Ультразвуковой шахтный зонд

 

Изобретение относится к технике исследования состояния и свойств горных пород геомеханическими и геофизическими методами . Цель - расширение функциональных возможностей ультразвукового шахтного зонда. Для этого на основании зонда размещают цилиндр (Ц) со снятыми лысками. расположенными одна к другой под углом 90°. Одна из лысок свободно лежит на основании зонда, а другая содержит конический выступ. На торец и боковые грани Ц наклеены два тензодатчика (ТД), предназначенные для измерения продольной и поИзобретение относится к области исследования состояния и свойств горных пород геомеханическими и геофизическими методами, может быть использовано в горной промышленности для определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород в процессе его отработки подземным способом и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1557320. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. На фиг.1 показан шахтный зонд, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З -схема крепления конического выступеречной деформаций в трех взаимно перпендикулярных областях в скважине. Выступ на лыске Ц служит для прижатия боковой поверхности Ц вместе с ТД к боковой поверхности скважины. Прижим ТД к забою скважины осуществляют посредством кронштейна, один конец которого соединен с вторым торцом Ц, а другой - с тягой клинораспорного механизма. Зонд в скважину вводят посредством трубчатой штанги . На основании зонда размещают два преобразователя ультразвуковых колебаний (ПУК) и преобразователь ультразвуковых продольных колебаний. Зубчатые венцы ПУК входят в зацепление друг с доугом. На поворотную штангу .навинчивают переходник и вводят ее внутрь трубчатой штанги, стыкуя переходник с квадратом ходового винта. Вращая поворотную штангу, прижимают основание зонда к стенке скважины посредством тяги и кронштейна с башмаком, приводимых в движение ходовым винтом. 4 ил. па на цилиндре; на фиг.4 - схема расположения зондов в массиве горных пород. Ультразвуковой шахтный зонд состоит из преобразователей 1 и 2 ультразвуковых колебаний с известным уровнем поляризации , преобразователя 3 ультразвуковых продольных колебаний, размещенных на основании 4 зонда. В основании преобразователей 1 и 2 имеются зубчдтые венцы 5 и 6, входящие в зацепление друг с другом . В средней части преобразователя 1 имеется конический венец 7, входящий в зацепленио с коническим колесом 8, расположенным на оси 9 и фиксирующимся с помощью штифта 10. Нл оси 9 с протиаопосл С «д о ю о о ю о N5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1557320 (21) 4679087/03 (22) 21,01,89 (46) 07.12,91. Бюл. N 45 (75) В.Н,Бакулин и А.В.Бакулин (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1557320, кл, Е 21 С 39/00, 1988. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ШАХТНЫЙ ЗОНД (57) Изобретение относится к технике исследования состояния и свойств горных пород геомеханическими и геофизическими методами. Цель — расширение функциональных возможностей ультразвукового шахтного зонда. Для этого на основании зонда размещают цилиндр (Ц) со снятыми лысками, расположенными одна к другой под углом 90 .

Одна из лысок свободно лежит на основании зонда, а другая содержит конический выступ. На торец и боковые грани Ц наклеены два тензодатчика (ТД), предназначенные для измерения продольной и поИзобретение относится к области исследования состояния и свойств горных пород геомеханическими и геофизическими методами, может быть использовано в горной промышленности для определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород в процессе его отработки подземным способом и является усовершенствованием изобретения по авт.св. N 1557320, Цель изобретения — расширение фун кциональных возможностей.

На фиг,1 показан шахтный зонд, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 — схема крепления конического выстуSU<, 1696696 А2 перечной деформаций в трех взаимна перпендикулярных областях в скважине, Выступ на лыске Ц служит для прижатия боковой поверхнссти Ц вместе с ТД к бокавой поверхности скважины, Прижим ТД к забою скважины осуществляют посредством кронштейна, один конец которого соединен с вторым торцом Ц, а другой — с тягой клинораспорного механизма. Зонд в скважину вводят посредством трубчатой штанги. На основании зонда размещают два преобразователя ультразвуковых колебаний (ПУК) и преобразователь ультразвуковых продольных колебаний, Зубчатые венцы ПУК входят в зацепление друг с другом. На поворотную штангу .навинчивают переходник и вводят ее внутрь трубчатой штанги, стыкуя переходник с квадратом ходового винта, Вращая поворотную штангу, прижимают основание зонда к стенке скважины посредством тяги и кронштейна с башмаком, приводимых в движение ходовым винтом. 4 ил.

С па на цилиндре; на фиг.4 — схема располо- О жения зондов в массиве горных пород. ()

Ультразвуковой шахтный зонд состоит Q из преобразователей 1 и 2 ультразвуковых („ Ь колебаний с известным уровнем поляризации, преобразователя 3 ультразвуковых продольных колебаний, размещенных на основании 4 зонда. В основании преобразователей 1 и 2 имеются зубчатые венцы 5 и б, входящие в зацепление друг с другом, В средней части преобразователя 1 имеется конический венец 7, входящий в зацеплени с коническим колесом 8, расположенным на оси 9 и фиксирующимся с помощью штифта !О. На оси 9 с противопо1696696

50 ложной стороны ат коническа.а колеса 8 имеется хвостовик 11 с квадратом под торцовый ключ. Ось 9 проходит через ходовой винт 12 в кронштейне 13. Ходовой винт 12 имеет хвостовик 14 с квадратам под торца- 5 вый ключ и проходит через стенку кронштейна 13 и фланец 15, закрепленный на ней, На ходовом винте 12 расположена гайка

16, соединенная посредством тяги 17 с башмаком 18. Башмак 18 соединен тягай 10

19 с основанием 4, Для уменьшения трения оси 9 имеется подшипник 20, расположенный в стенке кронштейна 13.

Преобразователи 1 и 2 и кронштейн 13 прикреплены к основанию 4 посредством 15 винтов 21. На основании 4 с противопаложкой стороны, где крепятся преобразователи 1-3, имеются цилиндрические выступы 22 с радиусом, равным радиусу скважины. Трубчатая штанга 23 резьба- 20 вым концом навинчивается на фланец 1 5.Поворотная штанга 24 вставляется в штангу 23 и стыкуется с хвостовиками 11 и 14 посредством переходников 25. На основании 4 шахтного зонда размещают цилиндр 25

26 со снятыми лысками, расположенными одна к другой под углом 90, Одна из лысок свободно лежит на основании зонда, а другая содержит конический выступ 27, прикрепленный винтом 28, служащий для прижатия боковой поверхности цилиндра

26 с накленными на нем тенэодатчиками 29 и 30 к боковой поверхности скважины. На торец и боковые грани цилиндра наклеены тенэодатчики 29 и 30, предназначенные соответственно для измерения продольнои и поперечной деформаций в трех взаимно перпендикулярных областях s скважине.

Прижим тензодатчиков к забо о скважины осуществляют посредствам связи кронштейна 31 с тягой 19, прикрепленной к основанию 4 зонда, Зонд работает следующим образом, Зонд вводят в скважину на необходи-. мую глубину посредством трубчатой штанги 23, предварительно навернутой на фланец 15. Перед вводом зонда в скважи ну наносят слой вязкой смазки, хорошо передающей колебания сдвига, на цилиндрические выступы 22 и контактные поверхности преобразователей 1 и 2, размещая их на основании 4 зонда так, чтобы аси поляризации их были повернуты одна к другой на 90 . а ась преобразователя 1 параллельна оси скважины. На поверхности тензодатчиков наносят слой палимеризующего клея.

На поворотную штангу 24 навинчивают перехадник 25. Вводят поворотную штангу

24 внутрь штанги 23, при этом стыкуя перехоцник 25 с квадратом ходового винта 12, Вращая поворотную штангу по часовой стрелке, добиваются прижатия основания 4 зонда к. стенке скважины с. необходимым усилием посредством тяги 17 и кронштейна

31 с башмаком 18, приводимых в движение ходовым винтом 12. После удаляют поворотную штангу 24 из штанги 23, свинчивают переходник 25 и навинчивают переходник с хвастовиком 11 пад квадрат. Вводят поворотную штангу 24 внутрь штанги 23, при этом стыкуя новый переходник с квадратом хвостовика 11 аси 9.

Аналогичные операции осуществляют с другим зондом, размещаемым в параллельно пробуренной скважине и отстоящей от первой на расстоянии от 1 до 5 м. Один из зондов является излучающим, а другой приемным. Конструкции зондов идентичны, причем излучающие и приемные зонды размещают в двух взаимно перпендикулярных направлениях в контролируемом массиве, как это показано на фиг.4.

Зонды устанавливают на одной и той же глубине в скважинах так, что основания 4 зондов — излучающего и приемного направлены в сторону контролируемого массива, Данное положение зондов принимают за начало отсчета поворотных штанг. Одновременнь|м поворотом штанг 24 вправо или влево осуществляют изменение (вращение) векторов поляризации преобразователей 1 и 2 и определяют положение нового вектора, которое соответствует максимуму скорости сдвиговых волн с максимальной Vsx2 (векторы поляризации излучающего и приемного преобразователей сдвиговых колебаний совмещены) или с взаимно ортогональной Ч х3 (векторы поляризации излучающего и приемного преобразователей скрещены под 90О) поляризацией, Торец скважины полируют алмазной коронкой, чтобы получить идеальный контакт торца цилиндра 26 со скважиной.

Формула изобретения

Ультразвуковой шахтный зонд по авт.св. М 1557320, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно снабжен цилиндром с расположенными под углом

90 одна к другой лысками, через одну из которых цилиндр свободно соприкасается с основанием зонда и с расположенным на другой лыске коническим выступом, тенэодатчиками, прикрепленными попарно на первом торце цилиндра, расположенном противоположно корпусу зонда, на боковой стороне цилиндра, расположенной противоположно лыске с коническим выступом, и

16Q66Q6 на нижней стороне основания зонда. а также кронштейном, один конец которого соединен с вторым торцом цилиндра, а другой —. с тягой клинораспорного механизма, 1696696

ЮЩФ/Р олй

Составитель М. Китайская

Редактор Н, Тупица Техред M.Mîpãåíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 4288 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101