтных низкочастотных источников продольных волн для вибрационного просвечивания Земли». В настоящее время имеется ряд исследований по взаимодействию подобной модели с объектом воздействия.

Анализ показывает, что подземный гидравлический источник может иметь две технологические схемы применения. При этом конструктивные элементы непосредственно исполнительного механизма, органа управления и привода не изменяются. Различие в схемах обуславливают различия в подготовительных работах для монтажа и последующей эксплуатации.

Наиболее предпочтительной схемой представляется размещение исполнительного органа между почвой и кровлей горной выработки с обязательным предварительным распором (рис. 1). В дальнейшем источник, работающий по этой схеме, будем называть «распорным».

1 и 2 соответственно кровля и почва выработки; 3 и 4 – соответственно верхняя и нижняя платформы; 5 – гидравлический цилиндр;

6 – поршень со штоком

Рисунок 1 – Схема «распорного» источника

Исполнительный орган «распорного» источника, представляющий собой cовокупность гидравлического цилиндра 5 и поршня со штоком 6, оснащается двумя опорными платформами 3 и 4 и размещается между кровлей 1 и почвой 2 горной выработки. В поршневую полость исполнительного органа подается от привода рабочая жидкость под давлением, и происходит предварительный распор. При включении органа управления поршневая полость периодически сообщается со сливной и напорной магистралями привода, и на контакте опорных платформ с породой появляется сила.

Величина и закон изменения силы определяются параметрами привода (давлением и производительностью), а также органа управления (частотой срабатывания и его законом движения). Колебания верхнего и нижнего полупространств, в свою очередь, зависят как от закона изменения силы, так и от геометрических размеров опорных платформ и выработки. Кроме того возможна схема, при которой исполнительный механизм взаимодействует с инерционной массой (рис. 2). Назовем такой источник «инерционным».

Для монтажа «инерционного» источника в кровле выработки 1 образуется инерционная масса 3. Исполнительный орган источника, включающий гидроцилиндр 5 и поршень со штоком 6, устанавливается на опорную платформу 4, контактирующую с почвой выработки 2. В процессе монтажа обеспечивается контакт инерционной массы со штоком исполнительного органа.

1 и 2 – кровля и почва выработки; 3 – инерционная масса; 4 – опорная платформа; 5 – гидравлический цилиндр; 6 – поршень со штоком

Рисунок 2 – Схема «инерционного» источника

Периодическое сообщение поршневой полости гидроцилиндра с напорной и сливной магистралями привода приводит к колебательному движению поршня совместно со штоком и инерционной массой. Реактивная сила от этого движения передается через опорную платформу на почву выработки. Величина и закон изменения силы определяются параметрами гидропривода (давление и производительность), размерами инерционной массы и опорной платформы.

Анализ приведенных схем показывает, что в связи с трудностями образования инерционной массы и с невозможностью исключения и даже планирования величины сил трения между инерционной массой и кровлей выработки схема «инерционного» источника менее предпочтительна.

Литература

1. Чичинин И.С. Вибрационное излучение сейсмических волн. – М.: Недра, 1984. – 224 с.