Устройство для определения энергоемкости разрушения горных пород

Авторы патента:

E21C39/00 - Устройства для определения на месте разработки твердости или других свойств полезных ископаемых, например с целью выбора соответствующих инструментов для добычи

Владельцы патента RU 2528314:

Корнеев Пётр Александрович (RU)

Изобретение относится к исследованию механических свойств горных пород. Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства без ухудшения его характеристик, с возможностью реализации устройства на базе токарного станка с незначительной переделкой. Устройство содержит двигатель, счетчик электроэнергии, породоразрушающий инструмент и стакан для помещения образца горной породы, нижняя часть которого выполнена в виде поршня. Перемещение поршня в стакане осуществляется толкателем, взаимодействующим с грузом, размещенным в чашке, посредством четырех силовых и четырех передаточных ремней, двух зубчатых реек, нанесенных на толкатель и находящихся в эвольвентном зацеплении с двумя шестеренками, четырех барабанов и четырех полиспастов, при этом барабаны размещены на одном валу с каждой шестеренкой по одному с каждой стороны, а каждый из четырех силовых ремней одним концом закреплен на барабане, а другим на опоре шестеренки. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для исследования механических свойств горных пород, и может быть использовано для определения энергоемкости разрушения различных по крепости горных пород.

Известны различные устройства для определения энергоемкости разрушения горных пород, одним из которых является [1], представляющее собой копер, в котором на горную породу сбрасывается груз известной массы с известной высоты, а энергоемкость определяется как отношение энергии, затраченной на разрушение, к объему разрушенной породы.

Недостатком устройства [1] является низкая точность при определении энергии на разрушение горной породы.

Наиболее близким к заявляемому является устройство [2], включающее двигатель, счетчик электроэнергии, породоразрушающий инструмент и стакан для помещения образца горной породы, нижняя часть которого выполнена в виде поршня, взаимодействующего с силовым цилиндром, приводимым в движение маслонасосом.

Недостатком устройства [2] является конструктивная сложность, вызванная использованием гидравлической подачи образца горной породы, что требует наличия маслонасоса, системы маслопроводных труб, манометра и гидроцилиндра.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства без ухудшения его характеристик, с возможностью реализации устройства на базе токарного станка с незначительной переделкой.

Решение задачи достигается использованием вместо гидравлического цилиндра реечной передачи, реализованной посредством толкателя, с размещенной на нем с двух сторон зубчатой рейкой, шестеренок, барабанов, размещенных с шестеренками на одном валу с каждой стороны, ремней, полиспастов и чашки для размещения груза.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для определения энергоемкости разрушения горных пород.

Устройство состоит из двигателя 1, подключенного к сети через счетчик электроэнергии 2 и соединенного с породоразрушающим инструментом 3 через коробку передач 4. Породоразрушающий инструмент 3 при работе устройства взаимодействует с образцом горной породы 5, помещенным в стакан 6, нижняя часть которого выполнена в виде поршня 7. Шток поршня 7 соединен с толкателем 8 через упругий элемент 9, представляющий собой коническую пружину. Толкатель 8 взаимодействует с двумя шестеренками 10, находящимися в эвольвентном зацеплении с двумя зубчатыми рейками 11, размещенными на толкателе. Передача вращательного движения шестеренкам 10 осуществляется посредством ременной передачи, состоящей из четырех силовых ремней 12 и четырех барабанов 13. При этом барабаны 13 размещены на одном валу с каждой шестеренкой 10 по одному с каждой стороны, а каждый из четырех силовых ремней 12 одним концом закреплен на барабане 13, а другим на опоре шестеренки (на чертеже для двух ремней эти точки обозначены как A и B). Перемещение силовых ремней 12 осуществляется под действием четырех полиспастов 14, соединенных четырьмя передаточными ремнями 15 с чашей для груза 16 и позволяющих увеличивать усилие подачи породоразрушающего инструмента, определяемое количеством груза 17.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Испытуемый образец горной породы 5 помещается в стакан 6. Установкой передачи 4 и регулированием количества груза 17 в чашке 16 осуществляется задание скорости вращения породоразрущающего инструмента и величины его подачи на образец. Вычисление энергоемкости разрушения исследуемой горной породы осуществляется после полного разрушения образца 5 посредством деления энергии, затраченной на разрушение, определенной по счетчику электроэнергии 2, на объем разрушенной горной породы.

