Способ контроля напряженного состояния массива горных пород в окрестности выработки

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород предназначен для определения пространственного распределения напряжений в окрестности горной выработки и глубины максимума зоны опорного давления. Для этого осуществляют прозвучивание ультразвуковыми стационарными шумовыми сигналами со средним равным нулю участков массива, расположенных между параллельными скважинами по их глубине. Прием ультразвуковых сигналов осуществляют двумя акустическими преобразователями, которые на каждом из прозвучиваемых участков располагают симметрично относительно оси основного лепестка диаграммы направленности излучаемого акустического преобразователя. Измеряют интервалы корреляции и коэффициент взаимной корреляции сигналов с выходов приемных преобразователей, увеличивая силу их прижима к стенке скважины до момента прекращения возрастания измеренных интервалов корреляции. Фиксируют значения измеренного коэффициента взаимной корреляции после достижения указанного момента на каждом участке и строят график зависимости этого коэффициента от глубины. Глубину, начиная с которой коэффициент взаимной корреляции приобретает постоянное значение, принимают за границы зоны опорного давления, а глубину, начиная с которой коэффициент взаимной корреляции меньше указанного значения, принимают за границу зоны разгрузки напряжений. Глубина, на которой имеет место максимальное значение коэффициента взаимной корреляции, соответствует максимуму напряжений в зоне опорного давления. 3 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного распределения и границ различных зон напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности горной выработки.

Известен способ определения напряженного состояния массива горных пород, включающий прозвучивание ультразвуковыми импульсами участков массива, расположенных между параллельными скважинами на разной их глубине, измерение длительности переднего фронта каждого из принятых ультразвуковых импульсов, по относительному изменению которой с глубиной судят о распределении напряжений в окрестностях горной выработки, при этом глубина, на которой отмечен минимум длительности переднего фронта ультразвукового импульса, соответствует максимуму зоны опорного давления [Авторское свидетельство SU 1149010, кл. Е21С 39/00, опубликовано в БИ №13 от 07.04.85 г.].

Недостатком известного способа является его низкая надежность при контроле напряжений в породах с большим затуханием ультразвуковых сигналов, которая не позволяет гарантированно зарегистрировать передний фронт принятых ультразвуковых импульсов, а значит, и измерить длительность их переднего фронта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля напряженного состояния массива горных пород в окрестности выработки, включающий прозвучивание ультразвуковыми сигналами в виде стационарного шума с нулевым средним значением участков массива, расположенных последовательно между параллельными скважинами по их глубине, измерение корреляционных характеристик принятых сигналов, по изменению которых с глубиной судят о напряженном состоянии массива [Авторское свидетельство SU 1452984, кл. Е21С 39/00, опубликовано в БИ №3 от 23.01.89. г].

В указанном способе в качестве измеряемых корреляционных характеристик принятых сигналов используют дисперсию и период автокорреляционной функции, по которым определяют положение максимума зоны опорного давления.

Недостатком известного способа является его низкая информативность, связанная со значительным влиянием контактных условий акустических преобразователей на измеряемые корреляционные характеристики, что не позволяет надежно определить границы отдельных зон, характеризующих пространственное распределение напряжений в окрестности выработки: зоны первичных естественных напряжений, зоны разгрузки напряжений, зоны повышенных напряжений (опорного давления), а также глубину в пределах этой зоны, на которой значение напряжений максимально.

В настоящей заявке решается задача повышения информативности контроля за счет исключения влияния контактных условий преобразователей с массивом и определения границ отдельных зон, характеризующих пространственное распределение напряжений в окрестности выработки, а также положения максимума зоны опорного давления.

