Устройство для измерения напряженного состояния массива горных пород Советский патент 1987 года по МПК E21C39/00 

1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для прямого измерения напряжений, действующих в массиве горных пород.

Цель изобретения - повышение точности измерения напряженного состояния массива.

На фиг.1 показано устройство для измерения напряжений, статическое по ложение; на фиг,2 - то же, рабочее положение.

Устройство для измерения напряжений (фиг.О состоит из корпуса 1, в который вставлены поршень 2 фиксирую щего приспособления, микрозаряд 3 низкобризантного ВВ с капсюлем-детонатором 4 и выполненный в виде длинного цилиндра нагружающий поршень 5 измерительного устройства. Фиксирующий поршень связан тягами 6 со стопорными кулачками 7, установленными на дне корпуса. Нагружающий поршень измерительного устр ойства крепится в корпусе калиброванным ограничителем хода 8, Торец нагружающего поршня с внешней стороны устройства выполнен в виде кольцевого режущего выступа 9 со скошенными внутрь стенками. Нагружающий поршень имеет центральную осевую полость 10 и радиально расположенные измерительные полости 1 со вставленными в них измерительными поршнями 12. В осевой полости располагается золотниковый распределитель 13, закрепленный на конце канала 14 для подвода рабочей жидкости. Осевая полость закрыта с внешней стороны винтом 15. Радиальные полости располагаются на одной окружности и имеют в донной части по два отверстия: боковое 16 для подачи рабочей жидкости, центральное 17 - для ее сброса, Отверстие 16 соединено с каналом 18, Кроме того, в теле нагружающего поршня выполнены радиальные сверления 19 и 20 и продольный канал 21, а в теле корпуса - сверления 22 и 23 и канал 24, Б канале для подвода рабочей жидкости имеется отверстие 25, а в золотниковом распределителе - радиальное отверстие 26, подпружиненный шарик 27 и продольные сквозные каналы 28,

Устройство работает следуюпдам образом.

Из-выработки в место проведен-ия замера напряженного состояния массива бурят две соосные скважины

50349 2

(фиг,2)5 малую 29 диаметром d/ и большую 30 диаметром d, У забоя 31 большой скважины размещают измери-- g тепьное устройство и взрывают заряд ВВ 3, расположенный внутри него. Давление газов, воздействуя на фиксирующий поршень 2, распирает стопорные кулачки 7 в стенки скважины. Так как

10 нагружаюгщй поршень 5 также начинает двигаться, упирается в забой и как бы выталкивает устройство из скважины, стопорные кулачки 7 врезаются в массив и фиксируют устройство. Да-

15 лее под действием давления газов нагружающий поршень 5 продолжает свое движение, внедряется в забой и своим режущим выступом 9 срезает деформированную часть стенок скважинь малого

20 диаметра, занимая ее место. Выдвижение нагружающего поршня 5 органичено калиброваннь1м ограничителем хода 8, при достижении которого нагружающий поршень 5 открывает отверстие 22 и

25 газы от взрыва ВВ по каналу 24 сбрасываются в атмосферу. Для производства замеров канал 14 для подачи рабочей жидкости максимально подают на себя, при этом подпружиненный шарик

30 27 утапливается в специальной лунке и фиксирует золотниковый распределитель 13, радиальное отверстие 26 которого совпадает с каналом 18 для подачи жидкости в подпоршневую по2g лость 11 , а отверстие 25 перекрывается хвостЬвиком корпуса. Подают под давлением рабочую жидкость и следят по манометру за ростом ее давления. О величине напряжений в массиве в

40 направлении оси участвующего в работе измерительного поршня судят по максимально достигаемому давлению рабочей жидкости, после чего происходит ее сброс. При этом отработанная

45 жидкость через отверстия 19 и 20

уходят в скважину. Далее золотнико-. вый 19 распределитель поворачивают до фиксации подпру ;иненного шарика 27 в следующей лунке и совпадения радиального отверстия с каналом 18 подачи жидкости в следующ-ую измерительную полость. Замер повторяют. Таким образом, измеряю напряжения в массиве горных пород по направлениям, перпендикулярным оси скважины и совпадающими с ориентацией осей всех измерительных полостей.