Источники информации

1. SU 415371, кл. E21C 39/00, 24.06.1974.

2. SU 964165, кл. E21C 39/00, 07.10.1982.

Устройство для определения энергоемкости разрушения горных пород, включающее двигатель, счетчик электроэнергии, породоразрушающий инструмент и стакан для помещения образца горной породы, нижняя часть которого выполнена в виде поршня, отличающееся тем, что поршень снабжен толкателем, взаимодействующим с грузом, размещенным в чашке, при помощи четырех силовых и четырех передаточных ремней, двух зубчатых реек, нанесенных на толкатель и находящихся в эвольвентном зацеплении с двумя шестеренками, четырех барабанов и четырех полиспастов, при этом барабаны размещены на одном валу с каждой шестеренкой по одному с каждой стороны, а каждый из четырех силовых ремней одним концом закреплен на барабане, а другим на опоре шестеренки.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при текущем прогнозе выбросоопасности угольных пластов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности определения выбросоопасных зон в угольных пластах.

Способ определения газокинетических характеристик угольного пласта // 2526962

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения газоносности пласта, динамики давления и температуры выделяющегося из угля газа в изолированном объеме при различных значениях остаточной газоносности и сорбционной метаноемкости.

Способ и устройство для увеличения добычи в месторождении // 2524367

Изобретение относится к способу и устройству для повышения добычи в месторождении, содержащем породу, которая включает в себя по меньшей мере один раскрываемый путем размельчения породы минерал ценного материала и по меньшей мере один другой минерал.

Способ прогноза разрушения участка массива горных пород // 2522365

Изобретение относится к горному делу, используется для прогноза и контроля разрушения массивов горных пород при изменении их напряженно-деформированного состояния.

Способ определения механических свойств образцов горных пород и материалов // 2521116

Изобретение относится к механическим испытаниям горных пород и материалов, имеющих хрупкий характер разрушения, и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях.

Стенд для исследования режимов бурения горных пород // 2516042

Изобретение относится к горному делу, а именно к буровой технике, и предназначено для исследования режимов бурения горных пород. Техническим результатом является повышение точности измерения режимных параметров бурения за счет возможности независимого приложения к отрезку буровой штанги с буровым инструментом крутящего момента, усилия подачи, импульсов крутящего момента и импульсов осевого усилия.

Способ оперативного определения влажности угольного пласта // 2513465

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для повышения эффективности увлажнения краевых зон угольных пластов в целях борьбы с внезапными выбросами угля и газа путем оперативного и надежного определения влажности угольного пласта при увлажнении.

Способ определения внутренней системы трещин на обнажениях // 2511422

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам определения трещиноватости горных пород. Технической результат направлен на определение недостающей системы трещин, находящейся в глубине массива горных пород.

Способ контроля и определения координат опасного состояния массива горных пород при подземных горных работах // 2509890

Изобретение относится к геофизическим исследованиям горных пород, в частности к способам контроля и определения координат опасного состояния массива горных пород при подземных горных работах.

Способ определения деформации горных пород в зонах, недоступных для прямых измерений // 2509889

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений открытым способом.

Способ управления режимом нагружения лабораторного пресса при испытании образца горной породы // 2530449

Изобретение относится к лабораторному моделированию в геофизике с применением электрогидравлического, программно управляемого пресса и может быть использовано для исследований процессов разрушения горных пород с целью отработки методик и алгоритмов прогнозирования сейсмической опасности в природных массивах. Сущность: на начальном этапе ступенчато через заданные равные интервалы времени смещают положение плиты пресса на заданное значение. На каждой ступени регистрируют поток акустической эмиссии, выделяют одиночные акустические события, определяют интенсивность потока акустической эмиссии. При достижении интенсивности акустической эмиссии заданного значения уменьшают на каждой следующей ступени величину смещения положения плиты пресса, поддерживая интенсивность акустической эмиссии на заданном уровне. При достижении величины ступенчатого смещения положения плиты пресса минимально допустимого значения и превышении интенсивности акустической эмиссии заданного значения при каждом следующем ступенчатом смещении увеличивают интервалы времени смещения положения плиты пресса. При последующем снижении интенсивности акустической эмиссии ниже заданного значения уменьшают интервалы времени смещения положения плиты пресса до заданного на начальном этапе значения. Технический результат: увеличение количества акустических событий при разрушении зерен горной породы, фиксируемых в процессе испытания образца. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения изменения напряженного состояния горного массива в окрестностях выработки // 2532817

