Способ контроля размеров трещин в образцах горных пород

ОЮЭ СОВЕТСНИ ОЦИАЛИСТИЧЕСК СПУБЛИН 05467 ЯО,ц 601 В 7 ОД АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ ОПИ Н АВТ М ов.Че ВЕННОЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Институт горного дела Сибирго отделения АН СССР(56) 1. Заявка Франции Ю 2423776кл. О 01 й 27/20, 1979.2. Авторское свидетельство ССИ 365641, кл. С 01 М 27/24, 1973(54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВТРЕЩИН В ОБРАЗЦАХ ГОРНЫХ ПОРОД, со"стоящий в нанесении на поверхностьобразца токопроводящего слоя и подключении его к источнику переменногонапряжения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения процессаизмерения и расцирения его функциональных возможностей, формированиетрещины проводят гидроразрывом с помощью электропроводной жидкости, которую заземляют, измеряют напряжениена токопроводящем слое и по его изменению судят о динамике размеровтрещины.74 2циальным устройством создают зародышевую щель 3 в плоскости, перпендикулярной оси отверстия. В отверстии 2устанавливают с использованием клею"щего вещества переходник - гермети"затор 4, к которому подсоединяюттрубу 5 и подают через нее электропроводную жидкость под давлением.Последняя, раздвигая зародышевующель образует трещину 6.Для контроля размеров трещины 6на поверхности образца 1, параллельной плоскости образования трещины,наносят токопроводящий слой 7, который подключают к источнику 8 пе"ременного напряжения. Напряжениеисточника 8 переменного напряженияконтролируют вольтметром 9. Контроль эа изменением напряжения на токопроводящем слое 7 осуществляютвольтметром 10 с непрерывной регистрацией (для чего служит запоминающийосциллограф ), Чтобы исключить влия-ние электрических и магнитных полейна результат измерения, испытаниеобразца проводят в заземпенной экранирующей камере 11.Предлагаемый способ основан наспособности прохождения тока смеще"ния между двумя параллельными токопроводящими слоями и зависимости сопротивления между этими слоями токусмещения от их геометрических раэме"ров, Совокупность токопроеодящегослоя 7, электропроводного слоя жидкости в трещине 6 и находящейся между ними горной породы образца 1можно рассматривать как конденсатор,обладающий определенной емкостью.Емкость этого конденсатора определяется площадью трещины и расстоянием между трещиной 6 и токопровсдящим слоем 7,В итоге площадь трещины 6определяется выражением;г"эТРогде О - напряжение источника 8 переменного напряжения:,0 - напряжение на получившемсяконденсаторе;0 " напряжение на токопроводящемслое 7 при заполнении зароды"шевой щели электропроводнойжидкостью.Величиназадается при подготовке образца 1 к испытанию и поэтому является известной, а все остальные 1046Изобретение относится к иэмери"тельной технике и может быть использовано в горнодобываюшей и горнообогатительной промышленности,Известен способ обнаружения тре"щин в армированном металлом бетонномиэделии, погруженном в воду, предусмат"ривающий использование источника переменного напряжения, один иэ электродов которого подключают к арматуре, 1 ра другой - к водной среде, измерениераспределения плотности тока илиэлектрического потенциала вблизи поверхности воды, по которым судят оналичии трещин Г 1.15Однако известный способ имеет ог"раниченное применение, поскольку онможет использоваться лишь для контроля иэделий с наличием арматуры и непозволяет определять площадь трещины. 2 О. Наиболее близким по технической.сущности к изобретению является способ контроля размеров трещин в образ"цах горных пород, состоящий в нанесении на поверхность образца токо"проводящего слоя и подключении его кисточнику переменного напряжения, Приэтом образец изготавливается со специальной металлической арматурой 2 "1.Недостатками указанного способа яв-ляются сложность процесса измевенийиз-за необходимости изготовления специальных образцов с металлическимисердечниками, а также невозможностьконтролировать изменения площади тре-щин. 35Цель изобретения - упрощение про"цесса измерения и расширение егофункциональных воэможностей (измерение динамики площадей трещинфуказанная цель достигается тем,что согласно способу контроля раэмерое трещин в образцах горных пород, состоящему в нанесении на поверхность образца токопроводящего слоя иподключении его к источнику переменного напряжения, формирование трещиныпроводят гидроразрывом с помощьюзлектропроводной жидкости, которуюэаземляют, измеряют напряжение натокопроводящем слое и по его измене 50нию судят о динамике размеров трецины,На чертеже показана схема осу. ществления способа.При образовании трещины в образце 1 горных пород перпендикулярноодной из его граней сверлят отверстие 2, в забайнсй части которого спеСоставитель 10.КузьминРедактор И,Келемеш Техред О,Неце Корректор Н,Яцола Заказ 9086/46 Тираж 602Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, %"35, Раушская наб., д. 4/5В е Ф филиал ППП "Патент.", г. Ужгород, ул. Проектная, 3 1054 величины в правой части выражения определяются приборами, включенными в схему измерения. Заземлениежидкости осуществляют потому, что она электри" чески связана с гидросистемой, в которой в случае отсутствия заземления ) могут наводиться помехи от гюсторонних источников электрических и магнитных гюлей, а это приводит к недопустимо.:. большим погрешностям измерения.При применении предлагаемого способа можно использовать: в качестве источника 8 переменного. напряжения- генератор сигналов высокочастотный, вольтметра 9 " практически любой осциллограф, вольтметра 10 с непрерывной регистрацией - осциллограф с памятью. Отметим, что входное сопротивление переменному току у вольтметра 10 с непрерывной регистрацией должно быть . как можно большим, чтобы он не шунтировал емкость, к которой подключается. Для этой цели желательно приме" нять переходное устройство, например, истоковый повторитель на полевом транзисторе. 674 48 совокупности с параметрами нагружения образца 1 (давления, расходаи скорости подачи жидкости ) предлагаемый способ позволяет оценивать1 влияние напряженного состояния образ ,цов на трещинообразование, удароопасность горных пород, а также опреде" лять важнейший параметр разрушения- .удельную поверхностную энергию ( энер, гйю, идущую на образование единицы новой поверхности ). Предлагаемый способ контроля поз-,воляет более правильно проводить технологические работы в рудниках и шах;тах, разрабатывать новое оборудованиепо разрушению горных пород, образо"вывать искусственные трещины с цельюразгрузки горных массивов, разрабатывать способы направленного раска"лывания твердых материалов. При этом.,только разработка и внедрение методовнаправленного распространения трещфв горных породах и других материалахснижает энергозатраты и себестоимость,готовой продукции на 15-20,