Способ измерения смещения массива насыпных пород и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и надежность измерения смещения массива (М) насыпных пород. Бурят скважины и устанавливают в них чувствительные к изменению величины давления М и угла искривления реперы, которые размещают в резиновом пневматическом шланге на расстоянии 1,0 - 1,5 м один от другого. Кольцевое пространство между шлангом и скважиной заполняют кварцевым песком и связующим компонентом с возможностью образования консолидированного цилиндра (Ц). Смещение М определяют по величине и направлению действия давления М на Ц, которые измеряют и фиксируют одновременно. Давление определяют в горизонтальной плоскости через каждые 90°. Устройство для осуществления способа включает резиновый пневматический шланг 2, в котором по высоте скважины размещены реперы. Каждый репер выполнен составным в виде жидкостного деформометра с четырьмя измерительными Ц 3 и камерой 5 и жидкостного инклинометра (И) 7 с корпусом в виде эллипсоида вращения. На внутренних стенках И 7 размещены измерительные электроды 8. С камерой 5 Ц 3 связаны капиллярными трубками и расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Между шлангом 2 и стенками скважины размещен консолидированный Ц 1. При смещении М стенки камеры 5 сжимаются, а Ц 1 искривляется. Величину смещения и искривления определяют по изменению уровня электропроводной жидкости в Ц 3 и И 7. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1548435 А1 (51) 5 E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОЬЗУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 42094 84/23-03 (22) 16.03.87 (46) 07.03.90. Бюл.,№ 9 (71) Криворожский горнорудный институт (72) Ф.И. Кивенко, В.А. Сазонов и Г.А. Либстер (53) 622.831.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . № 773266, кл. Е 21 С 39/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1044785, кл. Е 21 С 39/00, 1983.. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ МАССИВА НАСЫПНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и надежность измерения смещения масси2 ва (М) насыпных пород. Бурят скважины и устанавливают в них чувствительные к изменению величины давления М и угла искривления реперы, которые размещают в резиновом пневматическом ишанге на расстоянии 1,:О-Т,5 м один от другого. Кольцевое пространство между шлангом и скважиной заполняют. кварцевым песком и связующих компонентов с возможностью образования консолидированного цилиндра (Ц). Смещение

М определяют по величине и направлению действия давления M на Ц, которые измеряют и фиксируют одновременно. Давление определяют в горизонтальной плоскости через каждые 90 .Устройство для а осуществления способа включает резиновый пневматический шланг 2, в кото1548435 ром по высоте скважины размещены реперы. Каждый репер выполнен составным в виде жидкостного деформометра с четырьмя измерительными Ц 3 и камерой

5 и жидкостного инклинометра (И) 7 с корпусом в виде эллипсоида вращения.

На внутренних стенках И 7 размещены измерительные электроды 9. С камерой 5, Ц 3 связаны капиллярными трубками и

Изобретение относится к горному делу и предназначено для измерения смещения массива насыпных пород, преимущественно массива насыпных плотин

Цель изобретения — повышение точности .и надежности измерения смеще- . ния массива.

На чертеже приведено устройство для осуществления способа измерения 25 с мещения массива насыпных пород.

Устройство содержит консолидированный цилиндр 1, расположенный между стенками скважины и трубчатым элементом, выполненным в виде рези- 30 нового пневматического шланга 2. В шланге 2 размещены расположенные по

- высоте скважины реперы, каждый из ко- торых выполнен составным в виде жидкостного деформометра с четырьмя из35 мерительными цилиндраии 3, электродами 4 и жидкостной камерой 5 давления.

Цилиндры 3 размещены в двух взаимно, перпендикулярных плоскостях и связаны капиллярными трубками с камерой S, 40 которая с внешней стороны ограничена резиновым цилиндром б. Кроме того, в состав репера входит жидкостный инклинометр 7 с корпусом в виде эллипсоида вращения из изоляционного мате- 4> риала. На внутренних стенках эллип.соида размещены измерительные.электроды 8, которые разомкнуты в верхней части и собраны в общую точку 9 в нижней части. Все коммутационные провода выведены через изолятор 10, ко50 торый впрессован в верхнюю крышку .

11. На поверхности шланга 2 по его длине установлены облегченные пластмассовые центраторы 12, с помощью которых шланг 2 устанавливается соосно в скважине.