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения изменения напряженного состояния горного массива. Технический результат направлен на повышение длительности определения изменений напряженного состояния горного массива в окрестностях выработок в ходе непрерывных мониторинговых акустико-эмиссионных измерений перемещения вглубь массива зоны опорного давления. Способ включает размещение в скважине полого цилиндрического звукопровода, прием и анализ параметров распространяющихся в нем ультразвуковых сигналов с помощью установленных на его торцевых поверхностях преобразователей акустической эмиссии. Предварительно на звукопроводе соосно с ним и на некотором расстоянии друг от друга закрепляют не менее двух колец из текстолита, внутренний диаметр которых совпадает с диаметром звукопровода, а внешний - с диаметром скважины. Деформация скважины, вызванная смещением зоны опорного давления, приводит к деформации соответствующих текстолитовых колец и, соответственно, росту акустико-эмиссионной активности в этих дисках. Измеряют разность времен прихода на приемные преобразователи тех сигналов акустической эмиссии, амплитуда которых максимальна из всех приходящих сигналов, причем о глубине зоны опорного давления и изменении ее во времени судят по указанной выше разности времен, известной длине звукопровода и измеренной скорости распространения ультразвука в нем. 4 ил.

Устройство для определения сопротивляемости пород резанию // 2532955

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения сопротивляемости угля и горных пород резанию рабочим инструментом исполнительных органов горных машин. Технический результат направлен на обеспечение безотрывного движения резца и поддержание квазипостоянного напряжения перед резцом в вершине магистральной трещины. Устройство содержит головку с резцом, закрепленным на держателе, и приводной винт с гайкой. Головка с резцом выполнены с возможностью их перемещения по закрепленным на раме направляющим, при этом головка выполнена с цилиндрическим углублением. В углублении головки с одного конца расположена спиральная пружина сжатия, снабженная датчиком, регистрирующим усилии сжатия пружины. Второй конец пружины размещен в углублении упорной шайбы с возможностью упора в торец винта. Винт установлен в опоре, закрепленной на направляющих, с возможностью его взаимодействия с соответствующей нарезкой опоры при вращении винта автоматизированным приводом. 2 ил.

Способ определения удароопасности массива горных пород по электромагнитной эмиссии и устройство для его осуществления // 2535329

Изобретение относится к горному делу и предназначено для оценки напряженно-деформированного состояния участка массива горных пород путем регистрации импульсного излучения электромагнитных колебаний. Технический результат - повышение точности и достоверности прогноза динамического разрушения горных пород, а также снижение трудоемкости и повышение технологичности измерений. Способ включает измерение в выработке максимальных амплитуды и активности электромагнитного излучения (ЭМИ) на порогах регистрации выше уровня фона ЭМИ. В диапазоне амплитуд от нулевого отсчета до максимального вычисляют параметр A как логарифмическое среднее распределения пиковых амплитуд импульсов. Все значения амплитуд указанного диапазона разбивают на 10 неравных порогов в логарифмической прогрессии с шагом, кратным log2. Строят гистограмму распределения сигналов в двойных логарифмических координатах. На основе этой гистограммы рассчитывают параметр В как оценку скорости нарастания пиковых амплитуд импульсов выше порогового уровня. Строят графики зависимостей значений параметров A(xi) и B(xi) от положения точки наблюдения xi на профиле выработки, а также графики градиентов функций этих параметров. Устанавливают критические величины параметров Aкр и Bкр и их суммарную критическую скорость изменения. Удароопасными считают те участки, в которых одновременно выполняются хотя бы три из четырех неравенств. Устройство содержит последовательно соединенные датчик электромагнитного излучения (ЭМИ), предусилитель и усилитель, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок цифровой обработки с подключенным к нему блоком индикации, согласно изобретению, дополнительно снабжено фильтром низких частот, включенным в последовательную цепь между предусилителем и усилителем, последовательно включенными между усилителем и АЦП вторым фильтром низких частот и фильтром высоких частот, а также источником опорного напряжения, а в блок цифровой обработки включен быстродействующий цифровой сигнальный процессор, подключенный двусторонней связью к АЦП, соединенный также двусторонними связями с энергонезависимой памятью программ, флэш-памятью данных и USB-портом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ доставки в скважину, ориентирования и тампонирования датчиков параметров состояния горного массива и устройство для его осуществления // 2537435

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для доставки датчиков в скважину. Способ состоит в том, что датчик и порция раствора для его тампонирования доставляются в скважину одновременно в специальной капсуле, причем порция тампонирующего раствора упаковывается в легко разрываемый пакет, который размещают в капсуле впереди датчика по ходу продвижения ее в скважину. После углового ориентирования датчика вблизи забоя скважины и тампонирования его путем вытеснения раствора из пластикового пакета под действием усилия, прикладываемого к датчику, доставочную капсулу извлекают из скважины. Устройство для осуществления заявляемого способа состоит из капсулы, имеющей форму цилиндра диаметром, соизмеримым с диаметром скважины. Продвижение доставочной капсулы в скважину производится с помощью доставочного жесткого стержня, неподвижно закрепленного одним концом к задней части капсулы и наращиваемого с другого конца с помощью разъемного жесткого соединения по мере подачи капсулы вглубь скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности доставки датчиков в скважины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и система автоматизированного определения и регистрации твердости горной породы забоя в процессе бурения скважины // 2539089