Для решения поставленной задачи в способе контроля напряженного состояния массива горных пород в окрестности выработки, включающем прозвучивание ультразвуковыми сигналами в виде стационарного шума с нулевым средним значением участков массива, расположенных последовательно между параллельными скважинами по их глубине, измерение корреляционных характеристик принятых сигналов, по изменению которых с глубиной судят о напряженном состоянии массива, прием ультразвуковых сигналов осуществляют двумя акустическими преобразователями, расположенными симметрично относительно оси основного лепестка диаграммы направленности излучающего акустического преобразователя, на каждом из контролируемых участков измеряют интервалы корреляции и коэффициент R взаимной корреляции сигналов на выходе приемных акустических преобразователей, одновременно увеличивают силу прижима этих преобразователей к стенке скважины до момента, когда возрастание измеряемых интервалов корреляции прекращается, фиксируют значение коэффициента взаимной корреляции после достижения указанного момента времени и строят график его зависимости от глубины участка, по которому судят о границах зон пространственного распределения напряжений в окрестности выработки, при этом глубину, начиная с которой коэффициент взаимной корреляции приобретает постоянно значение Rгp, принимают за границу зоны первичных естественных напряжений, глубины, при которых 0<R<Rгp, принимают за границы зоны разгрузки напряжений, а глубины, при которых R≥Rгр, принимают за границы зоны опорного давления, максимальное значение напряжений в которой соответствует глубине, где значение R максимально.

Предлагаемый способ базируется на следующих физических принципах.

Прохождение любой подземной выработки в массиве горных пород всегда предполагает выемку определенного объема породы, что приводит к изменению первичного напряженного состояния в окрестности выработки. Как следствие, вокруг выработки образуется локальное вторичное поле напряжений. Это поле, которое изменяется по мере удаления от контура выработки, зависит от уровня и характера первичных естественных напряжений, физико-механических свойств и структурных особенностей горных пород, в которых пройдена выработка, геометрии и объема последней. В области влияния выработки, начиная от ее контура, последовательно чередуются следующие зоны, отличающиеся уровнем действующих напряжений. Непосредственно у контура выработки имеет место зона повышенной нарушенности (трещиноватости), которая обусловлена техногенными (например, взрывными) воздействиями, связанными с проходкой выработки, а также смещениями ее стенок под влиянием сил горного давления. Все это приводит к тому, что указанная зона повышенной нарушенности уже не может выполнять функции несущего конструктивного элемента. Эта зона, называемая зоной разгрузки, характеризуется тем, что в ее пределах порода испытывает меньшие напряжения, чем существующие до проведения выработки.

Зона разгрузки граничит с зоной повышенных напряжений или, как ее еще называют, зоной опорного давления. В этой зоне напряжения превышают уровень первоначального поля напряжений. Указанный уровень определяет переход от зоны повышенных напряжений к зоне первичных естественных напряжений, в пределах которой влияние выработки на напряженное состояние отсутствует.

Возможность выявления указанных зон ультразвуковыми методами базируется на том факте, что под влиянием сил горного давления в каждой из них, кроме зоны естественных напряжений, превалируют либо процессы разрушения и дезинтеграции горных пород (в зоне разгрузки), либо процессы их уплотнения и консолидации (в зоне опорного давления). В результате каждая из зон характеризуется своей степенью структурной поврежденности и однородности, которые отражаются на информативных параметрах ультразвукового контроля.

Как показывает проведенное авторами компьютерное моделирование и экспериментальные исследования, в наибольшей степени к изменениям поврежденности и степени однородности исследуемых участков, а значит, и их напряженно-деформированного состояния чувствителен коэффициент R взаимной корреляции двух шумовых ультразвуковых сигналов при условии, что они излучаются одним источником (излучающим акустическим преобразователем) и, кроме того, на них не влияют никакие декоррелирующие факторы, кроме связанных с действующими напряжениями, поврежденностью и однородностью горных пород. К таким факторам относятся, прежде всего, различие в базах прозвучивания между излучающим преобразователем и каждым из двух приемных преобразователей, а также различие контактных условий последних с массивом. Однако предлагаемая схема контроля обеспечивает равенство двух указанных баз контроля. Кроме того, предлагаемым способом предусмотрена операция увеличения силы прижима приемных преобразователей к стенке скважины до момента, когда прекращается изменение интервалов корреляции сигналов на их выходе. Это обеспечивает практически равные контактные условия указанных преобразователей, а значит, минимальное влияние этих условий на измеряемый коэффициент взаимной корреляции R.

Сказанное свидетельствует о наличии необходимых физических предпосылок для достижения предлагаемым способом поставленной задачи.

