Устройство для определения напряжений в массиве горных пород

Авторы патента:

E21C39 - Устройства для определения на месте разработки твердости или других свойств полезных ископаемых, например с целью выбора соответствующих инструментов для добычи

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности за счет возможности регистрации нагрузки в момент приема сигналов электромагнитной эмиссии максимальной амплитуды. Для этого в устр-ве несущая трубка 1 выполнена из двух частей 2 и 3, между которыми установлена диэлектрическая втулка (В) 5. Части 2 и 3 образуют плечи антенны и электрически соединены с предусилителем, размещенным в стакане 6. Устр-во имеет средства регистрации, согласующие трубчатые проводники 12, 13, установленные на свободных концах трубки, и дополнительную изолирующую В 14, размещенную между проводником 12 и магистральным трубопроводом . Для повыщения чувствительности приема сигналов на низких частотах устр-во имеет дополнительную ферритовую антенну 15, установленную внутри В5 соосно с ней и связанную с предусилителем 11. Устр-во позволяет определить абсолютное значение напряжений в массиве путем силового воздействия на околоскважинное пространство одновременной регистрации сигналов электромагнитной эмиссии. При этом используют эффект памяти пород о воздействовавших на них до разгрузки напряжениях. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„1411468 A 1 g 4 Е 21 С 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4118510/22-03 (22) 30.06.86 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Московский горный институт (72) В. С. Ямщиков, В. Л. Шкуратник, К. Г. Лыков и И. Е. Савари (53) 622.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1294991, кл. E 21 С 39/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ

ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу.

Цель изобретения вЂ” повышение точности за счет возможности регистрации нагрузки в момент приема сигналов электромагнитной эмиссии максимальной амплитуды. Для этого в устр-ве несущая трубка 1 выполнена из двух частей 2 и 3, между которыми установлена диэлектрическая втулка (В) 5. Части 2 и 3 образуют плечи антенны и электрически соединены с предусилителем, размещенным в стакане 6. Устр-во имеет средства регистрации, согласующие трубчатые проводники 12, 13, установленные на свободных концах трубки, и дополнительную изолирующую В 14, размещенную между проводником 12 и магистральным трубопроводом. Для повышения чувствительности приема сигналов на низких частотах устр-во имеет дополнительную ферритовую антенну

15, установленную внутри В5 соосно с ней и связанную с предусилителем 11. Устр-во позволяет определить абсолютное значение напряжений в массиве путем силового воздействия на околоскважинное пространство одновременной регистрации сигналов электромагнитной эмиссии. При этом используют эффект памяти пород о воздействовавших на них до разгрузки напряжениях. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

11468

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для определения напряжений в массиве горных пород.

Цель изобретения вЂ” повышение точности за счет возможности регистрации нагрузки в момент приема сигналов электромагнитной эмиссии максимальной амплитуды и повышение чувствительности приема сигналов на

: низких частотах.

На фиг. 1 показано устройство для определения напряжений в массиве горных пород; на фиг. 2 вЂ” конструкция несущей трубки, являющейся приемником электромагнитной эмиссии.

Устройство содержит несущую металлическую трубку 1, выполненную из двух равных частей 2 и 3, имеющих радиальные отверстия 4, диэлектрическую втулку 5, установленную между частями 2 и 3 трубки 1, электрически изолированными одна от другой, стаканы 6 и 7, закрепленные посредством гаек 8 на концах трубки 1, эластичную цилиндрическую оболочку 9, установленную между стаканами 6 и 7 и образующую заполняемую жидкостью полость 10, предусилитель 11, установленный в стакане 6 и электрически соединенный с частями 2 и 3 трубки 1, согласующие трубчатые проводники !2 и 13, установленные на свободных концах трубки 1, дополнительную полую изолирующую втулку 14, закрепленную на согласующем проводнике 12, дополнительную ферритовую антенну 15, установленную внутри диэлектрической втулки 5 соосно с ней и связанную с предусилителем 11, магистральный трубопровод с манометром (не показаны), подсоединенный к изолирующей втулке 14 и служащий для подачи жидкости в полость 10, и средства регистрации (не показаны), связанные с предусилителем 11.