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при регулировании условий бурения. Техническим результатом является оптимизация процесса бурения скважины. Способ включает воздействие на горную породу и ее разрушение вращающимся и находящимся под нагрузкой индентором, определение показателей твердости с использованием величины прикладываемой нагрузки и площади контактной поверхности индентора. При этом измерения осуществляют непосредственно в процессе бурения в дифференциальной форме: механическую скорость бурения или время продолжительности определенного интервала глубины, изменением нагрузки на долото выравнивают значение скоростей или времен, измеряют в момент равенства скоростей или времен значение нагрузки на долото и определяют твердость горной породы по алгоритму. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород // 2539521

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород. Заявленное решение направлено на повышение достоверности контроля изменения физико-механического состояния массива горных пород за счет улучшения отношения сигнал/шум информационно-измерительной системы. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля изменения напряженного состояния массива горных пород дополнительно вводятся блок управления, блок коммутации и блок временной селекции, при этом вход блока управления соединен с синхронизирующим выходом генератора, а выходы с блоком управления и с управляющими входами блоков временной селекции, причем каждый вход последующего блока временной селекции соединен с выходом предыдущего и соответствующим входом блока коммутации, а вход первого блока временной селекции соединен с приемными преобразователями, в то время как выход блока коммутации соединен с выходом анализатора спектра. 3 ил.

Способ определения природных напряжений в массиве горных пород // 2540694

Изобретение относится к способам определения природных напряжений в массиве горных пород, которые используются в качестве граничных условий при расчете напряжений в горных конструкциях и элементах систем разработки для оценки их устойчивости. Технический результат заключается в повышении точности прогнозирования напряжений на нижние горизонты в будущем времени и при использовании результатов измерений в прошедшем времени на верхних горизонтах. Способ включает измерение напряжений в массиве горных пород за пределами зоны влияния очистных (горных) работ на различной глубине при использовании подземных выработок, построение графиков (зависимостей) изменения полученных главных напряжений с глубиной. Для повышения точности прогнозирования напряжений, в том числе и на глубине горизонта, каждое из главных напряжений разделяют на постоянную и переменную (пульсирующие) во времени составляющие. Получают зависимость изменения постоянных составляющих с глубиной, находят закономерность изменения переменных (пульсирующих) напряжений во времени, затем суммируют эти составляющие на требуемой глубине и в нужное время. 2 ил., 1 табл.

Модель трещиноватого горного массива // 2540717

Изобретение относится к области горного дела, а именно к лабораторным исследованиям механизма фильтрации жидкостей в трещиноватых горных породах, и может быть использовано при извлечении метана из угольных пластов с предварительным их гидроразрывом, а также в нефтедобывающей и газодобывающей отраслях и научных организациях. В модели трещиноватого горного массива, включающей щель между недеформируемыми блоками с закрепляющим материалом, согласно изобретению щелеобразующие поверхности блоков имеют ячеистую форму. Размеры ячеек соответствуют геометрии закрепляющих частиц и величине их вдавливания в деформируемый массив горных пород. Техническим результатом изобретения является повышение точности моделирования процесса закрепления трещин гидроразрыва и взаимодействия закрепляющего материала со стенками трещин в деформируемых породах за счет учета вдавливания частиц закрепляющего материала в стенки трещины исследуемого массива. 2 ил.

Способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя // 2541343

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности. Техническим результатом является повышение точности определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя. Предложен способ определения протяженности зоны опорного давления от очистного забоя, включающий проведение подготовительных выработок, отработку угольного пласта очистным забоем, бурение дегазационной скважины, герметизацию ее устья от рудничной атмосферы, измерение интенсивности газовыделения из скважины при ее переходе из зоны природной проницаемости пласта в зону опорного давления от очистного забоя. При этом скважину в неразгруженном массиве пласта бурят до границы опорного давления от противоположной выработки, а устье скважины герметизируют на глубину зоны опорного давления от выработки, из которой она пробурена. Причем протяженность зоны опорного давления от очистного забоя устанавливают по расстоянию между зонами начала пригрузки пласта и начала его разгрузки от горного давления.