Устройство для контроля напряженнодеформированного состояния горного массива

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 Е 21 С 39 Е ИЗОБРЕТЕН П ТЕЛЬСТВУ К АВТО У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Джезказганский.научно-исследовател ьский и проектный институт цветной металлургии "Джезказган НИПИцветмет" (72) Е.И,Николаев(56) Авторское свидетельство СССР М 715793, кл, Е 21 С 39/00, 1981.Авторское свидетельство СССР М 877003, кл, Е 21 С 39/00, 1981.Авторское свидетельство СССР ч. 1460256, кл. Е 21 С 39/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения контроля за напряженным состоянием массива горных пород, может быть использовано на удароопасных месторождениях для прогноза горных ударов,. Известно устройство для определения деформаций и напряжений в горных породах, включающее стержень, цилиндрическую эластичную оболочку, надетую на стержень, составную оболочку из жесткого материала, установленную поверх эластичной. Эластичная оболочка распирается в скважине при помощи жидкости от напорного устройства, В то же время она служит датчиком.Недостаткомется сложность данного устроиства явля- конструкции, обусловлен(57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения контроля за напряженным состоянием массива горных пород. Может быть также использовано на удароопасных месторождениях для прогноза горных ударов, Цель - повышение достоверности и надежности, Сущность - устройство содержит репер 1 с гайкой 2, стержень 3, сос 1 авляющий с репером винтовую пару. На стержень 3 надеты гайка 4 и эластичная втулка-фиксатор 5, которая продольно сжата шайбами 6, а поперечно-полуоболочками 7 на торцы которых надеты фиксирующие стаканы 8, Нэ выступающий конец репера 1 надеты опор ная плита 9 и две шайбы 10, между которыми размещен двухконтэктный датчик 11, подключенный к блоку 12 измерения регистрации. 1 ил,ная необходимостью наличия жидкости, трубопровода,За прототип принято устройство измерения деформации контура выработки, включающее репер, датчик перемещения, чувствительный элемент, регистрирующую аппаратуру, нож на репере, катушку индуктивности, конденсатор.Недостатки устройства - низкие достоверность и надежность контроля и измере- ния деформации, Это обусловлено тем, ч.,о емкость колебательного контура в процессе деформации массива горных пород изменяется ступенчато, в связи с чем индикатор резонанса выдает дискретную информацию измерений деформаций,Цель изобретения - повышение достоверности и надежности контроля.5 10 15 20 30 35 40 50 Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем стержень, насаженный на его первый конец распорный элемент и смонтированный на втором конце датчик деформаций, распорный элемент выполнен из эластичной втулки и фиксирующей ее раздвижной оправы, а датчик - в виде упругого цилиндра с элементами, чувствительными к сжатию, насаженного на второй конец стержня и внешней торцовой стороной зафиксированного на стержне, При этом устройство содержит пластину для опоры на поверхность устья скважины, насаженную на стержень с возможностью взаимодействия с внутренней торцовой стороной упругой втулки.Возможность осевого перемещения втулки-фиксатора вдоль стержня при создании предварительного напряжения на датчике сохраняет надежность контакта фиксатора с породами, При закручивании гайки, надетой на репер, между втулкой и датчиком возникают силы, равные и направленные навстречу друг другу. Стержень перемещается в осевом направлении, торец втулки деформируется также в осевом направлении, вызывая расширение в поперечном направлении. Таким образом. втулка еще больше фиксируется в шпуре, а не перемещается навстречу созданному усилию,Отсюда следует, что фиксация датчикане вносит погрешности в последующие измерения параметров, так как устройство и горный массив оказывают воздействие друг на друга, и таким образом измерительное устройство максимально моделирует процесс, протекающий в массиве горных пород.Сравнение данного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна",При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие данное изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".На чертеже показано устройство для контроля напряженно-деформированногосостояния горного массива,Устройство содержит репер 1 с гайкой 2, стержень 3, составляющий с репером винтовую пару. На стержень 3 надеты гайка 4 и эластичная втулка-фиксатор 5, которая прОдольно сжата шайбами 6, а поперечно-полуоболочками 7, на торцы которых надеты фиксирующие стаканы 8, На выступающий конец репера 1 надеты опорная плита 9 и две шайбы 10, между которыми размещен двухкомпонентный датчик 11(датчик фиксируется гайкой 2) подключенный к блоку 12 измерения регистрации.До установки устройства в шпур эластичную втулку 5 сжимают в полуоболочках7 в условиях завода-изготовителя. Для этогона стержень 3 надевают фиксирующий стакан 8, а эластичную втулку - фиксатор 5 сполуоболочками 7 вставляют в специальнуюоправку и путем вращения репера 1 сжимают, придерживая ключом гайку 2, После достижения достаточного напряжениявтулки-фиксатора на полуоболочки 7 надевают второй фиксирующий стакан. Затемустройство вводят в скважину, пройденйуюв области нетронутой деформации, наносятудар по выступающему концу репера, импульс удара передается через репер и стержень 3 на нижний фиксирующий стакан,после чего он отходит от втулки, Одновременно отжимается и верхний фиксирующий .стакан.Эластичная втулка 5. разжимается в поперечном направлении, металлические полуоболочки 8 отходят, прижимаются кстенкам шпура, происходит закрепление устройства в породах, После фиксации устройстра в шпуре откручивают гайку 2, надеваютопорную плиту 9 и шайбу 10, датчик 11,вторую шайбу 10 и навинчивают гайку 2.Путем дальнейшего навинчивания гайки 2на стержень 1 создают напряжение на датчике. Датчик сдавливается, при этом сближаются точки "а" и "Ь" между двумяшайбами 10, сигнал давления и перемещения подается на регистратор 12.Процесс изменения напряжения (О) идеформации (е) в массиве горных пород наглядно можно объяснить по графику напряженно-деформированного состояниягорного массива (фиг, 2).Различным значением напряжения идеформации соответствуют определенныеточки на графике,Создают давление Р на датчике измерения давления, равное напряжению 01, значение которого находится в точке началалинейного участка графика и замеряют расстояние между точками "а" и "Ь" на датчике.Под действием деформации массива этиточки будут перемещаться и через это перемещение можно измерить фактическую деформацию массива за определенныйпериод времени.Связь между показаниями напряженияи деформации объясняется формулой:е Егде я - поперечная деформация;1745926 7 3 Ю 8 Составитель Е,НиколаевРедактор Б.Федотов Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий каз 2373 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Е - модуль упругой деформации;м - коэффициент Пуассона.При изменении напряженно-деформированного состояния выработанного пространства в процессе ведения горных работ 5 или нарушении структурных связей в породах происходит перераспределение горного давления, и напряжения о и деформации й принимают новые значения о), О .Преимущество устройства заключается 10 в высокой достоверности и надежности контроля, причем измерения могут производиться оперативно и долговременно,Формула изобретения 15 Устройство для контроля напряженно- деформированного состояния горного массива, содержащее стержень, насаженный на его первый конец распорный элемент и смонтированный на втором конце датчик деформаций, отличающееся тем,что, с целью повышения достоверности и надежности контроля, распорный элемент выполнен из эластичной втулки и фиксирующей ее раздвижной оправы, а датчик - в виде упругого цилиндра с элементами, чувствительными к сжатию, насаженного на второй конец стержня и внешней торцовой стороной зафиксированного на стержне, при этом устройство содержит пластину для опорй на поверхность устья скважины, насаженную на стержень с возможностью взаимодействия с внутренней торцовой стороной упругой втулки.