Для извлечения устройства из скважины канал для подачи рабочей жидкос50

55

ти досылают немного вперед до совпадения золотникового распределителя 13 с кольцевой проточкой и отверстием 20. При этом его разворачивают так. чтобы подпружиненный шарик 27

перекрьш отверстие 20. Одновременно с этим отверстие 25 в канале для подачи рабочей среды выходит из хвостовика и получает сообщение с полостью в корпусе под поршнем 2 фиксирующего приспособления. Подают жидкость под давлением, фиксирующий поршень 2 перемещается в сторону забоя скважины и складьтает стопорные кулачки, т.е. освобождает устройство от фиксации в скважине. Затем поворачивают золотниковый распределитель на 180 и снова подают жидкость, которая через отверстие 20 и канал 21 попадает в скважину малого диаметра, при заполнении которой создается давление, выталкивающее устройство из скважины. Формула изобретения

включающее корпус, в который вставлен нагружающий поршень с режущим концевым выступом со скошенными внутрь стенками, отличающе е с я тем, что, с целью повышения точ ности измерений, оно снабжено микрозарядом ВВ с капсюлем-детонатором, фиксирующим поршнем, стопорными ку-. лачками, установленными на дне корпу са, измерительными датчиками в виде поршней, ограничителями хода нагружа ющего поршня, нагружающий поршень вы полнен в виде цилиндра и имеет осе- измерительные радиальные полос

10

15

20

ти, в осевой полости имеется канал для подвода рабочей жидкости, на кон це которого закреплен золотниковый распределитель, а измерительные полости имеют по два отверстия, каждое для подачи и сброса рабочей жидкости причем, измерительные датчики вставле ны в радиальные полости, а микроза- ряд ВВ с капсюлем-детонатором распоУстройство для измерения напряжен- 25 ложен между нагружающим и фиксирую- ного состояния массива горных пород, щим поршнями.

50349

включающее корпус, в который вставлен нагружающий поршень с режущим концевым выступом со скошенными внутрь стенками, отличающе е- с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено микрозарядом ВВ с капсюлем-детонатором, фиксирующим поршнем, стопорными ку-. лачками, установленными на дне корпуса, измерительными датчиками в виде поршней, ограничителями хода нагружающего поршня, нагружающий поршень выполнен в виде цилиндра и имеет осе- измерительные радиальные полос10

15

0

ти, в осевой полости имеется канал для подвода рабочей жидкости, на конце которого закреплен золотниковый распределитель, а измерительные полости имеют по два отверстия, каждое для подачи и сброса рабочей жидкости, причем, измерительные датчики вставлены в радиальные полости, а микроза- ряд ВВ с капсюлем-детонатором распо

Изобретение относится к области горного дела. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устр-во содержит корпус 1 с вставленным в него нагружающим -поршнем (П) 5 с ограничителями 8 хода и режупщм кольцевым выступом 9 со скошенными внутрь стенками, микрозаряд 3 ВВ с капсюлем-детонатором, фиксируюший П 2 и стопорные кулачки 7. На дне корпуса 1 установлены измерительные датчики в виде П 12. Выполнен П 5 в виде цилиндра и имеет осевую 10 и измерительные радиальные 11 полости. В полости 11 выполнен канал для подачи рабочей жидкости (РЖ) 14, на конце которого закреплен золотнико- : вый распределитель 13. Полости 11 имеют по два отверстия: боковое 16 для подачи РЖ 14, центральное 17 для сброса РЖ 14. В полость 11 вставлен П 12, а микрозаряд 3 ВВ с капсюлем- детонатором расположен между П 5 и П 2. При погружении устр-ва в скважину на П 2 воздействуют газы и он движется и распирает кулачки 7 в стенки. При этом П 5 движется и упирается в забой. Кулачки 7 врезаются в массив горной породы и фиксируют устр-во. Под действием газов П 5 продолжает движение и врезается своим, выступом 9 в забой, срезая деформированную часть стенки, и занимает ее место. При взрыве ВВ газы выбрасываются в атмосферу. В полость 11 под давлением РЖ 14 и следят за ростом е е давления, в результате которого движется П 12. О величине напряжения в массиве судят по максимальному дав- лению РЖ 14. 2 ил. Г 10 18 X// ,- ( . Ь / Д , П 8 16 12 9 и со сд о оо 4 СО f TT/fr/ / 21 22

31

29

Составитель И. Фомичева Редактор Н. Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор М. Максимишинец

5239/33

Тираж 453Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4