Способ установки измерительных датчиков для измерения напряженно-деформированного состояния массива Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в горной промышленности для установки датчиков при контроле изменения напряженного состояния, степени удароопасности и выбросоопасности горного массива, для определения величины коэффициента концентраций напряжений и напряженного состояния строительных объектов, а также для контроля устойчивости бортов карьеров и целиков. Известны способы установки датчиков для измерения напряженно-деформированного состояния массива, основанные на распоре датчиков в скважине с помощью различных устройств 1. Указанные способы характеризуются недостаточной точностью установки датчиков, приводящей к ошибкам измерений. Известен способ установки измерительных датчиков для измерения напряженнодеформированного состояния массива, включающий подачу твердеющей смеси в скважину, пробуренную на исследуемом участке массива, и отверждение смеси 2. Недостаток данного способа заключается в сложности правильной установки датчика и невозможности достижения надежного контакта датчика со стенками скважины, что приводит к низкой точности измерений. Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу установки измерительных датчиков для измерения напряженно-деформированного состояния массива, включающему подачу твердеющей смеси в свижину, пробуренную на исследуемом участке массива, и отверждение смеси, в качестве твердеющей смеси используют жидкую электропроводную резиновую смесь, подвергают ее в скважине низкотемпературной вулканизации, а после отверждения смеси используют ее как датчик деформаций. На чертеже изображен датчик после установки его в скважине. Способ осуществляется следующим образом. Место установки датчика в скважине защлифовывают специальными коронками, затем для задания базы измерений туда вводят металлическую трубку с отверстиями, имеющую на концах круглые пластинки 1, к которым припаяны измерительные провода 2 (см. фиг. 1). Одновременно в скважину вводят затвор, который распирается там с помощью сжатого воздуха. Через металлическую трубку, расположенную в центре затвора (она же используется и в качестве досыльника для трубки, задающей базу измерений, и имеет резьбу на конце для соединения), в место установки датчика подают под давлением с помощью насоса или шприца жидкую электропроводную резиновую смесь и подвергают ее низкотемпературной вулканизации в скважине. После отверждения резиновой смеси 3 затвор извлекают из скважины, выпустив из него сжатый воздух. К измерительным проводам подключают измерительный прибор 4 (мост постоянного тока или омметр) и измеряют электрическое сопротивление установленного таким образом в скважине датчика. По изменению его электросопротивления во времени определяют изменение напряженного состояния горного массива или строительного объекта на выбранной глубине заложения от кромки забоя, выработки или обнажения, а на удароопасных пластах или рудах - степень удароопасности, на выбросоопасных пластах - степень выбросоопасности. Перед проведением измерений в шахтных условиях для определения уровня изменения напряженного состояния производят испытания датчиков, выполненных подобным образом в лабораторных условиях. Причем крупногабаритные образцы с завулканизированными в них датчиками нагружают на специальных установках, повзоляющих создать осевые и радиальные напряжения различной величины, близкие к тем, что имеют место в натурных условиях. Чтобы иметь более полное представление о происходящих изменениях напряженного состояния массива или объекта в натурных условиях, бурят ряд скважин, в которые на различной глубине устанавливают предложенным способом датчики и производят измерения их электросопротивления, которое изменяется в зависимости от деформаций скважин, вызванных изменениями величины горного давления: с ростом давления сопротивление электропроводной смеси увеличивается, а затем при напряжениях, близких к разрушающим, - уменьшается. При изменении состава электропроводной резиновой смеси можно изменять ее электросопротивление, жесткость и другие параметры в сторону увеличения или уменьщения, что позволяет контролировать изменение напряженного состояния горного массива в широком прочностном диапазоне горных пород. Это позволит значительно расширить область применения способа. Точность и достоверность измерений увеличиваются за счет максимальной площади соприкосновений отвержденной электропроводной резиновой смеси со стенками скважин и точного повторения их формы, т. е. не происходит потери определенного процента деформаций скважин благодаря надежному контакту смеси с их стенками. Предложенный способ установки датчиков обеспечивает стабильные измерения в

производственных условиях в течение дли-горных породах. Диаметр скважины может

те тьного времени, имеет высокую чувстви- быть любой, стоимость проведения измеретельность при работе в мягких и крепкихний невысокая.

1105646

СПОСОБ УСТАНОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА, включающий подачу твердеющей смеси в скважину, пробуренную на исследуемом участке массива, и отверждение смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве твердеюш,ей смеси используют жидкую электропроводную резиновую смесь, подвергают ее в скважине низкотемпературной вулканизации, а после отверждения смеси используют ее как датчик деформаций. (Л 01 Oi О5