Способ контроля размеров трещин в образцах горных пород

 

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Зш G 01 В 7/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3464314/18-28 (22) 05.07.82 (46) 15.11.83. Бюл. Н 42 (72) M.В.Курленя, Н.Г.Кр, О.И.Чернов и E.È.Øåìÿêèí (71) Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (53) 621 317.39:531.717(088.8) (56) 1. Заявка Франции Ю 2423776, кл. О 01 N 27/20, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

И 365641, кл. G 01 М 27/24, 1973 (прототип).

ÄÄSUÄÄ 1054674 А (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ

ТРЕЩИН В ОБРАЗЦАХ ГОРНЫХ ПОРОД, состоящий в нанесении на поверхность образца токопроводящего слоя и под- ключении его к источнику переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения и расширения его функциональных возможностей, формирование трещины проводят гидроразрывом с помощью электропроводной жидкости, которую заземляют, измеряют напряжение на токопроводящем слое и по его изменению судят о динамике размеров трещины.

74 2 циальным устройством создают. зародышевую щель 3 в плоскости, перпендикулярной оси отверстия. В отверстии 2 устанавливают с использованием клею" щего вещества переходник - герметизатор 4, к которому подсоединяют трубу 5 и подают через нее электропроводную жидкость под давлением.

Последняя, раздвигая зародышевую щель, образует трещину 6.

Для контроля размеров трещины 6 на поверхности образца 1> параллельной плоскости образования трещины, наносят токопроводящий слой 7, который подключают к источнику 8 переменного напряжения. Напряжение источника 8 переменного напряжения контролируют вольтметром 9. Контроль эа изменением напряжения на токопроводящем слое 7 осуществляют вольтметром 10 с непрерывной регистрацией (для чего служит запоминающий осциллограф ). Чтобы исключить влия- ние электрических и магнитных полей на результат измерения, испытание образца проводят в заземпенной экранирующей камере 11.

Предлагаемый способ основан на способности прохождения тока смеще" ния между двумя параллельными токопроводящими слоями и зависимости сопротивления между этими слоями току смещения от их геометрических размеров. Совокупность токопроводящего слоя 7, электропроводного слоя жидкости в трещине 6 и находящейся между ними горной породы образца 1 можно рассматривать как конденсатор, обладающий определенной емкостью.

Емкость этого конденсатора определяется площадью трещины и расстоянием между трещиной 6 и токопровсдящим слоем 7.

В итоге площадь трещины 6 5 определяется выражением

;г " SS.Ц ТО7О где 0 - напряжение источника 8 переменного напряжения:, 0 - напряжение на получившемся конденсаторе;

U<" напряжение на токопроводящем слое 7 при заполнении зароды" шевой щели злектропроводной жидкостью.

Величина S задается при подготовке образца I к испытанию и поэтому является известной, а все остальные

10546

Изобретение относится к измерительной техни ке и может быт ь испол ьзовано в горнодобываюшей и горнообогатительной промышленности °

Известен способ обнаружения тре" щин в армированном металлом бетонном иэделии, погруженном в воду, предусмат" ривающий использование источника переменного напряжения, один иэ электродов которого подключают к. арматуре, 10 а другой - к водной среде, измерение распределения плотности тока или электрического потенциала вблизи поверхности воды, по которым судят о наличии трещин 1,) .

1$

Однако известный способ имеет or" раниченное применение, поскольку он может использоваться лишь для контроля иэделий с наличием арматуры и не позволяет определять площадь трещины. 20 . Наиболее близким по технической .сущности к изобретению является способ контроля размеров трещин в образ" цах горных пород, состоящий в нанесении на поверхность образца токо" проводящего слоя и подключении его к источнику переменного напряжения. При этом образец изготавливается со специальной металлической арматурой(2 ).

Недостатками указанного способа яв-З0 ляются сложность процесса измеаений иэ-за необходимости изготовления специальных образцов с металлическими сердечниками, а также невозможность контролировать изменения площади тре- щин. 35

Цель изобретения - упрощение про" цесса измерения и расширение его функциональных воэможностей (измерение динамики площадей трещинф.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу контроля раэмерое трещин в образцах горных пород, состоящему в нанесении на поверхность образца токопроводящего слоя и подключении его к источнику перемен..ного напряжения, формирование трещины проводят гидроразрывом с помощью злектропроводной жидкости, которую эаземляют, измеряют напряжение на токопроводящем слое и по его измене50 нию судят о динамике размеров тре цины.

На чертеже показана схема осу. ществления способа.

При образовании трещины в образце 1 горных пород перпендикулярно одной из его граней сверлят отверстие 2, в забсйнсй части которого спеСоставитель 0. Кузьмин

Редактор И.Келемеш Техред О.Неце Корректор H,Яцола

Заказ 9086/46 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент.", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1054 величины в правой части выражения определяются приборами, включенными в схему измерения. Заземпение жидкости осуществляют потому, что она электри" чески связана с гидросистемой, в которой (в случае отсутствия заземления ) могут наводиться помехи от посторонних источников электрических и магнитных полей, а это приводит к недопустимо.:. большим погрешностям измерения.

При применении предлагаемого способа можно использовать: в качестве источника 8 переменного. напряжениягенератор сигналов высокочастотный, вольтметра 9 - практически любой осциллограф, вольтметра 10 с непрерывной регистрацией - осциллограф с памятью.

Отметим, что входное сопротивление переменному току у вольтметра 10 с непрерывной регистрацией должно быть . как можно большим,. чтобы он не шунтировал емкость, к которой подключается. Для этой цели желательно применять переходное устройство, например, истоковый повторитель на полевом тран- 5 зисторе.

674 4

8 совокупности с параметрами нагружения образца 1 (давления, расхода . и скорости подачи жидкости ) предлагаемый способ позволяет оценивать

1 влияние напряженного состояния образ., цов на трещинообразование, удароопас.ность горных пород, а также опреде" лять важнейший параметр разрушения.удельную поверхностную энергию (энер гию, идущую на образование единицы новой поверхности ).

Предлагаемый способ контроля поз-, воляет более правильно проводить технологические работы в рудниках м шах; тах, разрабатывать новое оборудование по разрушению горных пород, образо" вывать искусственные трещины с целью разгрузки горных массивов, разрабатывать способы направленного раска" лывания твердых материалов. При этом:, только разработка и внедрение методов направленного распространения трещф в горных породах и других материалах снижает энергозатраты и себестоимость, готовой продукции на 15-203.