Устройство для определения механи-чЕСКиХ пОКАзАТЕлЕй гАзОНОСНыХ пОРОд Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

1

Изобретение относится к конструкциям скважинных приборов, применяемых в горной промышленности при оценке механических свойств, напряженного состояния и устойчивости горных пород путем вдавливания штампов в стенку скважины, и может быть использовано для проведения исследований с целью прогноза газодинамических явлений и борьбы с ними в горных выработках, пройденных в газоносном ворном массиве.

Известно устройство, применяемое для исследований механических показателей горных пород методом вдавливания штампа в стенку скважины 11,

Известно также устройство для определения механических показателей газоносных пород включающие гидравлический датчик с размещенном в нем силовым механизмом с плунжерами , пуансон, досыльник трубопрододы и гидронасос с манометром и Сс1мописцем 12.

Недостатками этих устройств является недостаточная точность измерений и низкая эффективность их использования в газоносных породах, так как отсутствует возможность рационального использования полезной площади их сечения и кроме того, указанные устройства не позволяют изучать влияние на механические показатели газоносных пород фактора газового

давления, вследствие отсутствия герметизации и .имекяцей место утечки газа из массива через устье скважийы.

Цель изобретения - повышение точности измерений и эффективности использования устройства.

Цель достигается тем, что оно снабжено герметизирующей заглушкой с 1;ополнительным манометром и вакуумной системой, при этом досыльник устройства установлен внутри герметизирующей заглушки, а его силовой механизм ,жестко связан с пуансоном, выполненов виде двух симметрично

расположенных относительно пуансона двух ступенчатых секций и снабжен рычажно-шарнирным механизмом с толкателями, жестко связанными с плунжерами.

На фиг. 1 изображена общая принципиальная схема устройства; на фиг, 2 - гидравлический датчик в двух проекциях.

Устройство состоит из гидравлического датчика 1, имеющего рьр1ажно-шарнирный и силовой механизмы с пуансоном, досьшьника 2, трубопроводов 3, самописца 4, гидронасоса 5 и герметизирующего приспособления б. Пуансон 7, помещенный внутри. гидравличекого датчика 1 и запрессованный в .верхний шарнир 8 рычажно-шарнирного механизма, связан через входящие, друг в друга однопластинчатый и двупластинчатыйрычаги 9 и 10, нижние шарниры 11 и толкателя 12 с передними ступенями гидравлических секций силового механизма, действующих навстречу друг другу и содержащих каждая по два неподвижных гидроцилиндра 13 и подвилсных плунжера 14, снабженных уплотнениями 15, Во избежание отклонения пуансона от вертикали в процессе внедрения в породу в корпусе датчика имеется обойма 16, Гидроцилиндр 13 задней ступени соединен с досьлльником 2, снабженным рукояткой 17.

Герметизирующее приспособление состоит из -обсадной трубы 18 с заглушкой 19, имеющей патрубок 20, соединенный через вентиль 21 с вадсуумсистемой для отсоса газа, и манометр 22 для измерения давления газа в скважине. Герметизация устья скважины осуществлена с помощью забутовки 23. Отверстие в заглушке 19, обеспечивающее свободное перемещени досыльника 2 и служащее ему опорой, герметизировано посредством упловнения 24.

Устройство работает следующим образом.

От гидронасоса 5 с манометром 25 масло, через самописец 4 по помещенным в досыльник 2 трубопроводам 3 с коническими уплотнениями 26 и гидроканалам 27 внутри датчика 1, поступает в гидравлические секции, после чего подвижные плунжеры 14 перемещаются внутри неподвижных гидроцилиндров 13 вдоль оси скважины, обеспечивая через нижние шарниры 11 и рычаги 9 и 10, передачу усилия на верхний шарнир 8, вследствие чего пуансон 7, перемещаясь перпенди$сулярно оси скважины, внедряется в поду. Изменение усилия на пуансоне с глубиной его внедрения, по которым судят о механических показателя газоносных пород, фиксируют самописец 4 и контролируют по манометру 25. Максимально возможная величина усилия на пуансоне 7 зависит от давления в гидравлических секциях и угла наклона рычагов 9 и 10. После снятия отсчета самописцем 4 че

рез гидроканалы 28 производят переключение направления движения плунжеров 14, возвращающих пуансон 7 в исходное положение, и с помсядью досыльника 2 гидравлический датчик 1 перемещают в другое положение по дли не скважины. Измерения проводят на различной глубине скважины при одинаковом и изменяемом с помощью вентиля 21 давлении газа, фиксируемом по манометру 22.

Такая конструкция устройства поз воляет при диаметраих скважины от 40 до 112 мм повысить глубину вдавливания пуансона соответственно до 25 и 75 мм, увеличить максимальное усилие на пуансон до нескольких десятков тонн и обеспечить возможность изчения влияния на механические показатели пород фактора газового давления в массиве. Результаты тглих исследований могут быть использованы при прогнозировании газодингиушческих явлений в шахтах и разработке мер с ними.

Формула изобретения

Устройство для определения механических показателей газоносных пород, включающее гидравлический датчи с размещенным в нем силовым механизмом с плунжерами, пуансон, досыльник трубопроводы и гидронасос с манометром и самописцем, отличают ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений и эффективности использования устройства, оно снабжено герметизирующей заглушкой и дополнительным манометром и вакуумной системой, при этом досыльник устройства установлен внутри герметизирующей заглушки, а его силовой механизм жестко связан с пуансоном, выполнен в виде двух сигллетрично расположенны относительно пуансона двухступенчатых секций и снабжен рычажно-шарнирным механизмом с толкателями, жестко связанными е плунжерами.

Источники :информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мордукович М,М. Оценка напряженного состояния массива угля по результатам испытаний на вдавливание в скважинах. - Известия вузов, № 10, 1972.

2. Морозов Г.И. Прибор для исслег довавия механического состояния горного массива/Сб. Труды ВНИМИ, Л., 1966, № 66, с. 174-175.

Фиг.1