Части 2 и 3 металлической трубки 1 образуют плечи антенны типа симметричного электромагнитного вибратора, являющегося приемником электромагнитной эмиссии.

Устройство для определения напряжений в массиве горных пород работает следующим образом.

Для установки устройства на исследуемом участке массива бурят кважину, в результате чего напряжения в массиве вокруг скважины снижаются от некоторого значения Р„ до значения Р„ . На требуемую глубину устанавливают устройство. В полость 10, образованную цилиндрической эластичной оболочкой 9, через несущую трубку 1 с радиальными отверстиями 4 нагнетают рабочую жидкость. Давление жидкости в процессе нагнетания непрерывно регистрируют с помощью манометра, установленного на магистральном трубопроводе, подсоединенном к втулке 14. Зафиксированная стаканами 6 и 7, поджатыми стягивающими гайками 8, оболочка 9 увеличивает свой диаметр и вступает в контакт со стенками скважины, создавая на них нагрузку. В результате действия нагрузки в околоскважном мас5 !

ЗО

4О

2 сиве возникают импульсы электромагнитной эмиссии, возникновение которых обусловлено проявлением эмиссионного эффекта памяти горных пород об испытанных ими напряжениях. Указанный эффект заключается в том, что при вторичном нагружении породы возникают импульсы электромагнитной эмиссии, амплитуда которых на порядок и более превышает среднюю амплитуду импульсов электромагнитного фона в момент достижения нагрузкой значения максимального напряжения, испытанного породой ранее.

В зависимости от частоты импульсов их принимают или антенной типа симметричного электромагнитного вибратора, состоящей из двух равных плеч 2 и 3, разделенных диэлектрической втулкой 5, или ферритовой антенной 15, размещенной внутри диэлектрической втулки 5 соосно с ней. Принятые импульсы поступают на предусилитель

11, расположенный в стакане 6, и далее на средства регистрации, в качестве которых могут использоваться осциллограф, пиковый милливольтметр и т. п., а также двухкоординатный самописец, фиксирующий амплитуду сигнала эмиссии как функцию от нагрузки (давления в полости 10).

При нагрузках, создаваемых устройством на массив, меньших Р„, амплитуда импульсов электромагнитной эмиссии незначительна и сравнима со средней амплитудой импульсов электромагнитного фона. Когда же величина нагрузки достигает значения Р„, появляется импульс эмиссии, амплитуда которого на порядок и более превышает среднюю амплитуду импульсов электромагнитного фона. Зафиксировав давление жидкости в полости 10 устройства, при котором появляется такой импульс, определяют напряжение в массиве горных пород.

Для изменениях частотных параметров вибраторов в диапазоне частот 10 вЂ” 10 Гц и их согласования с частотой импульсов электромагнитной эмиссии на концах несущей трубки 1 устанавливают дополнительные согласующие проводники 12 и 13. Чтобы сохранить симметричность плеч антенны, к проводнику 12 прикрепляют изолирующую втулку 14, электрически отделяющую антенну от магистрального трубопровода. Для измерения электромагнитной эмиссии в диапазоне частот 10 вЂ” 10" Гц используют ферритовую антенну 15, так как для данных частот длина плеч 2 и 3 симметричного вибратора оказывается слишком большой.

Таким образом, предложенное устройство позволяет определять абсолютное значение напряжений в массиве пород путем силового воздействия на околоскважинное пространство и одновременной регистрации сигналов электромагнитной эмиссии, используя при этом эффект памяти горных пород о воздействовавших на них до разгрузки напряжениях.

Благодаря приему сигналов электромагнитной эмиссии изобретение позволяет повы11468

Формула изобретения

Я 5 10

Фиг1

Составитель В. Тальвойш

Реда кт о р А. Коз о риз Техред И. Верес Корректор А. Обручар

3aказ 363! /30 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

14 з сить точность определения величины напряжений в массиве на 15 вЂ” 20Я за счет исключения влияния контактных условий на результаты измерений.

