Устройство для измерения деформаций в массиве горных пород

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцианисткческкхреспубпмк(5 )М. Кд. Е 21 С 39/00 с присоединением заявки РЙ(23) Приоритет 9 аударстюаМ кемтет С Сь.р ае даам зебртеВ етерытйОпубликовано 30,11.82, Бюллетень М ИДата опубликования описания 30.11,82(72) Автор изобретения Е.В, Лодус Всесоюзный ордена Трудового Красного Знайени "-"-: научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД Изобретение относйтся к горному делу, а именно к устройствам, предназначенным для измерения деформации образцов путем замера смещений в скважинах и выработках.Известны устройства для измерений деформаций, содержащие подвижный и неподвижный контакты, при взаимном пе" ремещении которых изменяются электрические характеристики, фиксируемые1 О аппаратурой С 11Устройства позволяют измерять прямолинейные или угловые перемещения, однако измерейие криволинейных перемещений в труднодоступных условиях, воз-, никающих, например, при замерах в деформированной скважине, а также измерения нелинейности самой скважины, этими устройствами затруднено. Кроме этоГо, в условиях повышенной влажносо ти, запыленности, газоносности, имеющих место при натурных исследованиях в шахте, работа большинства этих устройств становится нестабильной. 2Наиболее близким по конструктивным особенностям к предлагаемому является устройство для измерения деформаций горных пород, содержащее подвижный и неподвижный контакты и осциллограф, включенный в тенэометрическую установку, причем один из контактов выполнен в виде металлического цилиндрического бойка с нарезкой и взаимодействует с другим контактом, выполненным в виде металлического стержня, одним своим концом соединенным с осциллографом 2,Устройство позволяет измерять лишь прямолинейные перемещения, однако измерения деформаций в криволинейных выработках, размещенных в массиве горных пород, с помощью данного устройства не прсдетавляется возможным. Невозможно также определить кривизну искривленной скважины и направление ее развития, что является важным вопросом в практике отработки месторождений полезных ископаемых.Цель изобретения - обеспечение возможности измерения искривлений скважины,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для измерения деформаций в массиве горных пород, содержащем подвижный и неподвижный контактыи включенный в тензометрическую станцию осциллограф, неподвижный контактвыполнен в виде витой цилиндрической 10пружины, укрепленной внутри трубчатого эластичного кожуха, а подвижныйконтакт выполнен в виде эластичногоцилиндра, размещен внутри неподвижного контакта, при этом подвижный контакт имеет равномерно распределенныепо окружности ползунки, соединенныес тензостанцией.На чертеже представлена схема устройства.Витая цилиндрическая пружина 1 укреплена внутри эластичного трубчатого кожуха 2 и одним концом соединенас осциллографом (не показан),Ползунки 3 подвижного контакта М равномерно укреплены по окружности на одномиз торцов контакта и соединены с осциллографом тягой 5 и электрическойцепью б.Устройство работает следующим образом,При прямолинейном расположении кожуха 2 пружина 1 имеет равномерноерасположение витков вдоль оси пружи"ны. В этом случае при перемещении подвижного контакта 1 тягой 5 ползунки 3поочередно периодически замыкают цепь,что фиксируется на пленке в виде дискретной линии с равными расстояниямимежду разрывами. По количеству разрывов при известном количестве ползун 46ков и расстоянию между витками пружины определяется общее смещение подвижного контакта относительно неподвижного, если измеряется прямолинейная деФормация. При прохождении криволинейного участка вследствие неравномерного расположения витков вдоль оси пружины (уменьшение расстояния между витками на сжатой стороне и увеличениеуказанного расстояния на растянутой фстороне кожуха) расстояние между разрывами на осциллограмме становится неравномерным, из чего и определяетсякривизна оси пружины, т. е. кривизнаисследуемого отверстия (скважины), в 55которое введено устройство. Практически трудно выполнить ползунки 3 подвижного контакта одинаковыми, поэтому каждый из них будет иметь определенный, характерный только для неговсплеск на осциллограмме (различнаядлительность импульса двойной илимногократный всплеск луча осциллографа и т. и.),Это позволяет определить, между какими именно контактами произошло сжатие или разряжение витков пружиныа затем по ориентации подвижного контакта ч в кожухе 2, определяемой, всвою очередь, по расположению направляющих выступов, определяется направление искривления скважины. Для повышения надежности определения один използунков 3 может быть специально изготовлен с сигналом, отличающимся отвсех других ползунов, например, сдвойным всплеском или с увеличеннойдлиной контакта.Необходимая точность может быть задана при изготовлении устройства путем изменения расстояния между витками пружины, а также количеством ползунков,Эластичное измерительное устройст.во позволяет, во-первых, проводитьизмерение смещений в искривленныхскважинах, и, во-вторых, определятьискривленность самих скважин, Последнее особенно важно при решении какнаучно-исследовательских, так и производственных задач. Действительно,в настоящее время определить отклонение скважины от первоначального заданного направления не представляет возможным, особенно, если скважина направлена вертикально вверх или наклонно к горизонтальной плоскости. Отсюдапоявляются ошибки в определении структурных колонок вмещающих пород, чтов свою очередь влечет ошибки в выборе технологических параметров отработки месторождений. С другой стороны,искривление скважины может произойтикак следствие сдвижения вмещающих пород при отработке месторождения, тогда по искривленности скважины можносудить о процессах в массиве горныхпород, что важно при решении задачмеханики горных пород, Все эти измерения легко выполняются с помощьюпредлагаемого устройства.В устройстве легко обеспечиваетсягерметичность контактов, что позволитпроводить измерение в обводненныхскважинах, а также в загазованных изапыленных скважинах, При использовании термостойкого кожуха устройство9777 формула изобретения з г Составитель Л. Березкина.Лушникова Техред С.Мигунова Коррев Редак Буряк 59/46 Тира ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москв2 Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5 ака ственногообретений и Ж, Рауш илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проек может быть использовано при повышенных температурах, а при выполнениикожуха из вакуумной резины устройство позволяет проводить измерения ввакууме. В связи с этим устройство знайдет применение при экспериментальном исследовании вопросов механикимассива горных пород как в натурных,так и в лабораторных условиях, в геологоразведке для определения коорди- Внат буровой скважины в маркшейдерскомделе, в спелеологии для определениянаправления течения подземных вод ит. и., а также в практике отработкиместорождений с применением буровых 1 фработ. Устройство для измерения деформа- зеций в массиве горных пород, содержа 76 4щее подвижный и неподвижный контакты,связанные с тензометрической станцией,и осциллограф, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью обеспечения возможности измерения искривлений скважинынеподвижный контакт выполнен в видевитой цилиндрической пружины, укрепленной внутри эластичного трубчатогокожуха, а подвижный выполнен в видеэластичного цилиндра и размещен внутри неподвижного контакта, при этомподвижный контакт имеет равномернораспределенные по окружности ползунки,соединенные с тензостанцией.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Агейкин Д.И., Костина Е.И., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. М., "Машиностроение", 1965.2. Авторское свидетельство СССРй 567961, кл. О 01 1. 1/04, 1977