Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах Советский патент 1993 года по МПК E21C39/00 

00

с ю

4

ю

Использование: определение напряженного состояния массива, преимущественно в крепких горных породах. Сущность изобретения: устройство на направляющей 7 опускают в скважину на требуемую глубину. Производят подрыв заряда 6. Пробойник 3 внедрения в породу с образованием передового канала. Опускают устройство до совмещения осей сборки 2 и передового канала. Взрывают заряды 6. Сборка 2 внедряется в породу. Тензодатчики, наклеенные на чувствительных элементах сборки 2, измеряют деформации массива. По величине деформаций определяют действующие напряжения. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для измерения исходного напряженного состояния массива из скважин в горных породах, является усовершенствованием известного устрой- ства, описанного в авт.св. СССР № 1629534.

Известное устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах содержит чувствительный элемент (ЧЭ) в виде полого цилиндра с наклеенными на его внутренней повёрхйЬ с ти те нз орёзисторами (ТР), эластичные демпфирующие кольца, установленные на торцах цилиндра, и два герметизирующих элемента (ГЭ), устройство снабжено штангой с рассредоточенными по ее длине зарядами взрывчатого вещества (ВВ) и цилиндрическим полым корпусом, разделенным перегородкой с отверстием на две камеры, одна из которых имеет осе- симметричное отверстие в дне корпуса, а вторая сквозное, ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, ГЭ выполнены в виде стаканов, один из которых установлен с зазором внутри ци- линдра и сцентрирован относительно последнего демпфирующими кольцами, его открытый торец выполнен с виде кольцевого, со скошенными внутрь кромками, режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй ГЭ охватывает донную часть первого ГЭ и жестко соединен с последним, а ЧЭ зажат между ГЭ через демпфирующие кольца, ЧЭ и ГЭ размещены с возможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, при этом режущий выступ первого ГЭ установлен в отверстии дна корпуса,

Недостатком устройства является резкое снижение эффективности внедрения ЧЭ в породу при увеличении ее твердости (крепости), что приводит к увеличению циклов подачи и подрыва зарядов ВВ для-внедрения ЧЭ на необходимую глубину, либо, при очень крепких породах, вообще к невозмож- ности внедрения ЧЭ за счет конечной прочности кольцевого режущего выступа ГЭ.

Целью дополнительного изобретения является увеличение области применения устройства за счет проведения измерений в твердых породах.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах по авт.св. СССР № 1629534, содержащее ЧЭ в виде полого цилиндра с наклеенными на его внутренней поверхности ТР, эластичные демпфирующие кольца, установленные на торцах цилиндра, и два ГЭ, согласно изобретению содержит штангу с рассредоточенными по

ее длине зарядами ВВ и цилиндрическим полым корпусом, разделенным перегородкой с отверстием на две камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса, а вторая сквозное ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, ГЭ выполнены в виде стаканов, один из которых установлен с зазором внутри цилиндра и центрирован от- нбситель но последнего демпфирующими кольцами, его открытый конец выполнен в виде кольцевого, со скошенными внутри кромками, режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй ГЭ охватывает донную часть первого ГЭ и жестко соединен с последним, а ЧЭ зажат между ГЭ через демпфирующие кольца, ЧЭ и ГЭ размещены с возможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, при этом режущий выступ первого ГЭ установлен в отверстии дна корпуса.

Заявляемое устройство отличается от основного изобретения тем, что оно снабжено направляющей, упорами пробойником и дополнительным зарядом- ВВ, при этом направляющая жестко соединена с корпусом и установлена параллельно штанге, корпус выполнен с каналом расположен- ным под чувствительным элементом параллельно его оси, пробойник установлен в канале, дополнительный заряд размещен в штанге соосно с каналом, а упоры закреплены на направляющей на расстоянии друг от друга равным расстоянию между осями чувствительного элемента и канала.

Анализ отличительных признаков показывает, что признаки характеризующие наличие пробойника расположенного в канале с зарядом ВВ, известны в строительстве - строительно-монтажный пистолет ПЦ-52-1. Однако в известном объекте пробойником является дюбель, т.е. сам элемент осуществляющий основные рабочие функции. В предлагаемом же объекте пробойник выполняет только вспомогательную функцию-создание передового канала (опережающей полости или вруба) с целью обеспечения внедрения в породу основного измерительного элемента. Это расширяет область применения пробойника и позволяет применить его по новому назначению.

