Способ определения динамики процессов деформирования породы горного массива и устройство для его реализации

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 горному делу и может быть использовано для измерения раскрытия трещин при проведении геомеханического мониторинга с целью оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород, определения ширины раскрытия трещин и динамики их развития.

Известен способ измерения зияния трещин, включающий выбор участка обнаженной поверхности трещиноватого грунтового массива, направлений линий измерения и измерения зияний (раскрытия) трещин перпендикулярно стенкам трещин по выявленным системам трещин различными измерительными устройствами [Нейштадт Л.И. Методы инженерно-геологического изучения трещиноватости горных пород. М.: "Энергия", 1969, стр. 151-153].

Данный способ позволяет исследовать горный массив только на поверхностях обнажений. Недостатком также является низкая точность и ограниченность области измерений.

Известен способ измерения ширины раскрытия трещин в массиве, основанный на сравнении электрических параметров трещиноватых и нетрещиноватых участков массива горных пород, при этом измеряют диэлектрическую проницаемость массива пород путем пропускания переменного электрического тока между электродами, помещенными в скважины, пробуренные на равных расстояниях одна от другой, и разность фаз при прохождении электрического тока через трещиноватый и нетрещиноватый участки массива, по которой судят о ширине раскрытия трещин в массиве [Авторское свидетельство СССР №1102948, М.Кл. Е21С 39/00, от 21.12.1982].

Недостатками данного способа являются сложность его осуществления, недостаточная точность и сложность интерпретации результатов измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения зияний трещин, заключающийся в выборе участка обнаженной поверхности трещиноватого грунтового массива, направлении линий измерения и измерении зияний (раскрытия) трещин перпендикулярно стенкам трещин по выявленным системам трещин различными измерительными устройствами. При этом при выборе участка измерений зияния трещин в грунтовом массиве определяют его структурное положение в общей иерархической системе раздробленности земной коры и область, на которую распространяют полученные результаты измерений, непосредственно перед измерениями естественную поверхность обнажения подвергают механической зачистке с оборкой, водной или воздушной обработкой, очищая трещины от загрязняющего заполнителя, выбирают несколько параллельных линий измерений вкрест простирания трещин по выявленным системам с учетом их изменчивости, а измерения зияний выполняют съемными клиновидными щупами, в том числе усеченным, с углом 5°, шириной по простиранию 2 см и с шипом, одной скошенной плоскостью клина, на которой расположена шкала с ценой деления 1 мм, соответствующей 0,1 мм зияния трещины, и магнитом и другой плоскостью, перпендикулярной боковому торцу корпуса, оборудованного рукояткой и пазом под шип съемного щупа [Патент РФ №2165592, М.Кл. G01B 3/30, E02D 1/00, от 02.07.1998 (прототип)].

Недостатком данного способа является ограниченность его применения и невозможность измерения раскрытия трещин непосредственно в массиве горных пород.

Технической задачей изобретения является повышение точности и оперативности регионального и локального прогноза трещиноватости массива горных пород при оценке напряженно-деформированного состояния массива горных пород.

Указанная цель достигается путем бурения скважин и шпуров в подземных горных выработках, обследования скважины с применением закрепленных на направляющей наборной штанге видеоэндоскопа с перспективной линейкой и съемного измерительного зонда, выполненного в виде щупов с различными шагами и диаметрами измерительных ступеней, фиксацией местоположения в скважине трещин и введением выбранного измерительного щупа с выбранным шагом и диаметром измерительных ступеней в устье измеряемых трещин и по количеству ступеней щупа, вошедших в трещину, определяют ширину и глубину ее раскрытия, а при проведении следующих циклов измерений определяют изменения ширины раскрытия трещин, что свидетельствует о динамике процессов деформирования породного массива.

В устройство, реализующее данный способ, дополнительно введена наборная штанга, выполненная с возможностью наращивания по длине скважины, видеоэндоскоп, прикрепленный к штанге, и металлический съемный измерительный щуп, выполненный в виде съемного конуса с монтажным отверстием для крепления к направляющей штанге, при этом измерительные ступени щупа выполнены нарезными с шагом по оси щупа от h=0.5 мм и более, и диаметром ступеней щупа по возрастающей от d=1 мм до величины измеряемой трещины. При этом для измерений трещин разной ширины и глубины измерительные щупы выполняют в виде съемных конусов с отверстием и измерительными нарезными ступенями с разным шагом h и диаметром d и помещают их в отдельную кассету.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 и Фиг. 2 показано устройство измерительного щупа для измерения ширины раскрытия трещин, на Фиг. 3 показана фотография устройства в рабочем состоянии, на Фиг. 4 приведена фотография измерения в скважине металлическим съемным измерительным щупом, выполненная видеоэндоскопом, прикрепленным к штанге, на Фиг. 5 показан видеоэндоскоп с перспективной линейкой, установленный на конце измерительной наборной штанги.