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород иллюстрируется фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, где на фиг. 1 представлена схема реализации способа, на фиг. 2 - зависимости интервалов τик принятых приемными акустическими преобразователями ультразвуковых сигналов от величин давления Р прижима этих преобразователей к стенке скважины, а на фиг. 3 - зависимость коэффициента R взаимной корреляции ультразвуковых сигналов на выходе приемных акустических преобразователей в функции от расстояния l центральной точки между ними (вдоль конкретной скважины) от контура выработки.

Схема, представленная на фиг. 1, включает: горную выработку 1 и пробуренные в ее стенке параллельные измерительные скважины 2 и 3; первый скважинный зонд 4 с размещенным в нем излучающим акустическим преобразователем 5, снабженным прижимной пневмосистемой 6, которая запитывается от пневмокомпрессора 7; излучающий акустический преобразователь 5, ось 8 основного лепестка диаграммы направленности которого ортогональна оси скважины 3, подключен к электрическому генератору 9 стационарного шума со средним равным нулю; второй скважинный зонд 10, размещенный в измерительной скважине 3 и содержащий симметрично расположенные относительно оси 8 основного лепестка диаграммы направленности излучающего преобразователя 5 первый приемный акустический преобразователь 11 и второй приемный акустический преобразователь 12. Первый приемный преобразователь 11 снабжен прижимной пневмосистемой 13, а второй приемный преобразователь - прижимной пневмосистемой 14, которые запитываются от пневмокомпрессора 7. Первый приемный акустический преобразователь 11 и второй приемный акустический преобразователь 12 подключены к соответствующим входам корреляционного анализатора 15.

Кривая 16 на фиг. 2 отражает зависимость интервала τик корреляции сигнала на выходе первого приемного акустического преобразователя 11 от прижимного давления Р на него, а кривая 17 - зависимость интервала τик корреляции сигнала на выходе второго приемного акустического преобразователя 12 от прижимного давления Р на этот преобразователь.

Кривая 18 на фиг. 3 отражает зависимость коэффициента R взаимной корреляции ультразвуковых сигналов на выходе приемных акустических преобразователей 11 и 12 в функции от расстояния l между контуром выработки 1 и глубиной расположения излучающего акустического преобразователя 5 в скважине 2.

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород в окрестности горной выработки реализуется следующим способом.

В стенке выработки 1 бурят первую измерительную скважину 2 и параллельно ей - вторую измерительную скважину 3. В скважине 2 вблизи ее устья размещают акустический зонд 4 с излучающим акустическим преобразователем 5, а в скважине 3 - акустический зонд 10 с приемными акустическими преобразователями 11 и 12. При этом излучающий акустический преобразователь 5 ориентируют так, чтобы ось 8 основного лепестка его диаграммы направленности была ортогональна оси скважины 3, а приемные акустические преобразователи 11 и 12 располагают симметрично относительно оси 8 основного лепестка диаграммы направленности излучающего акустического преобразователя 5.

Прижимные пневмосистемы 6, 13 и 14 подают избыточное давление воздуха от пневмокомпрессора 7 и, тем самым, обеспечивают надежные контактные условия излучающего акустического преобразователя 5 со стенкой скважины 2, а также приемных акустических преобразователей 11 и 12 - со стенкой скважины 3.

Излучающий акустический преобразователь 5 возбуждают шумовым стационарным электрическим сигналом со средним равным нулю от электрического генератора 9. Шумовые акустические сигналы, прошедшие исследуемые базы контроля, принимают приемными акустическими преобразователями 11 и 12 с резонансной частотой ƒ0 и полосой частот Δƒ≈0,1ƒ0.

Электрические шумовые акустические сигналы с выходов приемных акустических преобразователей 11 и 12 подают на соответствующие входы корреляционного анализатора 15, с помощью которого измеряют интервалы корреляции τик каждого из указанных сигналов и их коэффициент R взаимной корреляции. Одновременно с этими измерениями увеличивают силу прижима приемных акустических преобразователей 11 и 12 к стенкам скважины 3, повышая давление воздуха в прижимных пневмосистемах 13 и 14 с помощью пневмокомпрессора 7. Следствием этого будет улучшение контактных условий на границе акустических преобразователей 11 и 12 со стенкой скважины 3, приводящее к уменьшению декорреляции соответствующих шумовых акустических сигналов, а значит, и увеличению интервалов корреляций τик 16 и 17. В момент достижения давлением Р в прижимных системах 11 и 12 некоторого уровня Р* указанные выше контактные условия стабилизируются, о чем будет свидетельствовать прекращение роста измеряемых интервалов 16 корреляции τик сигнала с выхода приемного акустического преобразователя 11 и интервала 17 корреляции τик сигнала с выхода приемного акустического преобразователя 12. После достижения момента времени, когда Р=Р*, а зависимости τик=ƒ(Р) 16 и 17 прекращают свое увеличение, фиксируют измеренный корреляционным анализатором 15 коэффициент R взаимной корреляции на ближайшем к контуру выработки 1 участке. Далее, с помощью пневмокомпрессора 7 снижают давление в прижимных пневмосистемах 6, 13, 14 до нуля и с помощью штанг (на фиг. 1 условно не показаны) синхронно перемещают первый скважинный зонд 4 и второй скважинный зонд 10 вглубь массива с шагом Δl, например на 15 см. При этом на каждом шаге li проводят все упомянутые выше операции, получают значения Ri=ƒ(li), по совокупности которых строят график 18 R=ƒ(l), по которому судят о пространственном распределении напряжений в окрестности выработки 1. Для этого на графике 18 выделяют глубину l3, начиная с которой Rгp≈const, и эту глубину принимают за нижнюю границу первичных естественных напряжений. Глубины l1 и l3 (см. фиг. 3), в пределах которых R>Rгp, принимают соответственно за нижнюю и верхнюю границы зоны опорного давления. Максимальное значение напряжений в этой зоне находится на глубине l2, на которой имеет место максимум Rmax графика 18. Глубины от 0 до l1, для которых 0<R<Rгp, принимают за границы зоны разгрузки напряжений.

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород в окрестности горной выработки, включающий прозвучивание ультразвуковыми сигналами в виде стационарного шума с нулевым средним значением контролируемых участков массива, расположенных последовательно между параллельными скважинами по их глубине, измерение корреляционных характеристик принятых сигналов, по изменению которых с глубиной судят о напряженном состоянии массива, отличающийся тем, что прием ультразвуковых сигналов осуществляют двумя акустическими преобразователями, расположенными симметрично относительно оси основного лепестка диаграммы направленности излучающего акустического преобразователя, на каждом из контролируемых участков измеряют интервалы корреляции и коэффициент R взаимной корреляции сигналов на выходе приемных акустических преобразователей, одновременно увеличивают силу прижима этих преобразователей к стенке скважины до момента, когда возрастание измеряемых интервалов корреляции прекращается, фиксируют значение коэффициента взаимной корреляции после достижения указанного момента времени и строят график его зависимости от глубины участка, по которому судят о пространственном распределении напряжений в окрестности выработки, при этом глубину, начиная с которой коэффициент взаимной корреляции приобретает постоянное значение Rгp, принимают за границу зоны первичных естественных напряжений, глубины, при которых 0<R<Rгр, принимают за границы зоны разгрузки напряжений, а глубины, при которых R≥Rгр, принимают за границы зоны опорного давления, максимальное значение напряжений в которой соответствует глубине, где значение R максимально.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к механическим испытаниям горных пород при объемном сжатии в режиме жесткого нагружения, обеспечивающем контроль процесса деформирования образцов за пределом прочности.

Изобретение относится к горному делу, предназначено для осуществления контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород, в том числе имеющего блочную структуру, и может быть использовано для оценки и прогноза устойчивости горных выработок при производстве добычных работ.

Способ заключается в том, что управляюще-регистрирующий сервер регистрирует измерительные сигналы колебаний из установленных в прилегающих к лаве штреках трехмерных геофонных измерительных зондов, синхронно пространственно ориентированных во всех измерительных каналах и в синхронизированном временном интервале, а также в тесной корреляции с сигналами, информирующими о режиме работы и местоположении очистного комбайна в выработке лавы и на этой основе, при взаимодействии с преобразующим сервером, локализует сейсмические явления.

