Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах

 

Использование: определение напряженного состояния массива, преимущественно в крепких горных породах. Сущность изобретения: устройство на направляющей 7 опускают в скважину на требуемую глубину . Производят подрыв заряда 6. Пробойник 3 внедрения в породу с образованием передового канала. Опускают устройство до совмещения осей сборки 2 и передового канала. Взрывают заряды 6. Сборка 2 внедряется в породу. Тензодатчики, наклеенные на чувствительных элементах сборки 2, измеряют деформации массива. По величине деформаций определяют действующие напряжения. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СО

ЬЭ ,фь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884252/03 (22) 21.11,90 (46) 15.01,93,Бюл.М 2 (71) Институт угля СО АН СССР (72) В.В,Вербилов и Н.А.Жданкин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1629534, кл. Е 21 С 39/00, 1991, (54) YCTPOlilCTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТАХ И ГОРНЫХ ПОРОДАХ (57) Использование: определение напряженного состояния массива, преимущест. Ж 1788242 А1 венно в крепких горных породах. Сущность изобретения: устройство на направляющей

7 опускают в скважину на требуемую глубину. Производят подрыв заряда 6. Пробойник

3 внедрения в породу с образованием передового канала. Опускают устройство до совмещения осей сборки 2 и передового канала. Взрывают заряды 6. Сборка 2 внедряется в породу, Тенэодатчики, наклеенные на чувствительных элементах сборки

2, измеряют деформации массива. По величине деформаций определяют действующие напряжения. 2 з.п,ф-лы, 5 ил, 1788242

10

Изобретение относится к горному делу и может быть-использовано для измерения исходного напряженного состояния массива из скважин в горных породах, является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.св. СССР N 1629534, Известное устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах содержит чувствительный элемент (ЧЭ) в виде полого цилиндра с наклеенными на его внутренней поверхйосМ тензорезисторами (TP), эластичные демпфирующие кольца, установленные на торцах цилиндра, и два герметизирующих элемента (ГЭ), устройство снабжено штангой с рассредоточенными по ее длине зарядами взрывчатого вещества (ВВ) и цилиндрическим полым корпусом, разделенным перегородкой с отверстием на две камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса, а вторая сквозное, ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, ГЭ выполнены в виде стаканов, один из которых установлен с зазором внутри цилиндра и сцентрирован относительно lloследнего демпфирующими кольцами, его открытый торец выполнен с виде кольцевого, со скошенными внутрь кромками, режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй ГЭ охватываетдоннуючасть первого ГЭ и жестко соединен с последним, а ЧЭ зажат между ГЭ через демпфирующие кольца, ЧЭ и ГЭ размещены с возможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, при этом режущий выступ первого ГЭ установлен в отверстии дна корпуса, Недостатком устройства является резкое снижение эффективности внедрения ЧЭ в породу при увеличении ее твердости (крепости), что приводит к увеличению циклов подачи и подрыва зарядов BB для.внедрения ЧЭ на необходимую глубину, либо, при очень крепких породах, вообще к невозможности внедрения ЧЭ за счет конечной прочности кольцевого режущего выступа ГЭ.

Целью дополнительного изобретения является увеличение области применения устройства за счет проведения измерений в твердых породах.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах по авт,св, СССР

N 1629534, содержащее ЧЭ в виде полого цилиндра с наклеенными на его внутренней поверхности ТР, эластичные демпфирующие кольца, установленные на торцах цилиндра, и два ГЭ, согласно изобретению содержит штангу с рассредоточенными по

55 ее длине зарядами ВВ и цилиндрическим полым корпусом, разделенным перегородкой с отверстием на две камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса, а вторая сквозное ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, ГЭ выполнены в виде стаканов, один из которых установлен с зазором внутри цилиндра и центрирован относительно поСФеднего демпфирующими кольцами, его открытый конец выполнен в виде кольцевого, со скошенными внутри кромками, режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй ГЭ охватывает донную часть первого ГЭ и жестко соединен с последним, а ЧЭ зажат между ГЭ через демпфирующие кольца, ЧЭ и ГЭ размещены с возможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, при этом режущий выступ первого ГЭ установлен в отверстии дна корпуса.

Заявляемое устройство отличается от основного изобретения тем, что оно снабжено направляющей, упорами пробойником и дополнительным зарядом ВВ, при этом направляющая жестко соединена с корпусом и установлена параллельно штанге, корпус выполнен с каналом расположенным под чувствительным элементом параллельно его оси, пробойник установлен в канале, дополнительный заряд размещен в штанге соосно с каналом, а упоры закреплены на направляющей на расстоянии друг от друга равным расстоянию между осями чувствительного элемента и канала.

