Неразрушающий контроль анкерного крепления кровли горных выработок и объектов подземного городского строительства

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 622. 016 Е.А. Вознесенский
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ КРОВЛИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ОБЪЕКТОВ ПОДЗЕМНОГО ГОРОДСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Рассмотрены результаты исследований акустического способа и аппаратуры контроля анкерной крепи и их испытаний в монтажных камерах Серебряноборского тоннеля в г. Москве. Статья аннотация победителя Всероссийской студенческой олимпиады -конкурса выпускных квалификационных работ.
Ключевые слова: акустический контроль, анкер, крепь, тоннель.
Семинар № 3
ш Жроблсма контроля анкерной
.Ц. крепи остро стоит уже давно, можно сказать, с того времени, когда это крепление начало применяться в горном деле. Анкерная крепь в больших объемах используется для крепления массива пород вокруг выработок на горных предприятиях, а также на других объектах, возводимых в грунтах и массивах горных пород. За долгие годы существования проблемы контроля крепи было предложено немало способов ее решения. В настоящее время наиболее часто применяются разрушающие методы контроля, основанные на измерении усилия при силовом выдергивании анкера из массива пород. Такой способ обладает рядом недостатков, в частности ослаблением участка пород, откуда выдергиваются анкера, повышенной опасностью таких испытаний.
Такая же задача возникает и при подземном городском строительстве, например, на объектах «стена в грунте». В этих грунтах применяются грунтовые анкера, которые одним из концов закреплены в массиве, а другим удерживают стену. В данной работе указанная задача рассматривается на примере контроля
технического состояния грунтовых анкеров монтажных камер Серебряноборского тоннельного комплекса. Проходка тоннелей осуществляется с помощью тоннелепроходческого механизированного комплекса (ТПМК) диаметром 14,2 м и предусматривает сооружение двух камер, в первой (монтажной) проходка начинается, а во второй (демонтажной) — заканчивается.
Данная работа посвящена разработке технологии неразрушающего контроля анкерного крепления методом спектрального анализа отклика анкера на ударное воздействие. В работе решаются следующие задачи: обзор существующих методов контроля анкерного крепления- установление закономерностей на лабораторных, натурных и компьютерной моделях- создание макета аппаратуры контроля- проведение испытаний разработанной методики и аппаратуры контроля на реальном объекте -в монтажной камере Серебряноборского тоннельного комплекса.
Для проведения экспериментальных исследований использовались серийно выпускаемый прибор ИДС-1 (двухканальная сейсмостанция), а также специ-
Рис. 1. Диаграмма распределения экспериментальных точек на плоскости информативных параметров — среднеквадратических амплитуд во второй и третьей полосах частот для 7 анкеров- показания третьего анкера отличны от показаний других анкеров
ально разработанный в ходе проведения работ компактный прибор для регистрации акустических сигналов, регистрируемых на анкерах при их ударном возбуждении.
При обработке акустических сигналов в качестве информативных параметров были выбраны среднеквадратические значения амплитуд, рассчитанных в нескольких полосах частот. В данном случае полосы были выбраны между следующими значениями частот: 20 100−200−400−700−1000−1500−2000 Гц.
Среднеквадратическое значение амплитуды в у-той полосе частот вычисляется по формуле
1
пу —
і а
1 7=1
где и — среднеквадратическое значение в у-той полосе частот- пу — количество спектральных составляющих в у-той полосе частот- Sij — значение 7-той гармоники в у-той полосе частот. Поскольку таких полос всего 7, количество
информативных параметров для каждого сигнала также равно 7.
В ходе натурных физических, а также компьютерных экспериментов было установлено, что при увеличении контакта крепи с массивом пород спектральный максимум смещается в сторону более высоких частот.
Выведено уравнение
множественной линейной
регрессии, позволяющее по результатам измерения определить длину контакта анкера с массивом Н Н = 1,083 -1,948 • Д —
-1,806 • А — 0,166 • Аз +
+ 17,721-А4 — 7,790 • А + 9 +0,820 — А6 + 2,420 — А где Ау — среднее значение амплитуды в у-
той полосе частот при коэффициенте множественной корреляции Я = 0,96.
В качестве места испытаний разработанного прибора и методики оценки состояния анкеров были выбраны монтажные камеры Серебряноборских тоннелей, стенки которых закреплены анкерной крепью. В процессе испытаний на выступающих частях анкеров закрепляются пьезопреобразователи прибора. По торцам анкеров в процессе измерения производятся тестовые удары молотком массой 1,5 кг.
На рис. 1 в виде диаграммы представлены результаты измерений параметров спектров сигналов, регистрируемых на анкерах. Как следует из
этой диаграммы, из семи анкеров третий в значительной степени выделяется среди других. Это обусловлено воздействием распорки (расстрела), установленной
2
Rc (D)
^ 0 0. 079 0. 765 0. 122 0. 136 0. 184 0. 185
0. 079 0 0. 796 0. 166 0. 187 0. 228 0. 225
0. 765 0. 796 0 0. 784 0. 745 0. 74 0. 697
0. 122 0. 166 0. 784 0 0. 062 0. 123 0. 154
0. 136 0. 187 0. 745 0. 062 0 0. 082 0. 103
0. 184 0. 228 0. 74 0. 123 0. 082 0 0. 062
i, 0. 185 0. 225 0. 697 0. 154 0. 103 0. 062 0
Rjk =
M •
I {в., — B, k)
2=1
Рис. 2. Матрица, элементы которой характеризуют расстояния между центрами кластеров параметров сигналов- номера строк и столбцов соответствуют номерам анкеров
рядом с этим анкером и снимающем часть нагрузки.
Разработана методика количественной оценки отличия анкера путем определения расстояний в пространстве информативных параметров.
После расчета для каждого анкера средних значений амплитуд спектральных составляющих сигналов в /-той полосе частот, характеризующих положение центров кластеров, можно определить расстояния между этими центрами
где М — количество анализируемых спектральных полос, Rj? k — расстояния в пространстве параметров между у-тым и к-тым анкерами, В,¦, Бі:к -амплитуды спектральных составляющих в /-той полосе частот для 7-того и ?-того анкеров соответственно. В результате расчетов получена матрица, представленная на симметричная относительно главной диагонали. Ее строки и столбцы соответствуют номерам анкеров, а элементы характеризуют искомые расстояния.
Как следует из приведенных результатов, коэффициенты, находящиеся в 3 строке и 3 столбце, имеют значения, существенно превышающие величины других элементов этой матрицы, что свидетельствует об отличии третьего анкера от остальных.
рис.
1. Вознесенский Е. А. Моделирование волновых процессов в анкерной крепи // Сборник трудов XX сессии Российского акустического общества. Т. 1. М.: ГЕОС, 2008, с. 273−277.
2. Вознесенский Е. А. Идентификация дефектных анкеров подземных выработок путем анализа акустического отклика // Сборник трудов XIX сессии Российского акустического общества. Т. 1. М.: ГЕОС, 2007, с. 365−369.
3. Захаров В. Н., Вознесенский Е. А. Диагностика штанговой крепи кровли выработок пу-
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
тем спектрального анализа акустического отклика // Сборник трудов XVIII сессии Российского акустического общества. Т. 1. М.: ГЕОС, 2006, с. 283−287.
4. Вознесенский Е. А. Контроль штанговой крепи импакт-методом // Горный информационно-аналитический бюллетень, № 4, 2006, с. 111−115. ВШЭ
— Коротко об авторе -----------------------------------------------
Вознесенский Е. А. — аспирант, кафедра ФТКП, E-mail: eugev@mail. ru Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой