Устройство для контроля напряженнодеформированного состояния горного массива

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 горной промышленности и предназначено для обеспечения контроля за напряженным состоянием массива горных пород. Может быть также использовано на удароопасных месторождениях для прогноза горных ударов . Цель - повышение достоверности и надежности . Сущность -- устройство содержит репер 1 с гайкой 2, стержень 3, составляющий с репером винтовую пару. На стержень 3 надеты гайка 4 и эластичная втулка-фиксатор 5, которая продольно сжата шайбами 6, а поперечно-полуоболочками 7 на торцы которых надеты фиксирующие стаканы 8, Ня выступающий конец репера I надеты опор ная плита 9 и две шайбы 10, между которыми размещен двухконтактный датчик 11, подключенный к блоку 12 измерения регистрации . 1 ил. е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<)s Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

QllVICAHME ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699636/03 (22) 31.05.89 (46) 07.07.92. Бюл. Ь 25 (71) Джезказганский.научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии "Джезказган НИПИцветмет" (72) Е.И,Николаев (53) 622.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 715793, кл, Е 21 С 39/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 877003, кл, Е 21 С 39/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР .1 1 1 7.

N 460256, кл. Е 2 С 39/00, 98 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения контроля за напряженным состоянием массива горных пород, может быть использовано на удароопасных месторождениях для прогноза горных ударов, . Известно устройство для определения деформаций и напряжений в горных породах, включающее стержень, цилиндрическую эластичную оболочку, надетую на стержень, составную оболочку из жесткого материала, установленную поверх эластичной. Эластичная оболочка распирается в скважине при помощи жидкости от напорного устройства, B то же время она служит датчиком..

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловлен„„Ы „„1745926 А1

{57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения контроля за напряженным состоянием массива горных пород. Может быть также использовано на удароопасных месторождениях для прогноза горных ударов, Цель вЂ” повышение достоверности и надежности, Сущность вЂ” устройство содержит репер 1 с гайкой 2, стержень 3, сос1авляющий с репером винтовую пару. На стержень

3 надеты гайка 4 и эластичная втулка-фиксатор 5, которая продольно сжата шайбами 6, а поперечно-полуоболочками 7 на торцы которых надеты фиксирующие стаканы 8, На выступающий конец репера 1 надеты опор ная плита 9 и две шайбы 10, между которыми размещен двухконтэктный датчик 11, подключенный к блоку 12 измерения регистрации. 1 ил, В»

1 (. ная необходимостью наличия жидкости, трубопровода, . ф, За прототип принято устройство изме- (Л рения деформации контура выработки, включающее репер, датчик перемещения, чувствительный элемент, регистрирующую аппаратуру, нож на репере, катушку индуктивности, конденсатор.

Недостатки устройства вЂ” низкие достоверность и надежность контроля и измере- " а ния деформации, Это обусловлено тем, ч о емкость колебательного контура в процессе деформации массива горных пород изменяется ступенчато, в связи с чем индикатор резонанса выдает дискретную информацию измерений деформаций, Цель изобретения вЂ” повышение достоверности и надежности контроля.

1745926

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем стержень, насаженный на его первый конец распорный элемент и смонтированный на втором конце датчик деформаций, распорный элемент выполнен из эластичной втулки и фиксирующей ее раздвижной оправы, а датчик вЂ” в виде упругого цилиндра с элементами, чувствительными к сжатию, насаженного на второй конец стержня и внешней торцовой стороной зафиксированного на стержне. При этом устройство содержит пластину для опоры на поверхность устья скважины, насаженную на стержень с возможностью взаимодействия с внутренней торцовой стороной упругой втулки.

Возможность осевого перемещения втулки-фиксатора вдоль стержня при создании предварительного напряжения на датчике сохраняет надежность контакта фиксатора с породами, При закручивании гайки, надетой на репер, между втулкой и датчиком возникают силы, равные и направленные навстречу друг другу. Стержень перемещается в осевом направлении, торец втулки деформируется также в осевом направлении, вызывая расширение в поперечном направлении. Таким образом, втулка еще больше фиксируется в шпуре, а не перемещается навстречу созданному усилию.

Отсюда следует, что фиксация датчика не вносит погрешности в последующие измерения параметров, так как устройство и горный массив оказывают воздействие друг на друга, и таким образом измерительное устройство максимально моделирует процесс, протекающий в массиве горных пород.

