Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) (11 51)4 Е 21 С 39 00 13,ТЕНИ ТЕЛЬСТВУ(54) ГИДР ДЕЛЕНИЯ Н ПОРОД (57) Изобретение отделу. Целью изобрет сится к горно ия является п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЛИСАНИЕ И Н АВТОРСКОМУ СВИ(71) Московский горный институт (72) В.С.Ямщиков, В.Л,Шкуратник и К.Г.Лыков(56) Ямщиков В.С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. - М.: Недра, 1982, с.83.Руководство по измерению напряжений в угольных пластах гидравлическими датчиками. - М, 1974, с.5-7. АВЛИЧЕСКИИ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕ АПРЯЖЕНИИ В МАССИВЕ ГОРНЫХ вьпцение точности определения напряжения в горных породах за счет исключения влияния пластических деформаций пород вокруг датчика на результаты измерений благодаря снабжению его пьезоэлементом, измеряющим сигналы акустической эмиссии (АЭ). Датчик по- мещают в скважину. Через трубку 1 с радиальными отверстиями 5 в образованную эластичной оболочкой 4 полость 9 подают рабочую жидкость, Сигналы АЭ возникают при начальном распоре датчика и фиксируются установленным на выступе 6 трубки 1 пьезоэлементом 8. Скачок интенсивности сигналов АЭ свидетельствует о достижении давлением величины, равной давлению, дей- ф ствовавшему на массив до бурения скважины. 2 ил.С:129499 5 1 О 15 20 50 55 Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при определении напряжений в массиве горных пород.Целью изобретения является повышение точности определения за счет исключения влияния пластических деформаций пород вокруг датчика на результаты измерений.На фиг.1 представлен гидравличес-кий датчик; на Фиг.2 - блок-схема установки с гидравлическим датчиком для определения напряжений в массиве горных пород.Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород содержит несущую трубку 1, размещенные на ее концах стаканы 2 и 3 и эластичную цилиндрическую оболочку 4, расположенную между стаканами 2 ,и 3. Трубка 1 выполнена с радиальными отверстиями 5 и кольцевым выступом 6. Гидравлический датчик также содержит установленные на трубке 1 фиксирующие стаканы 2 и 3, стягивающие гайки 7, и пьезоэлемент 8 в виде шайбЬ. Пьезоэлемент 8 установлен на трубке соосно между нижним стаканом 2 и выступом б и акустически связан с последним. Эластичная оболочка 4 образует заполняемую жидкостью полость 9. В ходе работы гидравлический датчик 10 через высоконапорный шланг 11 и тройник 12 подсоединен к гидравлическому насосу 13 и манометру 14, Датчик 10 также электрически соединен с последователь но соединенным счетчиком 15 и регистратором 16, Вход счетчика 15 соединен непосредственно с пьезоэлементом 8.Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород работает следующим образом,Датчик 10 вводят в скважину 18, в результате бурения которой напряжения массива 17 в околоскважиннЬм пространстве снизилось со значения Р до значения Р, Зафиксировав датчик 10 на заданной глубине, нагнетают при помощи, насоса 13 через тройник 12, шланг 11 и трубку 1 с отверстиями 5 в полость 9, образованную оболочкой 4, рабочую жидкость, Зафиксированная поджатыми гайками 7, верхним и. нижним стаканами 3 и 2 оболочка 4 увеличивает свой диаметр и вступает в контакт с массивом 17, В результате действия нагрузки, которую датчик 10 создает на стенки скважины 18, в околоскважннном массиве возникает акустическая эмиссия. Импульсы акустической эмиссии воздействуют на оболочку 4 через жидкость, находящуюся в образованной ею полости 9, и выступ 6, поступают на пьезоэлемент 8, преобразуются им в электрические сигнапы и далее в этом виде поступают в счетчик 15 н регистратор 16.При нагрузках, создаваемых датчиком 10 на массив 17, меньших Рм, интенсивность акустической эмиссии незначительна, но при достижении величины Р она скачкообразно возрастает в 5-10 раз, что обусловлено эффектом, н нпамяти горных пород о действовавших до их разгрузки напряжениях. Так при достижении давлением какого-либо значения, например 50 МПа, Фиксируют скачок акустической эмиссии и определяют напряжения в массиве 17 горных пород. 25Пьезоэлемент с кольцевым выступом,диаметры которых на 2-4 мм меньшевнутреннего диаметра нижнего стакана,и нижним стаканом, играющими роль накладок, представляют собой пьезоэлектрический преобразователь типа продольный вибратор, основной лепестокдиаграммы направленности которогоблизок по форме к полости оболочки.Благодаря этому преобразователь имеетмаксимальную чувствительность по отношению к сигналам, поступающим издеформируемой части массива. Кольцевой выступ позволяет исключить непосредственный контакт рабочей жидкостис пьезоэлементом. Измерение параметров акустической эмиссии позволяетповысить точность определения напряжений в массиве горных пород на20-257.45 Формула изобретения Гидравлический датчик для определения напряжений в массиве горных пород, содержащий несущую трубку с радиальными отверстиями, размещенные на ее концах стаканы, эластичную цилиндрическую оболочку, расположенную между стаканами и образующую заполняемую жидкостью полость, и стягивающие гайки, установленные на трубке и Фиксирующие стаканы, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше1) 94991 ттия точности определения, он снабженттьезоэлементом в виде птайбы, трубкавыттолнена с кольцевым выступом, а иг Составитель В.ГондаТехред Л.Сердюкова скииКорректор Г.Волков илипен еда Тираж 455твенного комитета СССРбретений и открытий-35, Раушская наб д, 4 каз 579 3 писное роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, пьезоэлемент установлен на трубке соосно между стаканом и выступом и акустически связан с последним.