Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород

Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к горному делу Целью изобретения является повьппение точности определения напряжения в горных породах за счет исключения влияния пластических деформаций пород вокруг датчика на результаты измерений благодаря снабжению его пьезоэлементом, измеряющим сигналы акустической эмиссии (АЭ). Датчик помещают в скважину. Через трубку 1 с радиальными отверстиями 5 в образованную эластичной оболочкой 4 полость 9 подаю рабочую жидкость. Сигналы АЭ возникают при начальном распоре датчика и фиксируются установленным на выступе 6 трубки 1 пьезозлементом 8. Скачок интенсивности сигналов АЭ свидетельствует о достижении давлением величины, равной давлению, действовавшему на массив до бурения скважины . 2 ил. с (Л Фг/г/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 E 21 С 39 00

R c () ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (рог.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3954270/25-28 (22) 20.09.85 (46) 07.03.87. Бюл. Р 9 (71) Московский горный институт (72) В.С.Ямщиков, В.Л.Шкуратник и К.F.Ëûêoâ (53) 622.233 (088.8) (56) Ямщиков В.С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. — М.: Недра, 1982, с.83.

Руководство по измерению напряжений в угольных пластах гидравлическими датчиками. - M, 1974, с.5-7. (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ

ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу, Целью изобретения является повьппение точности определения напряжения в горных породах за счет исключения влияния пластических деформаций пород вокруг датчика на результаты измерений благодаря снабжению его пьезоэлементом, измеряющим сигналы акустической эмиссии (АЭ). Датчик по- мещают в скважину. Через трубку 1 с радиальными отверстиями 5 в образованную эластичной оболочкой 4 полость

9 подают рабочую жидкость. Сигналы

АЭ возникают при начальном распоре датчика и фиксируются установленным на выступе 6 трубки 1 пьезоэлементом

8. Скачок интенсивности сигналов АЭ свидетельствует о достижении давлением величины, равной давлению, действовавшему на массив до бурения скважины. 2 ил.

1? 9499!

f0

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при определении напряжений в массиве горных пород.

Целью изобретения является повышение точности определения за счет исключения влияния пластических деформаций пород вокруг датчика на результаты измерений.

На фиг.1 представлен гидравличес- кий датчик; на фиг.2 — блок-схема установки с гидравлическим датчиком для определения напряжений в массиве горных пород.

Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород содержит несущую трубку 1, размещенные на ее концах стаканы 2 и 3 и эластичную цилиндрическую оболочку

4, расположенную между стаканами 2 ,и 3. Трубка 1 выполнена с радиальными отверстиями 5 и кольцевым выступом 6.

Гидравлический датчик также содержит установленные на трубке 1 фиксирующие стаканы 2 и 3, стягивающие гайки 7, и пьезоэлемент 8 в виде шайбЬ|. Пьезоэлемент 8 установлен на трубке соосно между нижним стаканом 2 и выступом б и акустически связан с последним.

Эластичная оболочка 4 образует заполняемую жидкостью полость 9. В ходе работы гидравлический датчик 10 через высоконапорный шланг 11 и тройник 12 подсоединен к гидравлическому насосу

13 и манометру 14. Датчик 10 также электрически соединен с последователь но соединенным счетчиком 15 и регистратором 16. Вход счетчика 15 соединен непосредственно с пьезоэлементом 8.

Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород работает следующим образом.

Датчик 10 вводят в скважину 18, в результате бурения которой напряжения массива 17 в околоскважиннЬм пространстве снизилось со значения Р до значения Р„ . Зафиксировав датчик

10 на заданной глубине, нагнетают при помощи. насоса 13 через тройник

12, шланг 11 и трубку 1 с отверстиями 5 в полость 9, образованную оболочкой 4, рабочую жидкость. Зафиксированная поджатыми гайками 7, верхним и. нижним стаканами 3 и 2 оболочка 4 увеличивает свой диаметр и вступает в контакт с массивом 17. В результате действия нагрузки, которую датчик

10 создает на стенки скважины 18, B околоскважннном массиве возникает акустическая эмиссия. Импульсы акустической эмиссии воздействуют на оболочку 4 через жидкость, находящуюся в образованной ею полости 9, и выступ 6, поступают на пьезоэлемент

8, преобразуются им в электрические сигнапы и далее в этом виде поступают в счетчик 15 и регистратор 16.

При нагрузках, создаваемых датчиком 10 на массив 17, меньших Рм, интенсивность акустической эмиссии незначительна, но при достижении величины Р она скачкообразно возрастает в 5-10 раз, что обусловлено эффектом, !

t н памяти горных пород о действовавших до их разгрузки напряжениях. Так при достижении давлением какого-либо значения, например 50 ИПа, фиксируют скачок акустической эмиссии и определяют напряжения в массиве 17 горных пород.

Пьезоэлемент с кольцевым выступом, диаметры которых на 2-4 мм меньше внутреннего диаметра нижнего стакана, и нижним стаканом, играющими роль накладок, представляют собой пьезоэлек30 трический преобразователь типа продольный вибратор, основной лепесток диаграммы направленности которого близок по форме к полости оболочки.

Благодаря этому преобразователь имеет максимальную чувствительность по отношению к сигналам, поступающим из деформируемой части массива. Кольцевой выступ позволяет исключить непо40 средственный контакт рабочей жидкости с пьезоэлементом. Измерение параметров акустической эмиссии позволяет повысить точность определения напряжений в массиве горных пород на

20-257.

Формула иэ обре те ния

Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород, содержащий несущую трубку с радиальными отверстиями, размещенные на ее концах стаканы, эластичную цилиндрическую оболочку, расположенную между стаканами и образующую заполняемую жидкостью полость, и стягивающие гайки, установленные на трубке и фиксирующие стаканы, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше1794991

Фиг.2

Составитель В.Гондаревский

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор Г.Волкова

Заказ 579/35 Тираж 455

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ттия точности определения, он снабжен ттьезоэлементом в виде птайбы, трубка выттолнена с кольцевым выступом, а пьезоэлемент установлен на трубке соосно между стаканом и выступом и акустически связан с последним.