Сравнение данного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие данное изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На чертеже показано устройство для контроля напряженно-деформированного состояния горного массива, Устройство содержит репер 1 с гайкой

2, стержень 3, составляющий с репером винтовую пару. На стержень 3 надеты гайка

4 и эластичная втулка-фиксатор 5, которая прОдольно сжата шайбами 6, а поперечно-полуоболочками 7, на торцы которых надеты фиксирующие стаканы 8, На выступающий конец репера 1 надеты опорная плита 9 и две шайбы 10, между которыми размещен двухкомпонентный датчик 11 (датчик фиксируется гайкой 2) подключенный к блоку 12 измерения регистрации.

До установки устройства в шпур эластичную втулку 5 сжимают в полуоболочках

7 в условиях завода-изготовителя. Для этого на стержень 3 надевают фиксирующий стакан 8, а эластичную втулку вЂ” фиксатор 5 с полуоболочками 7 вставляют в специальную оправку и путем вращения репера 1 сжимают, придерживая ключом гайку 2, После достижения достаточного напряжения втулки-фиксатора на полуоболочки 7 надевают второй фиксирующий стакан. Затеи устройство вводят в скважину, пройденйую в области нетронутой деформации, наносят удар по выступающему концу репера, импульс удара передается через репер и стержень 3 на нижний фиксирующий стакан, после чего он отходит от втулки, Одновременно отжимается и верхний фиксирующий . стакан.

Эластичная втулка 5. разжимается в поперечном направлении, металлические.полуоболочки 8 отходят, прижимаются к стенкам шпура, происходит закрепление устройства в породах, После фиксации устройства в шпуре откручивают гайку 2, надевают опорную плиту 9 и шайбу 10, датчик 11, вторую шайбу 10 и навинчивают гайку 2.

Путем дальнейшего навинчивания гайки 2 на стержень 1 создают напряжение на датчике. Датчик сдавливается, при этом сближаются точки "а" и "Ь" между двумя шайбами 10, сигнал давления и перемещения подается на регистратор 12.

Процесс изменения напряжения (0) и деформации (е) в массиве горных пород наглядно можно объяснить по графику напряженно-деформированного состояния горного массива (фиг, 2).

Различным значением напряжения и деформации соответствуют определенные точки на графике, Создают давление Р на датчике измерения давления, равное напряжению о<, значение которого находится в точке начала линейного участка графика и замеряют расстояние между точками "а" и "Ь" на датчике.

Под действием деформации массива эти точки будут перемещаться и через это перемещение можно измерить фактическую деформацию массива за определенный период времени.

Связь между показаниями напряжения и деформации объясняется формулой:

ei Е

О =вЂ” V где я вЂ” поперечная деформация;

1745926

7 3 E 8

Составитель Е,Николаев

Редактор Б.Федотов Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 2373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

E вЂ” модуль упругой деформации;

1 вЂ” коэффициент Пуассона.

При изменении напряженно-деформированного состояния выработанного пространства в процессе ведения горных работ 5 или нарушении структурных связей в породах происходит перераспределение горного давления, и напряжения о> и деформации A принимают новые значения о),.@ .

Преимущество устройства заключается 10 в высокой достоверности и надежности контроля, причем измерения могут производиться оперативно и долговременно.

Формула изобретения 15

Устройство для контроля напряженнодеформированного состояния горного маса сива, содержащее стержень, насаженный на его первый конец распорный элемент и смонтированный на втором конце датчик деформаций, отличающееся тем,что, с целью повышения достоверности и надежности контроля, распорный элемент выполнен из эластичной втулки и фиксирующей ее раздвижной оправы, а датчик вЂ” в виде упругого цилиндра с элементами, чувствительными к сжатию, насаженного на второй конец стержня и внешней торцовой стороной зафиксированного на стержне, при этом устройство содержит пластину для опорй на поверхность устья скважины, насаженную на стержень с возможностью взаимодействия с внутренней торцовой стороной упругой втулки.

Устройство для контроля напряженнодеформированного состояния горного массива

Способ определения нарушенности горного массива и устройство для его осуществления // 1742478

Способ определения энергоемкости процесса разрушения горных пород при бурении скважины // 1742477

Скважинный приемник упругих колебаний // 1742476

Устройство для контроля удароопасности массива горных пород по сигналам акустической эмиссии // 1742475

Изобретение относится к области ультразвукового контроля и может быть использовано в горной промышленности для прогноза горных ударов при подземной разработке месторождений полезных ископаемых

Способ прогноза разрушения горных пород // 1740665

Способ выделения границ опасной зоны в массиве горных пород // 1740664

Изобретение относится к горному делу

Способ разгрузки контура горной выработки от сжимающих напряжений // 1739040

Изобретение относится к горной промышленности и подземному строительству

Устройство для сигнализации о деформации кровли горных выработок // 1739025

Способ прогнозирования аварийного состояния участков массива горных пород // 1739024

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