Ультразвуковой шахтный зонд

(5)5 Е 21 С 3 МИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР(54) УЛЬТРАЗВУКОВОИ ШАХТНЫИ ЗОНД (57) Изобретение относится к технике исследования состояния и свойств горных пород геомеханическими и геофизическими методами, Цель - расширение функциональных возможностей ультразвукового шахтного зонда. Для этого на основании зонда размещают цилиндр (Ц) со снятыми лысками, расположенными одна к другой под углом 90, Одна из лысок свободно лежит на основании зонда, а другая содержит конический выступ, На торец и боковые грани Ц наклеены два тензодатчика (ТД), предназначенные для измерения продольной и поИзобретение относится к области исследования состояния и свойств горных пород геомеханическими и геофизическими методами, может быть использовано в горной промышленности для определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород в процессе его отработки подземным способом и является усовершенствованием изобретения по авт,св. М 1557320,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.На фиг,1 показан шахтный зонд, общий вид; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 - схема крепления конического выступеречной деформаций в трех взаимна перпендикулярных областях в скважине, Выступ на лыске Ц служит для прижатия боковой поверхнссти Ц вместе с ТД к бокавой поверхности скважины, Прижим ТД к забою скважины осуществляют посредством кронштейна, один конец которого соединен с вторым торцом Ц, а другой - с тягой клинораспорного механизма. Зонд в скважину вводят посредством трубчатой штанги, На основании зонда размещают два преобразователя ультразвуковых колебаний (ПУК) и преобразователь ультразвуковых продольных колебаний, Зубчатые венцы ПУК входят в зацепление доуг с другом, На поворотную штангу .навинчивают переходник и вводят ее внутрь трубчатой штанги, стыкуя переходник с квадратом ходового винта, Вращая поворотную штангу, прижимают основание зонда к стенке скважины посредством тяги и кронштейна с башмаком, приводимых в движение ходовь)м винтом. 4 ил,па на цилиндре; на фиг,4 - схема расположения зондов в массиве горных пород,Ультразвуковой шахтный зонд состоит из преобразователей 1 и 2 ультразвуковых колебаний с известным уровнем поляризации, преобразователя 3 ультразвуковых продольных колебаний, размещенных на основании 4 зонда. В основании преобразователей 1 и 2 имеются зубчатые венцы 5 и б, входящие в зацеплеие друг с другом, В средней части преобразователя 1 имеется конический венец 7, входящий в зацеплени. с коническим колесом 8, расположенным на оси 9 и фиксирующимся с помощью штифта О. На с)си 9 с противопо1696696 30 35 40 45 50 оной стороны от конического коеса 8 имеется хоостовик 11 с квадратом под торцовый ключ. Ось 9 проходит через ходовой винт 12 в кронштейне 13, Ходовой винт 12 имеет хвостовик 14 с квадратом под торцо вый ключ и проходит через стенку кронштейна 13 и фланец 15, закрепленный на ней, На ходовом винте 12 расположена гайка 16, соединенная посредством тяги 17 с башмаком 18. Башмак 18 соединен тягой 10 19 с основанием 4, Для уменьшения трения оси 9 имеется подшипник 20, расположенный в стенке кронштейна 13. Преобразователи 1 и 2 и кронштейн 13 прикреплены к основанию 4 посредством 15 винтов 21. На основании 4 с противоположной стороны, где крепятся преобразователи 1-3, имеются цилиндрические выступы 22 с радиусом, равным радиусу скважины. Трубчатая штанга 23 резьба вым концом навинчивается на фланец 15.Поворотная штанга 24 вставляется в штангу 23 и стыкуется с хвостовиками 11 и 14 посредством переходников 25. На основании 4 шахтного зонда размещают цилиндр 25 26 со снятыми лысками, расположенными одна к другой под углом 90, Одна из лысок свободно лежит на основании зонда, а другая содержит конический выступ 27, прикрепленный винтом 28, служащий для прижатия боковой поверхности цилиндра 26 с накленными на нем тенэодатчиками 29 и 30 к боковой поверхности скважины. На торец и боковые грани цилиндра наклеены тенэодатчики 29 и 30, предназначенные соответственно для измерения продольнои и поперечной деформаций в трех взаимно перпендикулярных областях в скважине. Прижим тензодатчиков к забою скважины осуществляют посредством связи кронштейна 31 с тягой 19, прикрепленной к основанию 4 зонда,Зонд работает следующим образом, Зонд вводят в скважину на необходи-. мую глубину посредством трубчатой штанги 23, предварительно навернутой на фланец 15. Перед вводом зонда в скважи ну наносят слой вязкой смазки, хорошо,передающей колебания сдвига, на цилиндрические выступы 22 и контактные поверхности преобразователей 1 и 2, размещая их на основании 4 зонда так, чтобы оси поляризации их были повернуты одна к другой на 90, а ось преобразователя 1 параллельна оси скважины. На поверхности тензодатчиков наносят слой полимеризующего клея. На поворотную штангу 24 навинчивают переходник 25. Вводят поворотную штангу 24 внутрь штанги 23, при этом стыкуя перехоцник 25 с квадратом ходового винта 12,Вращая поворотную штангу по часовойстрелке, добиваются прижатия основания 4зонда к. стенке скважины с. необходимымусилием посредством тяги 17 и кронштейна31 с башмаком 18, приводимых в движениеходовым винтом 12. После удаляют поворотную штангу 24 из штанги 23, свинчиваютпереходник 25 и навинчивают переходник схвостовиком 11 под квадрат. Вводят поворотную штангу 24 внутрь штанги 23, приэтом стыкуя новый переходник с квадратомхвостовика 11 оси 9.Аналогичные операции осуществляют сдругим зондом, размещаемым в параллельно пробуренной скважине и отстоящей отпервой на расстоянии от 1 до 5 м. Один иззондов является излучающим, а другой приемным. Конструкции зондов идентичны,причем излучающие и приемные зонды размещают в двух взаимно перпендикулярныхнаправлениях в контролируемом массиве,как это показано на фиг.4.Зонды устанавливают на одной и той жеглубине в скважинах так, что основания 4зондов - излучающего и приемного направлены в сторону контролируемого массива, Данное положение зондов принимаютза начало отсчета поворотных штанг. Одновременньм поворотом штанг 24 вправо или влево осуществляют изменение(вращение) векторов поляризации преобразователей 1 и 2 и определяют положениенового вектора, которое соответствует максимуму скорости сдвиговых волн с максимальной Чх 2 (векторы поляризацииизлучающего и приемного преобразователей сдвиговых колебаний совмещены)или с взаимно ортогональной Чх 3 (векторы поляризации излучающего и приемногопреобразователей скрещены под 90 О) поляризацией,Торец скважины полируют алмазной коронкой, чтобы получить идеальный контактторца цилиндра 26 со скважиной. Формула изобретения Ультразвуковой шахтный зонд по авт.св. % 1557320, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он дополнительно снабжен цилиндром с расположенными под углом 90 одна к другой лысками, через одну из которых цилиндр свободно соприкасается с основанием зонда и с расположенным на другой лыске коническим выступом, тенэодатчиками, прикрепленными попарно на первом торце цилиндра, расположенном противоположно корпусу зонда, на боковой стороне цилиндра, расположенной противоположно лыске с коническим выступом, ина нижней стороне основания зонда. а также кронштейном, один конец которого соединен с вторым торцом цилиндра, а другой -с тягой клинораспорного механизма,1696696 Ре рН,Т Заказ 4288 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Рроеююл Составитель М. Китайская ехред М.Моргентал Корректор В. Гирня РЮФIРЙ