Устройство содержит металлический измерительный щуп, выполненный в виде конуса -1 (конус-щуп), в конус-щупе - 1 выполнены монтажное отверстие - 2 для крепления к наборной измерительной штанге и измерительные нарезные ступени - 3 (ступени). Измерительная наборная штанга - 4 (штанга) выполнена в виде набора штанг - 4 с элементами сочленения друг с другом. Измерительные нарезные ступени - 3 конус-щупа - 1 выполнены с шагом по его оси по возрастанию от h=0.5 мм и с диаметрами ступеней - 3 от d=1 мм по ширине измеряемых трещин. Количество измерительных конус-щупов - 1 зависит от трещиноватости изучаемого массива горных пород и разнообразия трещин по ширине и глубине, при этом сами щупы помещаются в кассету (на чертежах не показана). На конце измерительной наборной штанги - 4 установлен видеоэндоскоп - 5, а на расстоянии широкоугольного визуального угла захвата (видеозрения) видеоэндоскопа - 5 прикреплена перспективная линейка - 6.

Способ реализуется следующим образом.

При ведении горных работ в массивах с признаками действия высоких тектонических напряжений для оценки напряженно-деформированного состояния в горных выработках бурятся шпуры или скважины вглубь массива. В скважину вводят измерительную наборную штангу - 4 с закрепленными на ее конце видеоэндоскопом - 5 и перспективной линейкой - 6, укрепленной на расстоянии широкоугольного визуального угла захвата видеозрения видеоэндоскопа – 5, позволяющего осуществлять точную фото- или видеофиксацию положения трещин по глубине скважины и приблизительную ее ширину. Местоположение обнаруженных в скважине трещин фиксируют по длине штанги - 4, а видеоэндоскопом - 5 и перспективной линейкой - 6 определяют их приблизительную ширину, что и фиксируют в журнале наблюдений. Трещины классифицируют по их ширине и для каждого класса подбирают из кассеты измерительный конус-щуп - 1 с определенным шагом измерительных нарезных ступеней - 3 и их диаметром. Измерительный конус-щуп - 1, закрепленный на штанге - 4, устанавливают в устье измеряемой трещины (Фиг. 3, 4) и по диаметру ступеней - 3 и их количеству, по глубине поместившихся в трещине (для контроля), определяют ширину и глубину ее раскрытия.

Таким образом, путем бурения скважин и шпуров в подземных горных выработках обследуют скважины, применяя закрепленные на штанге - 4 видеоэндоскоп - 5 с перспективной линейкой - 6, фиксируют местоположения трещин в скважине и классифицируют их, а введением измерительного конус-щупа - 1 в устье этих трещин, по количеству ступеней щупа, введенных в трещину, определяют ширину и глубину ее раскрытия. Далее проводят повторные циклы измерений по ранее измеренным трещинам и по изменениям ширины их раскрытия определяют динамику процессов деформирования породы горного массива.

Так как трещины растяжения образуются в плоскостях, по направлению действия максимальных главных напряжений, то по результатам измерений составляют планы картирования измеренных трещин в массиве, и регистрируются процессы раскрытия трещин (увеличение зияния).

Каждый последующий цикл измерений позволяет оценивать изменение ширины раскрытия трещин, что свидетельствует о динамике процессов деформирования породного массива при ведении горных работ и позволяет прогнозировать геомеханические процессы для данных условий.

Устройство работает следующим образом.

Для оценки напряженно-деформированного состояния в горных выработках бурятся скважины (или шпуры) вглубь массива. В скважину вводят наборную штангу - 4, выполненную с возможностью наращивания по длине, с прикрепленными на конце видеоэндоскопом - 5 и перспективной линейкой – 6, укрепленной на расстоянии широкоугольного визуального угла захвата видеозрения видеоэндоскопа - 5. Производят фото- или видеофиксацию положения трещин по глубине скважины по количеству и длине набора штанг. Приблизительную ширину трещин определяют видеофиксацией по перспективной линейке - 6. Полученные результаты фиксируют в журнале наблюдений. Трещины классифицируют по их ширине и для каждого класса подбирают из кассеты измерительный конус-щуп - 1 с определенным шагом измерительных нарезных ступеней - 3 и их диаметром. Конус-щуп - 1 закрепляют на конце штанги - 4, устанавливают в устье измеряемых трещин и по диаметру ступеней - 3 и количеству, поместившихся в трещине по глубине (для контроля), определяют ширину и глубину ее раскрытия. При выборе конус-щупа - 1 учитывается шаг ступеней - 3 по его оси по возрастанию от h=0.5 мм и с диаметрами ступеней - 3 от d=1 мм с учетом ширины измеряемых трещин, определяя ширину раскрытия трещин и динамику их развития.

