Устройство для измерения смещений глубинных реперов Советский патент 1986 года по МПК G01C15/04 

f 1 Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения деформации горных пород с помощью глубинных реперов. Целью изобретения является повышение точности и надежности измере.На фиг.1 показано устройство для измерения смещений глубинных реперов в нисходящей вертиклаьной скважи не, общий вид; на фиг.2 и 3 - то же для вертикальной восходящей и горизонтальной скважин соответственно. Устройство состоит из следующих основных частей: рычаг I опирается на трехгранную призму 2, жестко скрепленную со штангой 3, которая в свою очередь закреплена на фланце 4 обсадной трубы 5, закрепленной в устье скважины 6. Все измерения фактически выполняются по отношению к опорной грани призмы 2, которая слу.жит неподвижным репером и по отношению к которой и измеряются смещения подвижных реперов, закрепленных в скважине (не показаны). На длинном плече рычага 1 жестко закреплен постоянньй груз 7, а короткое плечо рычага опирается на подвижную трехгранную призму 8, которая может параллельно самой себе перемещаться в серьге 9, являющейся основным элементом измерителя линейных перемещений. . Для фиксации положения призмы 8 в верхнем пальце 10 серьги 9 вьтолнено резьбовое отверстие 1I с микро метрическим винтом 12, который фиксирует положение призмы 8 и передает нагрузку от рычага 1 серьге 9, на противоположный палец 13 которой опирается призма 14, скрепленная с телескопической штангой 15. К друго концу телескопической штанги прикреплены гибкие тяги 16 от глубинных реперов. Конструкция телескопической штанги предусматривает фиксированную калиброванную раздвижку. Для этого во внутренней штанге через равные интервалы выполнены отверстия 17, которые совмещены с отверстием во внешней штанге и фиксируются специальной шпилькой 18. Меж ду измерениями трехгранные призмы 1 число которых соответствует количес ву подвижных реперов, закрепленных в скважине, отсоединяются от телескопической штанги 15 и удерживаютс 7 ргрышкой-ловителем 20, в которой сделаны радиальные прорези Для удержания призмы и гибких тяг в разгруженном состоянии, и центральное отверстие для пропуска тяги во время измерения. Размеры всех отверстий в крьшке-ловителе меньше размеров призмы 19, но центральное отверстие существенно больше диаметра тяги, а ширина радиальных прорезей немногим больгае диаметра тяги. На специальном кронштейне 21 верхнего пальца 10 серьги 9 жестко закреплен стандартный микрометр 22, шток 23 которого перпендикулярен пальцу 10, а на верхней части микрометрического винта I2 закреплена вторая губка 24 микрометра 22. Микрометром измеряется расстояние между верхним пальцем 10 серьги 9 и губкой 24 микрометра при неизменном положении рычага 1, которое обеспечивается цилиндрическим уровнем 25, закрепленным на рычаге 1. При необходимости измерения смещения реперов, расположенных в вертикальной восходящей скважине (фиг.2), устройство не претерпевает принципиальных изменений. Только рычаг 2 натягивающий проволоки, превращается из рычага первого рода в. рычаг второго рода, т.е. короткое плечо рычага 1 упирается на опорную призму 2, а центральная призма рычага - на подвижную трехгранную призму 8 . При измерении смещений глубинных реперов в горизонтальных (наклонных) скважинах (фиг.З) рычаг выполняется изогнутым под углом, равным углу наклона скважины, а биссектриса угла упорной призмы 2 направлена под углом, равным углу равнодействия массовых сил рычага и силы натяжения проволоки. Исходя из изложенного, угол отклонения биссектрисы угла трехгранной призмы от вертикали (зенитное расстояние) равен р arctg --где Р - вес рычага в снаряженном состоянии, кН; F - усилие натяжения проволоки, кН. Цпя наклниных чкнажин . исходя из TLX же посылок J зенитное расстояние биссектрисы угла призмы находится из решения соответствующего треугол ника сил. Шарнирные соединения между рычагом 1 и призмами 2 и 8 и между серь гой 9 и призмой I1 выполнены по типу шарнирных соединений, применяемых во всех типах весов, из высокопрочных сплавов, исключаюш,их к смя тие и видимый износ Б течение всего времени производства наблюдений. Выполнение измерений смещений глубинных реперов осуществляется следующим образом. Глубинные реперы закрепляются на нужных расстояниях от устья скважины и гибкие тяги от них выводятся наружу. После этого на фланец обсад ной трубы монтируется и закрепляетс патрубок с фланцем и закрепленной на нем опорой призмой 2 и крышкойловителем 20, к свободным концам тяг прикрепляются призмы 19. Длины тяг устанавливаются с таким расчетом, чтобы телескопическая штанга и подвижная призма находились в среднем положении, если неизвес.т но направление перемещений репе ров, или в одном из крайних положений, если направление перемещения подвижных реперов (знак измен ния длины интервалов) известно. Тяга 6 совместно с телескопичес кой штангой 12 и трехгранная призма 14 составляют постоянную, точнее изменяемую на заранее известную с достаточной точностью, величину, дл чего телескопическая штанга калибруется при всех ее -возможных положе ниях. Величина мерной базы остается постоянной в течении всего времени из мерений существования наблюдательной станции. После окончания монтажа на призму 14 одного из реперов (первого) надевается серьга 9, на упорную при му 2 устанавливается рычаг 1, корот кий конец которого продевается чере серьгу 9 и соединяется с подвижной призмой 8. После этого микрометрическим в-интом 12 уровень на рычаге приводится в среднее положение и ми рометром 22 измеряется расстояние между верхним пальцем серьги и верхом микрометрического винта. Такая операция проводится со всеми репера 374 ми. При этом положение уровня на рычаге проверяется до и после измерения микрометром. Спустя некоторое время, за которое подвижные реперы сместятся на какуюто величину, комплекс измерений повторяется. Так как мерная база между измерениями остается постоянной, то изменение длины интервала между подвижными и неподвижньпчи реперами при постоянстве положение короткого плеча рычага по отношению к неподвижному реперу равно изменению расстояния между верхним пальцем серьги и подвижной призмой, что с высокой степенью точности измеряется микрометром, перемещения больше хода микрометра измеряются также микрометром, но после удлинения или укорочения телескопической штанги. Общее перемещение вычисляется с учетом этого расстояния - ,- о где 1- - отсчет по микрометру в какой-то момент времени, мм; д - начальный отсчет по микрометру, мм; а . - длина телескопической штанги на момент измерения , мм; а - то же, при начальном отсчете . Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными в том, что нагрузка, натягивающая проволоки, постоянна во все время измерений (весь срок службы наблюдательной станции) при минимальных силах трения . Устройства,в которых натяжение тяг осуществляется грузами, подвешенными к проволокам через блочки, в силу большей запыленности и агрессивности рудничной атмосферы при громоздкости устройства в должной мере не обеспечивают постоянства натяжения, кроме того, затруднена их защита. Пружинные натяжные устройства изменяют натяг при перемещении реперов, следовательно в результаты измерений необходимо вводить соответствующие поправки. Вторым важным преимуществом предлагаемого устройства является то, что проволоки, соединяющие реперы с устьем скважины нагружаются только на момент измерений, что исключает их вытягивание во времени.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения смещений глубинных реперов, включающее неподвижный репер, гибкие тяги глубинных реперов, груз и измеритель линейных перемещений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, оно снабжено рычагом, опирающимся на неподвижный репер, выполненный в виде трёхгранной призмы, и уровнем, размещенным на рычаге, при этом на одном плече рычага закреплен груз, а измеритель линейных перемещений выполнен в видесерьги, один из