Изобретение относится к определению области распространения, размеров и геометрии трещин и систем трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва пласта, конкретно относится к способу и устройству для создания микросейсмических событий внутри трещин и систем трещин.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке карбонатных месторождений с целью комплексной подготовки для переработки минерального сырья.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения направления действия и значений главных напряжений в горном массиве, оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород, выявления местоположения зон повреждения пород и характера их распространения при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована для оценки качества железорудного материала при добыче с помощью горных погрузочных средств, преимущественно экскаваторов и фронтальных погрузчиков.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности, горных пород при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть использована для оценки напряженного состояния горных пород в породном массиве и различных сооружений, например плотин.

Изобретение относится к исследованию механических свойств горных пород. Технический результат заключается в упрощении процесса проведения измерения энергоемкости за счет возможности удаления фракций разрушенной горной породы посредством вращения перфорированного стакана.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения энергоемкости разрушения горных пород в скважинах, пробуренных из подземных горных выработок. Технический результат заключается в повышении точности определения энергоемкости разрушения горных пород, а также упрощении работы оператора при проведении исследований. Погружной измеритель энергоемкости разрушения горных пород включает гидроцилиндр, нагрузочный поршень со штоком, оснащенным индентором. При этом гидроцилиндр содержит промежуточный шток, соединенный с двумя поршнями: внешним и внутренним, которые разделяют гидроцилиндр на четыре полости: входную, среднюю, напорную и силовую. При этом средняя полость имеет выход в атмосферу через окно, в котором размещен толкатель, взаимодействующий с упором, расположенным на промежуточном штоке гидроцилиндра, и соединенный с подвижным клином, который имеет связь с корпусом гидроцилиндра посредством распорной пружины. Между напорной и силовой полостями обеспечена гидравлическая связь посредством канала. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для измерения раскрытия трещин при проведении геомеханического мониторинга. Способ включает бурение скважин и шпуров в подземных горных выработках. В скважину вводят измерительную наборную штангу с закрепленными на ее конце видеоэндоскопом и перспективной линейкой, укрепленной на расстоянии широкоугольного визуального угла захвата видеозрения видеоэндоскопа. Производят точную видеофиксацию положения трещин по глубине скважины и приблизительную ее ширину, местоположение обнаруженных в скважине трещин фиксируют по длине штанги, а видеоэндоскопом и перспективной линейкой определяют их приблизительную ширину, фиксируют их в журнале наблюдений, трещины классифицируют по ширине. Для каждого класса подбирают измерительный конус-щуп с определенным шагом измерительных нарезных ступеней и их диаметром. Конус-щуп, закрепленный на штанге, вводят в устье измеряемой трещины и по диаметру ступеней и их количеству, по глубине поместившихся в трещине, определяют ширину и глубину ее раскрытия. Проводят повторные циклы измерений по классификации ранее измеренных трещин и по изменениям ширины раскрытия трещин определяют динамику процессов деформирования породы горного массива. Устройство содержит измерительный щуп, выполненный в виде съемного конус-щупа, в котором выполнены монтажное отверстие для крепления к наборной измерительной штанге, а по образующей конуса нарезаны измерительные ступени, штанга выполнена в виде набора штанг с элементами сочленения друг с другом. Измерительные нарезные ступени конус-щупа выполнены с шагом по его оси по возрастанию от h=0.5 мм и с диаметрами ступеней от d=1 мм по ширине измеряемых трещин. На конце наборной штанги установлен видеоэндоскоп, а на расстоянии широкоугольного визуального угла захвата видеоэндоскопа прикреплена перспективная линейка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу определения напряженного состояния материалов, например горных пород. Технический результат заключается в повышении точности оценки напряженного состояния материалов, из которых состоит сооружение, и, соответственно, повышении надежности его эксплуатации. Способ включает испытание образцов до разрушения, при этом осуществляют изготовление образцов из монолитов исследуемого материала, проводят испытание их на одноосное растяжение, сжатие и в условиях объемного напряженного состояния. По этим данным строят паспорт прочности с огибающей предельных кругов напряжений Мора. Производят измерение величины шероховатости поверхности Rz магистральной трещины для каждого вида напряженного состояния породы, по которым строят номограмму изменения шероховатости Rz поверхности магистральной трещины разрушения материалов в зависимости от величины главных нормальных напряжений σн в зоне трещины разрушения. Затем отбирают образец из зоны магистральной трещины разрушения исследуемого элемента конструкции сооружения и в нем измеряют величину шероховатости Rz1 поверхности магистральной трещины разрушения, по которой, используя полученную номограмму, определяют величины максимальных нормальных напряжений σн.p. Определяют точку предельного состояния исследуемого материала, для чего на оси ординат паспорта прочности материала откладывают значение максимального нормального напряжения, действующего в зоне разрушения материала σн.р, и из этой точки проводят перпендикуляр до огибающей кругов напряжений Мора. Используя точку предельного состояния исследуемого материала, строят круг напряжений Мора для исследуемого образца разрушенного элемента конструкции и по нему определяют значения главных нормальных напряжений σ2p и σ1p и вид напряженного состояния материала, при котором произошло разрушение элемента сооружения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для измерения деформаций земной поверхности относится к области измерительной техники, в частности к методу измерения относительных перемещений двух точек на земной поверхности или отдельных участков инженерных и строительных сооружений, разнесенных на значительные расстояния, происходящих из-за воздействия природных и экзогенных процессов. Устройство для измерения деформаций земной поверхности состоит из троса 1, закрепленного за анкер 2, который, пройдя искривления трассы, через подвижный блок 3 попадает на вал 4 электродвигателя 5 с большим коэффициентом редукции и датчиком угла поворота вала. Двигатель закреплен на основании корпуса системы измерения 5 прибора. На вале двигателя 4 все время остается несколько витков троса, что обеспечивается приторможенной буферной катушкой 6 с достаточным запасом троса, обеспечивающим возможность измерений даже при значительных подвижках анкера. В систему введено приспособление для измерения силы натяжения троса 7, с помощью которого измеряется сила натяжения троса. Напряжение с приспособления для измерения силы натяжения троса 7 поступает на вход блока обработки сигнала 8, выход которого соединен с входом блока управления двигателем 9, где формируется сигнал разности между цифровым сигналом с приспособления для измерения силы натяжения троса и введенным в его память значением, отвечающим определенной пороговой величине силы F0 - заранее заданной небольшой силе натяжения. Выходы с блока 9 соединены соответственно с двигателем 5 и блоком 10 преобразования сигнала с блока управления двигателем в величину подвижек анкера. Вычисление значения подвижек анкера происходит в блоке 10 преобразования выходного сигнала с блока 9 в величину подвижек анкера. Для получения независимой информации о перемещениях анкера в измерительный тракт введен энкодер 11, соединенный с входом блока 12 преобразования сигнала с энкодера в величину подвижек анкера. Выходы блоков 10 и 12 соединены с входом блока сравнения сигналов 13, в котором на основе анализа данных о величинах деформаций и с учетом геологических особенностей объекта наблюдений делается заключение о степени опасности развивающихся процессов. Технический результат – повышение точности результатов измерений. 1 ил.