На фиг.1 представлено положение устройства в скважине в исходном состоянии (установлено на необходимую глубину); на фиг.2 - положение элементов устройства при внедрении пробойника в породу; на фиг.З - положение элементов устройства при совмещении оси ЧЭ с осью скважины

образованной пробойником: на фиг.4 положение элементов устройства при внедрении ЧЭ в породу; нафиг.5- вариант выполнения корпуса с несколькими каналами разного диаметра с установленными в них пробой- 5 никами соответствующих размеров.

Устройство для измерения напряжений в грунтах и горных породах содержит корпус 1 с установленными в нем сборкой 2 из ЧЭ и ГЭ и пробойником 3, установленным в 10 канале 4, ось которого расположена на расстоянии А от оси сборки 2. В корпусе 1 расположена штанга 5 с рассредоточенными определенным образом по ее длине зарядами ВВ 6. Кроме того, устройство 15 включает в себя направляющую 7, закрепленную на корпусе 1, и опору 8 с закрепленными на ней ограничителями 9.

Устройство работает следующим образом.20

На направляющей 7 устройство опускают в скважину 11 на необходимую глубину. В устье скважины 11 фиксируют опору 8, так, чтобы нижний ограничитель 9 плотно к ней прилегал. Таким образом направляю- 25 щая 7 удерживает устройство в скважине на необходимой глубине. Затем производится подрыв заряда 6 расположенного соосно с пробойником 3. Энергия давления пороховых газов по каналу 4 внедряет пробойник 30 3 в породу на глубину больше диаметра скважины 11 с образованием передового канала (ПК) 10 в породе. Далее опускают устройство по направляющей 7 вдоль оси скважины 11 до упора верхнего ограничите- 35 ля 9 в опору 8, т.е. на расстояние А, обеспечивая тем самым совмещение осей сборки 2 и ПК 10. Производя подрыв (подрывы) зарядов 6 в штанге 5, осуществляют внедрение сборки 2 в породу через стенки скважины 11 40 на нужную глубину. В заявляемом устройстве корпус 1 может иметь два и более каналов 4 с пробойниками 3 расположенными друг от друга на фиксированном расстоянии Б с диаметрамиуувеличивающимися от забоя 45 к устью скважины. При опускании направляющей 7 на расстояние Б при помощи ограничителей 9 после внедрения пробойника 3 меньшего диаметра, в образованный ПК недряют пробойник 3 большего диаметра, 50 что позволяет формировать ПК 10 нужного иаметра для обеспечения оптимальных усовий внедрения сборки 2.

Формула изобретения

цилиндра с наклеенными на его внутренней поверхности тензорезисторами, эластичные демпфирующие кольца,установленные на торцах цилиндра, штангу с рассредоточенными по ее длине зарядами взрывчатого вещества, цилиндрический полый корпус, разделенный перегородкой на две камеры, одна из которых имеет осесимметричное отверстие в дне корпуса, а вторая - сквозное, ортогональное оси корпуса отверстие, в котором установлена с возможностью осевого перемещения штанга, и два герметизирующих элемента в виде стакана, один из которых установлен с зазором внутри цилиндра и сцентрирован относительно последнего демпфирующими кольцами, его открытый торец выполнен в виде кольцевого со скошенными внутрь кромками режущего выступа, наружный диаметр которого равен наружному диаметру цилиндра, второй герметизирующий элемент охватывает донную часть первого герметизирующего элемента и жестко соединен с последним, чувствительный элемент зажат между герметизирующими элементами через демпфирующие кольца, чувствительный и герметизирующий элементы размещены с возможностью осевого перемещения в свободной камере корпуса, при этом режущий выступ первого герметизирующего элемента установлен в отверстии дна корпуса, о т л и ч щ е е с я тем, что, с целью увеличения области применения устройства за счет проведения измерений в твердых породах; оно снабжено направляющей, упорами, пробойником и дополнительным зарядом ВВ, при этом направляющая жестко соединена с корпусом и установлена параллельно штанге, корпус выполнен с каналом, расположенным под чувствительным элементом параллельно его оси, пробойник установлен в канале, дополнительный заряд размещен в штанге соосно с каналом, а упоры закреплены на направляющей на расстоянии друг от друга, равном расстоянию между оСШи чувствительного элемента и канала.

фиг.З