Анализ отличительных признаков показывает, что признаки характеризующие наличие пробойника расположенного в канале с зарядом ВВ, известны в строительстве— строительно-монтажный пистолет П Ц-52-1, Однако в известном объекте пробойником является дюбель, т.е, сам элемент осуществляющий основные рабочие функции, В предлагаемом же объекте пробойник выполняеттолько вспомогательную функцию — создание передового канала (опережающей полости или вруба) с целью обеспечения внедрения в породу основного измерительного элемента. Это расширяет область применения пробойника и позволяет применить его по новому назначению.

На фиг.1 представлено положение устройства в скважине в исходном состоянии (установлено на необходимую глубину); на фиг.2 — положение элементов устройства при внедрении пробойника в породу; на фиг.3 — положение элементов устройства при совмещении оси ЧЭ с осью скважины

1788242 образованной пробойником; на фиг.4 положение элементов устройства при внедрении

ЧЭ в породу; на фиг.5 — вариант выполнения корпуса с несколькими каналами разного диаметра с установленными в них пробойниками соответствующих размеров.

Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах содержит корпус 1 с установленными в нем сборкой 2 из

ЧЭ и ГЭ и пробойником 3, установленным в канале 4, ось которого расположена на расстоянии А от оси сборки 2, В корпусе 1 расположена штанга 5 с рассредоточенными определенным образом по ее длине зарядами BB 6, Кроме того, устройство включает в себя направляющую 7, закрепленную на корпусе 1, и опору 8 с закрепленными на ней ограничителями 9.

Устройство работает следующим образом.

На направляющей 7 устройство опускают в скважину11 на необходимую глубину, В устье скважины 11 фиксируют опору 8, так, чтобы нижний ограничитель 9 плотно к ней прилегал, Таким образом направляющая 7 удерживает устройство в скважине на необходимой глубине. Затем производится подрыв заряда 6 расположенного соосно с пробойником 3. Энергия давления пороховых газов по каналу 4 внедряет пробойник

3 в породу на глубину больше диаметра скважины 11 с образованием передового канала (ПК) 10 в породе. Далее опускают устройство по направляющей 7 вдоль оси скважины 11 до упора верхнего ограничителя 9 в опору 8, т,е. на расстояние А, обеспечивая тем самым совмещение осей сборки 2 и П К 10. П роизводя подрыв (подрывы) зарядов 6 в штанге 5, осуществляют внедрение сборки 2 в породу через стенки скважины 11 на нужную глубину. В заявляемом устройстве корпус 1 может иметь два и более каналов 4 с пробойниками 3 расположенными . друг от друга на фиксированном расстоянии

Б с диаметрами увеличивающимися от забоя к устью скважины. При опускании направляющей 7 на расстояние Б при помощи ограничителей 9 после внедрения пробойника 3 . меньшего диаметра, в образованный ПК внедряют пробойник 3 большего диаметра, что позволяет формировать ПК 10 нужного диаметра для обеспечения оптимальных условий внедрения сборки 2.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах, включающее чувСтвительный элемент в виде полого

55 цилиндра с наклеенными на его внутренней поверхности тензорезисторами, эластичные демпфирующие кольца, установленные на торцах цилиндра, штангу с рассредоточенными по ее длине зарядами взрывчатого вещества, цилиндрический полый корпус, разделенный перегородкой на две камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса, а вторая — сквозное, ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, и два герметизирующих элемента в виде стакана, один из которых установлен с зазором внутри цилиндра и сцентрирован относительно последнего демпфирующими кольцами, его открытый торец выполнен в виде кольцевого со скошенными внутрь кромками режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй герметизирующий элемент охватывает донную часть первого герметизирующего элемента и жестко соединен с последним, чувствительный элемент зажат между герметизирующими элементами через демпфирующие кольца, чувствительный и герметизирующий элементы размещены с воэможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, при этом режущий выступ первого герметизирующего элемента уСтановлен в отверстии дна корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения области п рименения устройства за счет проведения измерений в твердых породах. оно снабжено направляющей, упорами, пробойником и дополнительным зарядом ВВ, при этом направляющая жестко соединена С корпусом и установлена параллельно штанге, корпус выполнен с каналом, расположвнным под чувствительным элементом параллельно его оси, пробойник установлен в канале, дополнительный заряд размещен в штанге соосно с каналом, а упоры закреплены на направляющей на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между обями чувствительного элемейта и "канала.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что корпус выполнен с несколькими параллельными каналами последовательно уменьшающегося, в направлении от чувствительного элемента, диаметра, при этом в каждом канале установлен пробойник соответствующего каналу диаметра.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности внедрения пробойников, каналы выполнены нарезными.

1788242

Составитель B. Вербилов

Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор Н, Пигина

Заказ 60 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул.Гагарина, 101