Устройство для определения деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования напряженного состояния и деформационных свойств массива горных пород.

Известно устройство для определения деформаций стенок скважины и напряжений в горных породах, содержащее съемный цилиндрический корпус, фигурный стержень с фланцами и эластичные измерительные камеры l

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная невозможностью создания в измерительных- камерах высокого давления.

Известно также устройство для определения деформационных свойств и естественных напряжений массива горных пород, содержащее фигурный стержень с пазами и выступами и установленный на стержне съемный цилиндрический корпус, выполненный в виде нескольких секторных пуансонов, именяцих продольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные измерительно-силовые камеры 2,

Однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности измерений в скважине обычного качества, так как при измерениях в скважинах с неровными стенками пуансоны контактируют с массивом в отдельных точках, что ведет к значительным ошибкам при определении параметров массива.

Цель изобретения - повышение точности измерений в скважинах обычного качества.

Указанная цельдостигается тем, НТО в устройстве для определения деформационных свойств и естественных напряжений массива горних пород, содержащем фигурный стержень с пазами и выступами и установленный на стержне съемный цилиндрический корпус, состоящий из нескольких секторных пуансонов, имеющих продольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные измерительно-силовые камеры, пуансоны выполнены секционными по длине устройства и снабжены проклешками из пластичного материала, жестко прикрепленными к наружным поверхностям.

Кроме того, длина секций равна 0,2-0,5 диаметра корпуса.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, размещенное в скважине обычного качества; на фиг. 2 - раэрез А-А на фиг. i; на фиг. 3 - узел

, на фиг. 2 (в рабочем положении) , .на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2 (прокладка выполнена без разделения на секции).

Устройство состоит из фигурного стержня 1, корпуса, образованного несколькими пуансонами 2, разделенными по длине на секции 3, эластичных измерительно-силовых камер 4, расположенных в полостях, образованных продольными пазами в стержне 1 и пуансонах .2. При этом концы камер 4 герметизованы штуцерами 5 в обоймах 6, жестко скрепленных со стержнем 1. Между камерой 4 и пуансоном 2 имеется прокладка 7 из листового упругого материала (сталь, бронза), Кроме того, каждый пуансон снаружи покрыт прокладкой 8 из пластичного материала (свинец) толщиной 1-3 мм. Пуансон может быть выполнен с несколькими прокладками, покрывающими 1 каждую секцию отдельно.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают устройство на заданное расстояние от устья скважины, через штуцеры 5 подают рабочую жидкость (минеральное масло, водномасляная эмульсия) в камеры4, которые, увеличиваясь в объеме, плотно прижимают секции 3 к стенкам скважины, после чего давление в камерах 4 поднимают до уровня 3-4 МПа, при котором свинцовые проклгщки 8, деформируясь, обеспечивают контакт по всей площади секций 3. Затем, если определяют естественные напряжения, гидросистему герметизируют и наблюдают по манометру (не показан за изменением давления в камере в течение двух-трех суток. Если определяют деформационные характеристики массива (модуль деформации и коэффициент Пуансона), то поочередно в одной из противоположной камер 4 поднимают давление несколькими ступенями до максимально ВОЗМОЖНОГО для данной породы или модификации устройства, , фиксируя изменение объема всех пар, и по ним определяют указанные параметры. Прокладка 7 необходима для защиты камер 4 от вытекания между секциями пуансонов 2 или между ними и стержнем 1.

Описанное устройство позволяет использовать стандартные буровые скважины без дополнительной обработки и повышает точность измерений в таких скважинах, расширяет область применения устройства на породы, в которых невозможно пробурить скважины с гладкими стенками.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД/ содержащее фигурный стержень и установленный на стержне съемный цилиндрический корпус, состоящий из нескольких пуансонов, имеющих ipoдольные пазы, образующие с пазами на стержне полости, в которых размещены эластичные камеры, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений, пуансоны выполнены секционными по длине устройства и снабжены прокладками из пластичного материала, жестко прикрепленными к их наружным поверхностям. 2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что длина секций равна 0,2-0,5 диаметра корпуса. (П 4 М