Для измерений трещин с различной шириной и глубиной измерительные конус-щупы - 1 выполняют в виде набора съемных конусов (конус-щупов - 1) со ступенями - 3 с разным шагом h и диаметром d и помещают в отдельную кассету.

Таким образом, способ и устройство, его реализующее, позволяют оперативно оценивать напряженно-деформированное состояние внутри массива горных пород на участках большой протяженности и объемов, прогнозировать и контролировать развитие геомеханических процессов при освоении недр путем определения ширины раскрытия трещин и динамики их развития.

1. Способ определения динамики процессов деформирования породы горного массива, включающий измерение ширины раскрытия трещин, заключающийся в выборе участка обнаженной поверхности трещиноватого грунтового массива, направлении линий измерения и измерении зияний (раскрытия) трещин перпендикулярно стенкам трещин, отличающийся тем, что бурятся шпуры или скважины вглубь массива, 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 и для каждого класса подбирают из кассеты 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, для контроля, 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, по результатам измерений составляют планы картирования измеренных трещин в массиве, и регистрируются процессы раскрытия трещин (увеличение зияния), а по динамике процессов деформирования породного массива при ведении горных работ прогнозируют геомеханические процессы для данных условий.

2. Устройство для определения динамики процессов деформирования породы горного массива, содержащее съемный клиновидный измерительный щуп с усеченным углом 5°, шириной по простиранию 2 см с шипом и одной скошенной плоскостью клина со шкалой с ценой деления 1 мм, отличающееся тем, что содержит измерительный щуп, выполненный в виде съемного конус-щупа, в котором выполнено 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, а 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 (видеозрения) видеоэндоскопа прикреплена перспективная линейка.

3. Устройство для определения динамики процессов деформирования породы горного массива по п. 2, отличающееся тем, что для измерений трещин с различной шириной и глубиной измерительные конус-щупы выполнены в виде нескольких съемных конусов с измерительными ступенями с разным шагом h и диаметром d и помещены в отдельную кассету.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения энергоемкости разрушения горных пород в скважинах, пробуренных из подземных горных выработок.

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород предназначен для определения пространственного распределения напряжений в окрестности горной выработки и глубины максимума зоны опорного давления.

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.

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.

Изобретения относятся к исследованию материалов путем определения их физических свойств и могут быть использованы для статического и динамического сжатия образцов горных пород и определения совокупности физических величин, характеризующих начальную стадию процесса их разрушения, например спектра упругих колебаний от образования микротрещин. Сущность: осуществляют размещение на наковальне образца, воздействие на него падающим грузом с известной начальной энергией, прием импульсов акустических сигналов, возникающих при разрушении образца. Образец по направлению падающего груза предварительно сжимают статическим усилием. Начальную энергию падающего груза увеличивают от нулевого значения до возникновения в образце микротрещин, что фиксируют по частотному спектру импульсов акустических сигналов. Образец сжимают статическим усилием во всем диапазоне его устойчивости к разрушению. Устройство содержит станину, направляющую в виде трубы с возможностью поворота, ударный элемент с механизмом приведения его в движение, расположенный в полости трубы. Станина выполнена в виде стакана с окнами для установки образца и радиальным отверстием, в котором закреплена трубка с внутренней резьбой, куда вкручен винт с рукояткой. Стакан связан резьбовым соединением с трубой, в конец которой со стороны резьбового соединения вставлена пробка с возможностью ограниченного продольного перемещения. В стакане между окон и радиальным отверстием размещен поршень. Между поршнем и дном стакана и в трубку подано пластичное вещество. Имеются датчик давления пластичного вещества и система определения совокупности физических величин, характеризующих процесс разрушения горной породы, например спектра упругих колебаний от возникающих микротрещин. Технический результат: возможность воздействия на горную породу совокупностью статических и динамических нагрузок до возникновения микротрещин и фиксации их появления по спектру упругих колебаний, а также в повышении эффективности устройства за счет расширения его возможностей на статическое сжатие горной породы, прием и обработку упругих колебаний. 2 н.п. ф-лы, 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 повышении точности определения границы льда и грунта при бурении. В процессе теплового бурения стамух производится запись на компьютер скорости бурения и прозрачности талой воды вблизи забоя. Как только термобур проходит сквозь лед в грунт, прозрачность ее резко уменьшится. При последующей обработке этих данных на компьютере сопоставляется зависимость скорости бурения от глубины с прозрачностью талой воды. Глубина, на которой произошло уменьшение прозрачности талой воды, соответствующее переходу бура из льда в грунт, определяется как глубина расположения границы льда и грунта.

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 h0.5 мм и с диаметрами ступеней от d1 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.

Наверх