Способ осуществляется следующим . образом. расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Между шлангом 2 и стенками скважины размещен консолидированный Ц 1. При смещении M стенки камеры 5 сжимаются, а Ц 1 искривляется. Величину смещения и искривления определяют по изменению уровня электропроводной жидкости в Ц 3 и И 7. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

В массиве насыпной плотины на расстоянии 2-3 м друг от друга бурят скважины. В каждой скважине в резиновом пневматическом шланге 2 на расстоянии 1,0-1,5 м друг от друга устанавливают реперы, чувствительные к изменению величины давления массива и угла искривления скважины в виде деформометра с цилиндрами 3 и инклинометра 7, показания которых регистрируют на поверхности. Кольцевое пространство между шлангом 2 и стенками скважины заполняют кварцевым песком и связующим компонентом с возможностью образования консолидированного цилиндра 1. Давление массива, которое при его смещении передается на цилиндр 1, измеряют и фиксируют в местах размещения реперов в горизонтальной плоскости через каждые 90 четырьмя измерительными цилиндрами 3.

Например, часть массива плотины (участок А), которая подвержена подвижкам, передает смещение цилиндру 1..

Смещения цилиндра 1 воздействуют. на камеру 5, стенки которой сжимаются в пределах упругой деформации. Электропроводящая жидкость из камеры 5 по закону сообщающихся сосудов вытесняется в измерительный цилиндр 3, в котором изменяется уровень погружения измерительного электрода 4, что приводит к разбалансу измерительного моста (не показан). По величине раэбаланса судят о давлении массива на цилиндр 1, при этом величину смещения массива определяют по индикатору, который размещен на поверхности (не показан). Величина Х (мм) измеряемого смещения массива связана с общим сопротивлением К (Ом) измерительного электрода зависимостью йК 1

5 154843 йй — изменение сопротивления измерительного электрода, вызванное изменением уровня жидкости при смещении

5 массива, Ом;

1 — максимально возможное смегде

8 i-1

Зная величины угла В;, сопоставляют результаты исходных и последующих наблюдений, строят профиль скважины и определяют направление смещения массива.

Применение данного технического решения позволяет повысить точность

1 и надежность измерения смещения масщение массива, мм.

Одновременно с измерением давления, приходящегося на единицу площади (часть цилиндра)„ например на участок А, измеряют и фиксируют направление действия этого давления, т.е. измеряют углы, под которыми действуют смещения по длине скважины. Эти измерения осуществляют инклинометрами

7, которые независимо от деформометров реагируют только на изменение своего положения в пространстве. Начальной установочной позицией инкли- 2О

/ нометра 7 является вертикальное положение, при котором его вертикальная ось совпадает с осью скважины. В исходном положении указатель измерителя (не показан), находящегося на по- 25 верхности, указывает на нулевое положение. При смещениях массива, а равно и консолидированного цилиндра 1, все устройство подвергается смещению относительно вертикальной оси скважи- 3О ны, но электропроводящая жидкость в инклинометре 7 всегда сохраняет горизонтальное положение. При наклоне инклинометра 7 изменяется уровень погружения пар измерительных электродов 8, что вызывает разбаланс измерительного моста. Величина тока в измерительной диагонали моста пропорциональна углу поворота инклинометра

7, а следовательно, и углу искривления скважины.

При смещениях массива происходит искривление скважины, причем среднее значение зенитного угла 6.ис1 кривления скважины в интервале углов

8;, и 8;, измеренных соседними инклинометрами в последующих наблюдениях, определяют по формуле

5 6 сива за счет жесткой связи между массивом плотины и консолидированным цилиндром, исключающей смещение измерительных реперов.

Измерение смещений и .искривлени««, консолидированных цилиндров во времени и пространстве позволяет диагностировать поведение плотины во всем объеме насыпного массива ° формула изобретения

1. Способ измерения смещения масе « сива насыпных пород, включающий бурение скважин, установку в них реперов, регистрацию их показаний и сопоставление результатов исходных и последующих наблюдений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, устанавливают в каждой скважине реперы, чувствительные к изменению величины давления массива и угла искривления скважины, на расстоянии 1,0-1,5 м друг от друга в резиновом пневматическом шланге, кольцевое пространство между которым и стенками скважины заполняют кварцевым песком и связующим компонентом с возможностью образования консолидированного цилиндра, а смещение массива определяют по величине и направлению действия давления массива на цилиндр, которые одновременно измеряют и фиксируют в местах размещения реперов, причем давление массива определяют в горизонтальной плоскости через каждые 90О.

2. Устройство для измерения:.смещения массива насыпных пород, содержащее расположенные по глубине скважины реперы, размещенные в трубчатом элементе, о т л и ч а «о щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, оно снабжено консолидированным цилиндром, расположенным между стенками скважины и трубчатым элементом, который выполнен в виде резинового пневматического шланга, а каждый репер выполнен составным в виде ж«щкостного деформометра с четырьмя измерительными цилиндрами и камерой, и жидкостного инклинометра с корпусом в виде эллипсоида вращения, на внутренних стенках которого размещены измерительные электроды, при этом измерительные цилиндры связаны с камерой капиллярными трубками и размещены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.