1. Устройство для определения напряжений в массиве горных пород, содержащее несущую металлическую трубку с радиальными отверстиями, стаканы, закрепленные посредством гаек на концах трубки, эластичную цилиндрическую оболочку, расположенную между стаканами, магистральный трубопровод, сообщенный с полостью несущей трубки, манометр, установленный на магистральном трубопроводе, и средства регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет возможности регистрации нагрузки в момент приема сигналов электромагнитной эмиссии макси4 мальной амплитуды, несущая трубка выполнена из двух равных частей, а устройство снабжено диэлектрической втулкой, установленной между частями несущей трубки, предназначенными в качестве плеч антенны для приема сигналов электромагнитной эмиссии, предусилителем, размещенным в одном из стаканов и соединенным электрически с обеими частями несущей трубки и средствами регистрации, согласующими труб10 чатыми проводниками, установленными на свободных концах несущей трубки, и дополнительной изолирующей втулкой, резмещенной между одним из согласующих проводников и магистральным трубопроводом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности приема сигналов на низких частотах, оно снабжено дополнительной ферритовой антенной, установленной внутри диэлектрической втулки соосно с ней и связанной с предусилителем.

Изобретение относится к технике испытания материалов

Установка для ударных испытаний горных пород // 1406371

Изобретение относится к горному делу

Способ прогнозирования прочности углевмещающих пород // 1402668

Изобретение относится к угледобывающей и геологоразведочным отраслям и предназначено для определения физико-механических свойств горных пород в массиве в условиях скважины

Акустический способ оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород // 1402667

Изобретение относится к горному .делу и предназначено для контроля состояния массива горных пород на больших глубинах

Способ определения коэффициента остаточной водонасыщенности горных пород // 1393903

Изобретение относится к физикохимическим исследованиям систем жидкость - твердое тело, в частности к исследованию свойств горных пород, и позволяет повысить достоверность определения коэффициента остаточной водонасыщенности горных пород путем учета набухания образца породы и предотвращения его от разрушения

Устройство для определения степени удароопасности участков массива горных пород // 1390373

Способ определения фазовых скоростей упругих волн в горных породах при изменении их напряженного состояния // 1390356

Способ определения буримости пород в процессе проводки скважины // 1388557

Изобретение относится к области глубокого бурения

Способ определения частотных характеристик затухания упругих волн в горных породах // 1384749

Изобретение относится к горному делу и м.б

Способ оценки реологических свойств пород осадочного комплекса угольных месторождений // 1384748

Изобретение относится к горному делу

Способ натурного определения сдвиговых характеристик грунтов на оползневых склонах // 2101417

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения прочности грунтов на сдвиг на оползневых склонах при проведении крупномасштабных инженерно-геологических (оползневых) съемок на ранних стадиях проектирования для обоснования схем инженерной защиты территории от опасных геологических явлений с прогнозами оползней

Скважинный репер // 2103504

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для измерения деформаций в массиве горных пород

Способ оценки предельного напряженного состояния горных пород и устройство для его осуществления // 2106493

Изобретение относится к годному делу и может быть использовано для решения различных геомеханических задач, в частности, прогнозирования статической и динамической устойчивости горных выработок, пройденных, главным образом, в горных породах осадочного происхождения

Способ определения иерархического ряда размеров компонентов литосферы земли // 2116443

Способ контроля и прогноза прочности твердеющих закладочных массивов // 2127366

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и позволяет решить задачу осуществления долговременного контроля за прочностью твердеющей смеси, оптимизации ведения горных работ с одновременным упрощением конструкции датчика и методики измерений

Способ определения количества полезного ископаемого в массиве горных пород // 2130548

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам определения количества полезного ископаемого в массиве горных пород

Модель трещиноватого горного массива, вскрытого скважиной // 2134346

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в области лабораторных исследований процесса цементации трещиноватых горных пород

Устройство непрерывного контроля напряженного состояния и степени удароопасности краевых зон массива горных пород // 2134783

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для непрерывного контроля с дневной поверхности состояния массива горных пород

Способ определения изменений напряженного состояния массива горных пород во времени и устройство для его осуществления // 2135770

Изобретение относится к строительству, горному делу и экологии, в частности к регулированию процессов изменений механического состояния массивов грунтов и горных пород

Способ выявления сейсмически опасного горного массива // 2137919

Изобретение относится к сейсмологии и может быть использовано для выявления потенциальных очагов мелкофокусных поверхностных землетрясений на площадках предполагаемого строительства или в населенных пунктах