Устройство для измерения деформаций в массиве горных пород

Устройство для измерения деформаций в массиве горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социакисткческих респубики »977776 (B1) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 16. 01. 81 (21) 3263698/22-03 (5l )NL. Кд.

Е 21 С 39/00 с присоединением заявки М (23) Приоритет

9кударетанхы5 кюмвтвт

СССР ае амам «мбретеннй к етхрыткВ

Опубликовано 30. 11. 82. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 30. 11.82 (53) УДК 622. 325 (088. 8) (72) Автор изобретения

1;

Е. В. Лодус

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знайени " -"-:... научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относйтся к горному делу, а именно к устройствам, предназначенным для измерения деформации образцов путем замера смещений в скважинах и выработках.

Известны устройства для измерений деформаций, содержащие подвижный и неподвижный контакты, при взаимном перемещении которых изменяются электрические характеристики, фиксируемые

1О аппаратурой f 1 ).

Устройства позволяют измерять прямолинейные или угловые перемещения, однако измерейие криволинейных перемещений в труднодоступных условиях, воз-, никающих, например, при замерах в деформированной скважине, а также измерения нелинейности самой скважины, этими устройствами затруднено. Кроме этоГо, в условиях повышенной влажнос-щ ти, запыленности, газоносности, имеющих место при натурных исследованиях в шахте, работа большинства этих устройств становится нестабильной.

Наиболее близким по конструктивным особенностям:к предлагаемому является устройство для измерения деформаций горных пород, содержащее подвижный и неподвижный контакты и осциллограф, включенный в тенэометрическую установку, причем один из контактов выполнен в виде металлического цилиндрического бойка с нарезкой и взаимодействует с другим контактом, выполненным в виде металлического стержня, одним своим концом соединенным с осциллографом (2).

Устройство позволяет измерять лишь прямолинейные перемещения, однако измерения деформаций в криволинейных выработках, размещенных в массиве горных пород, с помощью данного устройства не прсдетавляется возможным. Невозможно также определить кривизну искривленной скважины и направление ее развития, что является важным вопросом в практике отработки месторождений полезных ископаемых.

977776

Цель изобретения — обеспечение возможности измерения искривлений скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения деформаций в массиве горных пород, содержащем подвижный и неподвижный контакты и включенный в тензометрическую станцию осциллограф, неподвижный контакт выполнен в виде витой цилиндрической 1р пружины, укрепленной внутри трубчатого эластичного кожуха, а подвижный контакт выполнен в виде эластичного цилиндра, размещен внутри неподвижного контакта, при этом подвижный контакт имеет равномерно распределенные по окружности ползунки, соединенные с тензостанцией.

На чертеже представлена схема устройства.

Витая цилиндрическая пружина 1 укреплена внутри эластичного трубчатого кожуха 2 и одним концом соединена с осциллографом (не показан).Ползунки 3 подвижного контакта 4 равномерно укреплены по окружности на одном из торцов контакта и соединены с осциллографом тягой 5 и электрической цепью б.

Устройство работает следующим образом.

При прямолинейном расположении кожуха 2 пружина 1 имеет равномерное расположение витков вдоль оси пружи" ны. В этом случае при перемещении подвижного контакта 4 тягой 5 ползунки 3 поочередно периодически замыкают цепь, что фиксируется на пленке в виде дискретной линии с равными расстояниями между разрывами. По количеству разрывов при известном количестве ползун46 ков и расстоянию между витками пружины определяется общее смещение подвижного контакта относительно неподвижного, если измеряется прямолинейная деформация. При прохождении криволинейного участка вследствие неравномерного расположения витков вдоль оси пружины (уменьшение расстояния между витками на сжатой стороне и увеличение указанного расстояния на растянутой . стороне кожуха) расстояние между разрывами на осциллограмме становится неравномерным, из чего и определяется кривизна оси пружины, т. е. кривизна исследуемого отверстия (скважины), B которое введено устройство. Практически трудно выполнить ползунки 3 подвижного контакта одинаковыми, поэтому каждый из них будет иметь определенный, характерный только для него всплеск на осциллограмме (различная длительность импульса, двойной или многократный всплеск луча осциллографа и т. и.).

Это позволяет определить, между какими именно контактами произошло сжатие или разряжение витков пружины 1, а затем по ориентации подвижного контакта 4 в кожухе 2, определяемой, в свою очередь, по расположению направляющих выступов, определяется направление искривления скважины. Для повышения надежности определения один из ползунков 3 может быть специально изготовлен с сигналом, отличающимся от всех других ползунов, например, с двойным всплеском или с увеличенной длиной контакта.

Необходимая точность может быть задана при изготовлении устройства путем изменения расстояния между витками пружины, а также количеством ползунков.

Эластичное измерительное устройство позволяет, во-первых, проводить измерение смещений в искривленных скважинах, и, во-вторых, определять искривленность самих скважин. Последнее особенно важно при решении как научно-исследовательских, так и производственных задач. Действительно, в настоящее время определить отклонение скважины от первоначального заданного направления не представляет возможным, особенно, если скважина направлена вертикально вверх или наклонно к горизонтальной плоскости. Отсюда появляются ошибки в определении структурных колонок вмещающих пород, что в свою очередь влечет ошибки в выборе технологических параметров отработки месторождений. С другой стороны, искривление скважины может произойти как следствие сдвижения вмещающих пород при отработке месторождения, тогда по искривленности скважины можно судить о процессах в массиве горных пород, что важно при решении задач механики горных пород. Все эти измерения легко выполняются с помощью предлагаемого устройства.

В устройстве легко обеспечивается герметичность контактов, что позволит проводить измерение в обводненных скважинах, а также в загазованных и запыленных скважинах. При использовании термостойкого кожуха устройство

9777

Формуга изобретения

3 2

Составитель Л. БерезкинаРедактор Е. Лушникова Техред С.Мигунова Корректор Н. Буряк

° в

Заказ 9159/46 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 может быть использовано при повышенных температурах, а при выполнении кожуха из вакуумной резины устройство позволяет проводить измерения в вакууме. В связи с этим устройство s найдет применение при экспериментальном исследовании вопросов механики массива горных пород как в натурных, так и в лабораторных условиях, в геологоразведке для определения коорди- 1© нат буровой скважины в маркшейдерском деле, в спелеологии для определения направления течения подземных вод и т. и., а также в практике отработки месторождений с применением буровых работ.

Устройство для измерения деформа- 20 ций в массиве горных пород, содержа76 4 щее подвижный и неподвижный контакты, связанные с тензометрической станцией, и осциллограф, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения искривлений скважины, неподвижный контакт выполнен в виде витой цилиндрической пружины, укрепленной внутри эластичного трубчатого кожуха, а подвижный выполнен в виде эластичного цилиндра и размещен внутри неподвижного контакта, при этом подвижный контакт имеет равномерно распределенные по окружности ползунки, соединенные с тензостанцией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д.И., Костина Е.И., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. М., "Машиностроение", 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

N 567961, кл. 6 01 1 l/04, 1977.