Устройство для измерения смещений и деформаций горных пород в скважинах

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.А1 (191 (11) 1511 4 Е 21 С 39 т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КЕСОЮ Н " иВЬКОТЕКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО .ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3802382/22-03 . (22) 11. 10. 84 (46) 15 ° 07.86. Вюл. М 26 (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти тут (72) М.П.Зборщик, В.Л.Гресько, С.Д.Шакун, Н.П.Трухин и В.В.Назимко (53) 622 ° 235(088.8) (56) Методические указания по применению глубинных реперов для изучения напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Л.: ВНИМИ, 1983, с. 41.

Кузнецов Г.Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Л,:

Недра, 1968, с. 159-160.

Авторское свидетельство СССР

Ф 987099, кл. Е 21 С 39/00, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СМЕЩЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ ПОРОД

В СКВАЖИНАХ, содержащее корпус, состоящий из двух опорных сегментов, между которыми установлен распорный элемент, гибкую тягу, один конец которой соединен с регистрирующим узлом, досылочный узел, закрепленный на корпусе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено чувствительным элементом, установленным между корпусом и распорным элементом, а другой конец гибкой тяги соединен с чувствительным элементом, при этом величина коэффициента трения рабочей поверхности чувствительного элемента,: взаимодействующей с распорным элементом, на 40-50 больше, чем величина коэффициента трения рабочей поверхности чувствительного элемента, взаимодействующей с опорной поверхностью корпуса.

1244309

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки относительных напряжений и смещений в массиве горных пород.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображено устройство, размещенное в скважине и соединенное с регистрирующим узлом, вид сбоку, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 — вариант устройства с чувст; вительным элементом :в виде диска, имеющего возможность вращения.

Устройство содержит корпус, состоящий из двух опорных сегментов 1 и 2, между которыми установлен распорный элемент 3, выполненный в виде клина. Между опорным сегментом 2 и распорным элементом 3 установлен чувствительный элемент 4, который мо жет быть выполнен, например, в виде ленты (фиг. 1 и 2) или в виде диска (фиг. 3)..

Чувствительный элемент необходим для реализации выбранного принципа измерения: чем больше нормальное давление на устройство, тем больше. усилие. трения чувствительного элемента об опорные сегменты.

Противоположные рабочие поверхности 5 и 6 чувствительного элемента имеют различные коэффициенты трения, при этом величина коэффициента трения рабочей поверхности 6 на 40-50 больше, чем величина. коэффициента трения рабочей поверхности 5 благодаря нанесению на поверхность 6 двуокиси молибдена или фторопласта.

Элемент 4 соединен с тягой 7, взаимодействующей с рычагом 8. Последний упирается в выступ 9, приваренный на кондуктор 10 скважины 11. К верхнему сегменту 11 привинчен досыпочный узел 12. Перед установкой устройства бурят скважину 11 и с помощью досылочного узла 12 досыпают в нее устройство на глубину, например 5 м.

Упираясь в досылачный узел 12, тянут тягу 7, в результате чего сегменты

1 и 2 перемещаются один относительно другого и устройство расклинивается в скважине 11.

В связи.с тем, что для установки датчика и его распора в скважине тре буется элемент клиновой формы, в процессе измерения давления имеется опасность раскрытия устройства, в результате чего он не сможет выполнять свои функции.

Усилие раскрытия определяют следующим образом.

После бурения скважины 11 измеряют напряжения, действующие в массиве, путем вдавливания индентора (не показан) в стенки 13 скважйны. Усилие расклинки рассчитывают затем по фор1О муле

Р = К K 6 S tgo o где К - коэффициент концентрации напряжений, зависящий от соотношения

15 размеров устройства и диаметра скважины, а также модулей упругости вмешающих пород и материала устройства, при изготовлении устройства из стали

3, диаметре скважины 56 мм, длине

20 устройства 150 мм и вмещающих породах типа элевролита коэффициент концентрации принимают равным 2,5-3,2.

6 - измеренные .напряжения, К, — коэффициент трения, равный

25 полусумме коэффициентов трения противоположных рабочих поверхностей чувствительного, элемента, S — площадь рабочей поверхности

30 чувствительного элемента, 4 — угол при вершине клина.

Соответствие расклинивающего усилия расчетному проверяют периодической протяжкой чувствительного элемента 4.

35.

Измерение давления и перемещений в горных породах производят следующим образом.

С помощью динамометрического рычага 8 измеряют максимальное усилие движения элемента 4 относительно сегмента 2 и распорного элемента 3.

Это усилие пересчитывают в напряжение.

Перед протяжкой элемента 4 измеряют положение конца тяги 7 относительно кондуктора 10. При следующем замере измеряют новое положение (за вычетом длины протяжки в процессе измерения напряжений) и по их разни50 це судят о сдвижении горных пород на глубине 5 м от устья скважины 11.. Для уменьшения разброса показаний элемент 4 выполняют в виде диска, 55 на который намотана тяга 7. На распорном элементе 3 образован выступ

13 серповидной формы, охватывающий элемент. 4 и фиксирующий его.

А-A

Фиг.2

Составитель Г.Алексеева

Техред О..Сопко Корректор В.Синицкая

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 3791/34

Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1244309 4

Для контроля неподвижности нижне- распорный элемент 3 или в крайнем го опорного сегмента 2 относительно случае верхний опорный сегмент 1. стенки 14 скважины 11 к нему может Нижний, опорный сегмент 2 неподвижен быть прикреплена дополнительная тя- относительно стенки 14 скважины 11 благодаря разности коэффициентов

В процессе иэме1 ений за элементом трения.. Это обеспечивает точность

4 может подвинуться только клин, результатов измерений.