Изобретение относится к устройству для мониторинга и способу мониторинга отдельного слоя кровли в горной разработке на основе волоконной решетки. Технический результат заключается в повышении безопасности за счет более высокой эффективности мониторинга и точности измерений. Устройство для мониторинга отделительного слоя кровли на основе волоконной решетки содержит перпендикулярный измерительный ствол (1), установленный в пробуренном в кровле отверстии, и компоновочный кожух (19) компоновки оборудования, присоединенный снизу к перпендикулярному измерительному стволу (1). Установочные кронштейны (6) направляющего ролика и установочные кронштейны (7) ролика со стальной лентой симметрично установлены на верхнем участке компоновочного кожуха (19), и консольные балки (15) постоянной прочности симметрично установлены на нижнем участке. Натяжные пружины (16) установлены на противоположных концах консольных балок (15) постоянной прочности. Другие концы двух натяжных пружин (16) соединены со стальным проволочным канатом (3). Стальной проволочный канат (3) проходит через ролики (17) со стальной лентой и направляющие ролики (18), и проходит наружу из выводного отверстия (2) стального проволочного каната на вершине перпендикулярного измерительного ствола (1). Концевая головка стального проволочного каната (3) соединена с анкерной головкой (5). Волоконные решетки А (8) и волоконная решетка В (9) симметрично установлены на левых сторонах и правых сторонах консольных балок (15) постоянной прочности. Волоконные решетки А (8) и волоконные решетки В (9) выходят наружу из выводного отверстия (10) волокна, через одинаковое волокно (12) и соединены с соединителем (14) волокна. Также раскрыт способ мониторинга отделительного слоя кровли на основе волоконной решетки при производстве горных работ с применением устройства для мониторинга отделительного слоя кровли на основе волоконной решетки при производстве горных работ. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при контроле состояния пород кровли горных выработок. Технический результат заключается в упрощении измерений и конструкции реперной станции и возможности повторного ее использования. Извлекаемая глубинная реперная станция включает устьевую трубку, базовый и замковые реперы, связанные с индикаторами стальными тросиками. При этом устьевая трубка выполняется из оцинкованного пружинистого материала по диаметру шпура, имеет прорезь для удобства ввода ее в шпур, выступает на 50-70 мм из шпура на уровень крепления выработанного пространства в свету и является точкой отсчета смещения кровли для базового и замковых индикаторов. Базовый и замковые реперы выполняются из пружинной проволоки, свернутой в виде спиралей диаметром D=8-10 мм с разведенными концами длиной L=12-14 мм под углом α=145-155°, направленным в глубь шпура. При этом за нижнюю часть спиралей шарнирно крепятся несущие стальные тросики индикаторов смещения, удерживающих их на весу; а за верхнюю часть шарнирно закрепляются тросики для извлечения репера из шпура, нижние концы которых крепятся на соответствующих индикаторах смещения диаметрально противоположно несущим тросикам и имеют различную окраску. Индикаторы смещения выполняются из трубок, входящих друг в друга в последовательности расположения пластов, имеют мерные шкалы и на концах отверстия для выпуска и закрепления концов тросиков и регулирования положения индикатора относительно устьевой трубки. 2 ил.
Изобретение относится к ледоведению и ледотехнике и может быть использовано в ледовых исследованиях, в частности в районах добычи углеводородов на шельфе замерзающих морей. Технический результат заключается в определении глубины расположения нижней границы консолидированного слоя при бескерновом бурении. Согласно способу осуществляют тепловое электрическое бурение скважин во льду с записью на компьютер или логгер скорости бурения, одновременно с бурением производят отсос с края рабочей части нагревательной коронки талой воды, которая по шлангу подается на поверхность льда к месту нахождения оператора бурения. Оператор визуально контролирует наличие и интенсивность потока жидкости, фиксируя переход от воздушно-водяной смеси к постоянному потоку жидкости отметкой на компьютерной записи скорости бурения нажатием специальной кнопки. Сопоставляют зависимость скорости бурения с отметкой оператора о наличии постоянного потока воды с учетом времени прохода воды из скважины по шлангу до выхода из насоса, изменение скорости бурения, соответствующее переходу бура из плотного льда в рыхлый лед или пустоту, ближайшее к метке, определяют как выход бура из консолидированного слоя и фиксируют глубину расположения нижней границы консолидированного слоя. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для прогноза устойчивости и деформируемости массивов раздробленных скальных пород. Технический результат заключается в повышении эффективности и достоверности определения коэффициентов Пуассона и поперечной деформации фрагментов массива раздробленных скальных пород, а также сжимаемости пород в массиве. Устройство содержит каркас из боковых стенок, балок и стоек, соединенных в замкнутый контур, балку, установленную в центре каркаса, и нагрузочные механизмы. При этом нагрузочные механизмы выполнены в виде вертикальных и горизонтальных гидродомкратов с динамометрами, установленных с упором в балку, установленную в центре каркаса и стойку каркаса, соответственно, также оно снабжено пластиной, устанавливаемой горизонтально на поверхность массива раздробленных скальных пород и соединенной струнами с приборами регистрации вертикальных деформаций массива, тележкой, устанавливаемой на пластине с возможностью ее горизонтального перемещения, внутри которой закреплено компрессионное кольцо, со штампом. На штамп компрессионного кольца последовательно устанавливаются вторая горизонтальная пластина, вторая тележка на шарикоподшипниках, гидродомкрат и динамометр, соединенные с центральной балкой каркаса, при этом штамп соединен с приборами для регистрации его перемещений. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для теплового бурения скважин во льду и может быть использовано для исследования внутреннего строения ледников и нагромождений морского льда - торосов и стамух. Устройство содержит полый корпус в виде трубы, к верхнему концу которого присоединен буровой шланг, подводящий горячую воду к корпусу, к нижнему концу корпуса присоединена буровая коронка. Буровая коронка состоит из наконечника и вкладыша. Наконечник имеет небольшую параболическую заточку длиной около одного сантиметра снаружи и конусную расточку внутри. Вкладыш с осевым отверстием по всей длине имеет в нижней части конусную проточку снаружи и конусную проточку внутри, на наружной конусной поверхности вкладыша нарезаны прямоугольные пазы в виде резьбы. Наконечник с помощью резьбы присоединяется к корпусу. Вкладыш установлен в наконечник соосно. Конусная поверхность вкладыша входит в конусное отверстие наконечника так, чтобы их торцы находились на одном уровне заподлицо, при этом пазы на конической поверхности вкладыша образуют каналы для выпуска воды из коронки в виде расходящихся закрученных струй. Вкладыш прижат к наконечнику с помощью пружины, удерживаемой вкрученной внутрь верхней части наконечника гайкой, и имеет свободный ход перемещения вверх с увеличением зазора между его наружной конусной поверхностью и внутренней конусной поверхностью наконечника. Изобретение позволяет повысить чувствительность для определения положения границ и размеров пустот в ледяных нагромождениях при сохранении высокой скорости бурения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ледоведению и ледотехнике и может быть использовано в ледовых исследованиях, в частности в районах добычи углеводородов на шельфе замерзающих морей. Способ включает осуществление теплового электрического бурения скважин во льду. Одновременно с бурением производят отсос с края рабочей части нагревательной коронки талой воды, которая по шлангу подается на поверхность льда к измерителю солености, и запись на компьютер или логгер скорости бурения и солености талой воды в зависимости от глубины, при последующей обработке записей сопоставляют скорость бурения с соленостью талой воды с учетом времени прохода воды из скважины по шлангу до измерителя солености, и возрастание скорости бурения, соответствующее переходу бура из плотного льда в рыхлый лед или пустоту, ближайшее к резкому увеличению солености откачанной воды за счет большой разницы в соленостях расплава льда и морской воды, определяют как выход бура из консолидированного слоя и фиксируют глубину расположения его нижней границы. Технический результат заключается в создании способа определения расположения нижней границы консолидированного слоя.

