Устройство для контроля напряженного состояния закладочного массива

(19) 01 ц 1 4, Е 21 С 39/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЛЬСТВУ я точнос ний, он вого Краий инстиз диэлектри т зено- что гауянов во СССР 1975. СССР 1981, етельст С 39/00 ельство С 39/00(54) (57.) 1 НАПРЯЖЕННО МАССИВА, в рически со т л р ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Казахский ордена Трусного Знамени политехничетут им. В.И.Ленина(56) Авторское свидВ 723129, кл. Е 21Авторское свидетФ 998754, кл.Е 21 УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ О СОСТОЯНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО лючающее электроды, элек диненные с измерительным прибором, о т л и ч а ю тем, что, с целью повьпп и информативности измер снабжено полым каркасом ка и переключателем, при этом эл роды выполнены из материалов с р личными значениями нормальных по циалов и установлены на внещней пверхности каркаса таким образом,на одной ее половине закрепленыравных расстояниях друг от другаэлектроды одного вида, а на другодиаметрально противоположно им -электроды другого в вида, причемдиаметрально противоположные элекродные пары электрически соединенс измерительным прибором через пеключатель.3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что полый кар" кас выполнен в виде сферы со сквоэныии отверстиями. 12346262. Устройство по п. 1, о т л и " ч а ю щ е е с я теи, что полый каркас выполнен в виде отрезка тру" бы.Изобретение предназначено для из мерения статических напряжений в закладочном массиве при подземной разработке месторождений и может найти применение и горной промывйеиности.Изучение напряженного состояния твердеющей закладки в .массиве необходимо для проверки методов проекти.рования и расчета, прочности искусственных массивов, корректировки параметров систем разработки, а также для определения рационального состава закладочных смесей.На Фиг, 3 изображена схема расположения электродов на.отрезке каркаса и их коммутация с измерительным устройством; на Фиг. 2 " гранатовый электрод в увеличенном виде; на" Фиг. 3 схематично показан характер деформирования пор и трещин в иена- груженной закладке (а) пви нормальном (б) и параллельном (в) направлениях вектора р относительно плоскости электрода; на Фнг. 4 изображено поперечное. сечение устройства и образце закладки и его размер при проведении лабораторных испытаний; на фиг. 5 - полярная диаграмма направления и величины разрядного тока,Устройство для контроля напряженного состояния закладочного массива состоит из полого каркаса 1, например иэ отрезка трубы из диэлектрика, на котором в верхнем полупространстве закреплены электроды 2 и 3 одного вида материала, например из графита, а в нижнем - иэ другого вида материала, например из цинка. Электроды посредством коммутирующих проводов через переключатель 4 и кнопку 5 подключены к измерительному прибору, например регистратору разрядного то- . ка 6, параллельно которому присоединен шунт 7. Графитовый электрод при-, клеен к каркасу так, что боковые его 3поверхности покрыты изолятором 8(фиг. 2).Устройство устанавливают в горизонтальном положении в пределах выработанного пространства (слоя иликамеры) перед его заполнением закладочной смесью В процессе, заполнениявыработанного пространства закладоч. ный раствор заливает внутреннюю и 0 наружную поверхности отрезка трубыи датчик и в дальнейшем остается взакладочном массиве, а провода отэлектродов выводятся в капитальныевыработки для проведения долгосроч ных наблюдений.При замерах диаметрально противоположные электродные пары 2 и 3 поочередно подключают через переключатель 4 с помощью кнопки 5 к изиери тела разрядного тока 7.Результаты измерений представляют в виде диаграмм, построенных вполярных координатах причем полярный угол соозетствует углу отклоне иия диаметра, соединяющего данныеэлектродные пары, а полярный радиуспропорционален величине разрядного,токе 1 . Наибольший.радиус характеризует направление действия и величину 30 максимальных сжимающих напряженийв эакгцдочном массиве..Приготовление твердеющих закладочных смесей свяэано,с растворением вводе вяжущих веществ, прежде всего Э цемента. Водный раствор цементногогеля представляет собой раствор электролитов. Ионный состав такого раствора представлен.ионами кальция Саф,натрия Яа" магния Ифф, алюииния 46 АРф, железа Ре и Уе, водорода Н",гидроксила ОН , кислотного остатка .ЯОи др . ионами.Затвердеввий цементный камень иие"3 1234 жидкой фазе, заполняющей поры, прослойки и микротрещины, находятся в той или иной степени свободы вышеперечисленные ионы, обеспечивая затвердевшему закладочному массиву 5 злектролитические свойства.Если в такую среду поместить в процессе ее формирования электроды из материалов с различными значениями нормальных потенциалов, образует ся гальванический элемент. Электро- движущая сила (ЗДС) гальванического элемента зависит от вида материалов электродов и электрических парамет ров среды. 5При замыкании внешнеи цепи через гальванический элемент и нагрузку начинает протекать электрический ток, разность потенциалов падает (гальванический элемент разряжается), вели чина разрядного тока 1 также уменьшается. Причина падения тока в концентрационной поляризации электродов, которая вызвана тем что в результате реакций поступающих из иссследу емой среды ионов с металлом электродов приграничная с электродом область обедняется реагирующим веществом и, .напротив, обогащается отреагировавшими неполярными частицами ве- З 0 щества. Величина тока 1 все более зависит от диффузии веществ вблизи электрода.Рассматривая взаимное положение плоссти электрда и вра р сжи мающих напряжений, действующих на рассматриваемую среду, можно показать зависимость условий диФфузии от направления вектора р относительно плоскости электродов.40Пусть вектор р действует нормально к плоскости электрода (фиг. 3 а). 626 4Действие сжимающих напряжений при этом вызывает деформирование пор и раскрытие трещин в направлении, параллельном плоскости электрода. Такие деформации уменьшают длину токопроводящих каналов - трещин и при-. ближают богатые ионами дальние участки пор к поверхности электрода. Это улучшает условия для отвода неполярных частиц вещества от электрода и для поступления к нему ионов реагирующе-, го вещества.В случае, когДа вектор р направлен параллельно плоскости электрода (Фиг. 38), характер деформиро-, вания другой. Трещины, по которым могут диффундировать частицы вещества и ионы, смыкаются, а лоры удлиняются относительно электрода,в связи с чем условия для диффузии ве", " ществ вблизи электрода ухудшаются.Следовательно, разрядный ток галь- . ванического элемента зависит от угла наклона вектора сжимающих напряжений к плоскости электродов.Выполнение устройства в виде но" лого каркаса способствует повышению точности измерений благодаря тому, что твердеющая смесь, попадая внутрь каркаса через отверстия в отрезке трубы, эатвердевает вместе с окружающим массивом и поэтому имеет точно такие же модули упругости, как исследуемый массив. Поэтому измерительное устройство не претерпевает деформаций от внешней нагрузки и расстояние между электродами остается постоянным; с другой стороны, измерительное .устройство не является местом концен" трацик напряжений (таким бы оно было, если его выполнить, например, из сплошного металла).12346261 1 11р Фис 8 1 1 1 11 Составитель Н.Якимов Техред Л.Сердюкова едактор Л,Повхан тор С,Шекмар Заказ 2963/ Под фическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,.4 изводственно-поли Тираж 470 ИИПИ Государственного ко по делам изобретений.и 3035, Москва, Ж, Рауш