Устройство для испытания горныхпОРОд HA СжАТиЕ Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

1

. Изобретен,ие относится к устройствам, используемым в горном деле дляопределения прочностных и деформационных характеристик массивагорных пород.

Известна установка для испытания горных пород в массиве, включающая насос, гидродомкрат двойного . де{1ствия, закрепленный на лыже и аппаратуру контроля и управл-ения 1 .

Недостатком установки является низкое удельное давление, передаваемое на горные породы.

Известно также устройство для испытания горных пород на сжатие, включающая корпус нагружающего домкрата, заполненный рабочей жидкостью опорные плиты и средство измерения Г 2 .

Недостатками известного устройства являются недостаточная точность и надежность измерений вследствие использования в качестве рабочей жидкости масла и необходимость применения сложного гидрооборудования.

, Цель изобретенкя - повышение точности, и надежности измерений.

Цель достигается тем, что корпус нагружающего домкрата выполнен с концентрическим пазом, в котором размещен теплоноситель, а наружная стенка-корпуса нагружающего домкрата . покрыта слоем изоляции, при этом в качестве рабочей жидкости использована вода.

На фиг.1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 - схема работы устройства в массиве.

Устройство включает нагружающий

домкрат, состоящий из корпуса 1 и подЪижного винтового штока 2 с поворотом 3 и повиляем 4, опорные плиты 5 и б и средство 7 измерения, размещенное в пазу, выполненном в стенке нижней части корпуса домкрата, в которой кроме того выполнен кольцевой паз 8 о размещенным в нем теплоносителем, закрытым изоляционной пробкой 9 и емкость 10, заполненная рабочей жидкостью (водой), Наружная стенка кор пуса 1 домкрата покрыта слоем изоляции.

Испытание горных пород на сжатие производят следующим образом.

5 в массива угля или породы вынимают нишу 10, в которой на опорную плиту 6 устанавливают;корпус нагружающего домкрата 1, имеющий средство 7 изменения нагрузки и деформации. Заполняют емкость 10 водой и на поршень

укладывают опорную плиту 5 и поджимают её к испытуемому, оконтуренному врубовыми щелями 11 исследуемому масиву 12. После этого по кольцевому пазу 8, закрытому сверху изоляционной пробкой 9, подают в качестве т.еплоносителя охлаждающую- жидкость или газ, например аммиак, жидкий, азот, фреон и т.д. Вода, замерзая в полости 10 корпуса 1 домкрата, увеличивается в объеме, перемещает шток 5 и нагружает массив 12, а величину нагрузки и деформации фиксируют срет ством 7 измерения, в котором происходит перемещение поршня. Средство измерения предварительно таррируют, применяя всевозможные динамометры, тензодатчики или фотоупругие датчики и др.

Величина перемещения поршня со штоком домкрата при замерзании воды определяется объемом полости 10, который выбирают из расчета обеспечения перемещения штока на величину, превышающую величину предельной деформации испытываемого образца 12 при этом учитывают деформацию средства 7 измерения. После разрушения образца 12 в кольцевой паз 8 подается теплоноситель, в качестве которого может быть использован, например, горячий пар, теплый воздух или электронагреватель и т.д. После оттаивания льда объем уменьшается и система приходит в исходное положение.

При применении предлагаемого устройства в условиях многолетней мерзлоты замораживание в.оды в полости гидродомкрата может осуществляться за счет использования естественного запаса холода массива. Устройство может быть использовано и при лабораторных испытаниях горных пород. Для этого (фиг.2) образец горной породы 12 .размещают между верхней опоной плитой 5 и подвижным поршнем со штоком домкрата.

Исследования показали, что в зависимости от диаметра нагружающего домкрата усилия, развиваемые при замораживании воды в замкнутом объеме могут достигать 1400Р кгс/см, т.е. с помощью предлагаемого устройства можно испытывать образцы горных пород практически любойкрепости. Исходя из этого прочность и толщину 5 стенок нагружающего домкрата выбирают в соответствии с прочностью испытуемого образца. Для уменьшения теплоотдачи корпус домкрата покрывают слоем изоляции.

Размер рабочей камеры, из расчета чтобы при замерзании рабочей жидкости увеличение ее объема было больше предельной деформации образца, устанавли:вают путем заливки в нее

5 требуемого количества жидкости.

Достоинства предлагаемого устройства заключаются в отсутствие громоздкого гидрооборудования, значительного удельного давления, развиваьеQ мого при замораживании воды. При

сравнительно малых габаритах установки она транспортабельна и проста в изготовлении, может применяться в полевых условиях.

Формула изготовления

Устройство для ис.пытання горных пород на сжатие, включающее корпус

нагружающего домкрата, заполненный рабочей жидкостью, опорные плиты и средство измерения, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измереНИИ, корпус нагружающего домкрата выполнен с кольцевым пазом, в котором размещен теплоноситель, а наружная стенка корпуса нагружающего домкрата покрыта слоем .изоляции, при этом в качестве рабочей жидкости использована вода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Труды ВНИМИ. Сб. XVI, Л., 1966, с. 174.

2.Авторское свидетельство СССР № 401803, кл. Е 21 С 39/00, 1971.