пальцев которой соединен с гибкой тягой репера, а другой - с микрометром, шток которого расположен перпендикулярно пальцу, при этом в последнем соосно штоку выполнено резьбовое отверстие, в котором размещен микрометрический винт, опирающийся через трехгранную призму на другое плечо рычага.

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что палец серьги соединен с гибкой тягой репера ПРИ помощи телескопической штанги со ступенчатым калиброванным шагом раздвижки.

Фиг. 2

Изобретение относится к горной промьшленности, предназначено для определения деформаций горных пород с помощью глубинных реперов и позволяет повысить точность и надежность измерений. Дпя этого устр-во снабжено рычагом (Р) 1, опирающимся на неподвижный репер, выполненный в виде трехгранной призмы (ТП.) .2, и размещенным на Р1 уровнем 25. На одном плече Р 1 закреплен груз 7. ,Измеритель линейных перемещений выполнен в виде серьги.9. Один из пальцев (и) 13 серьги 9 соединен с гибкой тягой 16 глубинного репера посредством телескопической штанги 15 со ступенчатым калиброванным шагом раздвижки. Другой П 10 серьги 9 соединен с микрометром 22, шток 23 которого перпендикулярен П 10. Соосно штоку 23 в П 10 выполнено резьбовое отверстие 1I. В нем размещен микрометрический винт 12, опирающийся через ТП 8 на другое плечо Р 1. После окончания монтажа устр-ва вин том 12 уровень 25 на Р 1 приводится в среднее положение. Микрометром 22 измеряют расстояние между П 10 и верхом винта 12. Через время комплекс измерений повторяется. Изменение длины интервала между подвижными и неподвижными реперами равно изменению расстояния между П 10 и ТП 8 и измеряется микрометром 22. Перемею щения больше хода микрометра 22 меряются им же после удлинения или . со укорочения щтанги 15. I з.п. ф-лы, «ч4 3 ил. Q5 4j