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород предназначен для определения пространственного распределения напряжений в окрестности горной выработки и глубины максимума зоны опорного давления. Для этого осуществляют прозвучивание ультразвуковыми стационарными шумовыми сигналами со средним равным нулю участков массива, расположенных между параллельными скважинами по их глубине. Прием ультразвуковых сигналов осуществляют двумя акустическими преобразователями, которые на каждом из прозвучиваемых участков располагают симметрично относительно оси основного лепестка диаграммы направленности излучаемого акустического преобразователя. Измеряют интервалы корреляции и коэффициент взаимной корреляции сигналов с выходов приемных преобразователей, увеличивая силу их прижима к стенке скважины до момента прекращения возрастания измеренных интервалов корреляции. Фиксируют значения измеренного коэффициента взаимной корреляции после достижения указанного момента на каждом участке и строят график зависимости этого коэффициента от глубины. Глубину, начиная с которой коэффициент взаимной корреляции приобретает постоянное значение, принимают за границы зоны опорного давления, а глубину, начиная с которой коэффициент взаимной корреляции меньше указанного значения, принимают за границу зоны разгрузки напряжений. Глубина, на которой имеет место максимальное значение коэффициента взаимной корреляции, соответствует максимуму напряжений в зоне опорного давления. 3 ил.

Наверх