Устройство для измерения смещений горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и предназначено для измерения смещений массива горных пород вокруг выработок.

Известно устройство для измерения смещений горных пород, включающее набор реперов, закрепленных в скважине, и взаимодействующих с движками реостата, закрепленного в устье скважины, посредством тросиков 1.

Данное устройство характеризуется низкой надежностью из-за проскальзывания редеров в сква-жине-, а также значительной трудоемкостью установки его в скважине.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения смещений горных пород, включающее водонепроницаемый корпус с размещенным в нем Датчиком смещения, выполненным в виде токопроводящих элементов, .токосъемниками и проводниками 2.

Указанные реостатные датчики при попадании на них влаги изменяют свои показания. Кроме того, установка устройства в скважине весьма трудоемка.

Целью изобретения является повыщение надежности работы устройства и сокращение трудоемкости и установки его в скважине.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения смещений горных пород, включающем водонепроницаемый корпус с размещенным в нем датчиком смещения, выполненным в виде токопроводящих элементов, токоприемниками и проводниками, токопроводящий элемент выполнен из упругоэластичного материала, в котором размещены токосъемники, а подводящие проводники выполнены из упругоэластичного материала с более низким удельным сопротивлением, чем у токопроводящих элементов, при этом корпус устройства выполнен из диэлектрического упругоэластичного материала, причем его наружная поверхность имеет щероховатость, а внутренняя охватывает токопроводящий элемент и проводники без возможности проскальзывания.

На фиг. 1 показано устройство, размещенное в скважине; на фиг. 2 - скважина с устройством, поперечный разрез.

Устройство состоит из токопроводящего элемента 1 с высоким удельным сопротивлением, выполненного из упругоэластичного токопроводящего материала, например соединение графита, углена с пластифицированным компаундом (токопроводящие резины, синтетика, пластмассы и т.д.). В токопроводящий элемент на заданном расстояпии друг от друга запрессованы токосъемники 2, соединенные с подводящими проводниками 3. Проводники так же, как и токопроводящий элемент выполнены из упругоэластичного материала, не имеющего более низкое удельное сопротивление, например.

соединение металлического порощка (серебра, низкоомных сплавов меди и т.п.) jc пластифицированным компаундом. Для предохранения токопроводящего элемента и подводящих проводников 3 от влаги, чтобы исключить от нее погрещности в измерениях, токопроводящий элемент и проводники покрыты оболочкой 4 из того же упругоэластичного компаунда, но без присутствия токопроводящих материалов. Наружная поверхность оболочки делается щероховатой, например, покрыта кварцевым песком по технологии изготовления наждачной бумаги, а внутренняя имеет спаянный контакт с элементом 1 и проводниками 3, проскальзывас ние здесь не допускается.

Сопротивление токопроводящего ..емента 1 принимается такой величины, чтобы обеспечивалась требуемая чувствительность устройства, а его допустимые деформации зависят от необходимых пределов измере0 НИИ. Расстояние между токосъемниками 2 задается условиями эксперимента, т.е. на каких промежутках от выработки следует измерять смещение пород. Практически информацию можно получить по всей длине скважины при довольно частой установке токосъемников 2.

Измерительное устройство готовят предварительно на требуемую длину. К токосъемникам 2 токопроводящего элемента I подсоединяют проводники 3 и места соеди0 нений изолируют. Производят тарировку устройства, т.е. определяют изменение сопротивления между токосъемниками 2 при удлинении элемента 1.

Монтаж в скважине осуществляют сле5 дующим образом.- Соединяют конец устройства с репером любой конструкции и при помощи щтанги вводят его в скважину. В забое скважины репер раскрепляют, а штангу извлекают. Производят натяжение устQ ройства до величины деформации токопроводящего элемента, не превышающей 30% от предельных деформаций его материала. Это позволяет фиксировать как деформации сжатия, так и растяжения пород. Затем скважину заполняют шприц-бетоном расчет5 ной прочности, обеспечивая надежный контакт устройства со стенками скважины. Благодаря шероховатой поверхности устройство имеет хорошее сцепление с бетоном. После схватывания бетона производят снятие отсчетов между токосъемниками 2, кото рые принимаются за начальные.

Механизм работы устройства заключается в следующем. В процессе эксплуатации вокруг выработки развивается зона неупругих деформаций и породы начинают смещаться. Переход пород в предельное состояние по длине скважины вызывает также деформацию бетона в местах образования трещин, а заодно и участков токопроводящего элемента 1. Изменение сечения токопроводящего элемента на участках деформированИя приведет к изменению его омического сопротивления между токосъемниками 2, которое будет зафиксировано измерительной аппаратурой, -например мостом сопротивлений. Поскольку устройство было предварительно растянуто, то при деформациях сжатия фиксируют уменьшение сопротивления токопроводящего элемента 1, а при деформациях растяжения - увеличение сопротивления. Надежное сцепление устройства с бетоном, а заодно и с породами, обеспечивает растяжение или сжатие токопроводящего элемента только на участках появления трещин. Растяжение или сжатие подводящих проводников 3 не внесет ощибки

в измерение, так как они выполнены из материала с более низким удельным сопротивлением на несколько порядков ниже, чем сопротивление токопроводящего элемента 1, и, кроме того, предварительная тарировка позволяет в случае необходимости ввести соответствующую поправку на их деформирование.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства для измерения смещений горных пород по сравнению с базовым вариантом, заключается в снижении трудоемкости установки устройства, стоимости его изготовления, а также в повышении надежности работы, что дает уменьшение необходимого количества замерных станций.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СМЕЩЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД, вклю чающее водонепроницаемый корпус с размещенным в нем датчиком смещения, выполненным в виде токопроводящих элементов, токосъемниками,, и проводниками, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности работы устройства и снижения трудоемкости установки его в скважине, токопроводящий элемент выполнен из упругоэластичного материала, в котором размещены токосъемники, а проводники выполнены из упругоэластичного материала с более низким удельным сопротивлением, чем у токопроводящих элементов, при этом корпус устройства выполнен из диэлектрического упругоэластичного материала, причем его наружная поверхность имеет щероховатость, а внутренняя охватывает токопроводящий элемент и проводники без возможности проскальзывания.