Устройство для определения характера напряженного состояния массива горных пород

ОПИСАНИЕ ИЗОБР ТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнител ое к авт, свид-ву 51) М. Кл 2) Заявлено 13,05.81 (21)3290654/22 заявки Нов рисое 1 С 39/00 сударс нныи комССР изобретен рытий 23) Приорите по делам и отОрдена Октябрьской Революции и о Знамени институт горного дела им.А 71) Заявител асногочинского УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВАГОРНЫХ ПОРОД(54 ся к горной етно - к устия на месте езного ископае ваться для ванногорогноз м тного устройстсложность, свяспе кт роме трилектронной схеи усиления сигамплитудным точность ввиду ности к плотносИзобретение относиттехнике, а более конкрройствам для определенразработки свойств полмого, и может использооценки напряженно-деформисостояния массива с цельего устойчивости,Известны устройства для определения напряженного состояния по плотности пласта, состоящие из спектрометрического детектора, источника излучения, трехканального амплитудного дискриминатора, вычислительного устройства и цилиндрических коллиматоров у источника и у детектора. В этих устройствах состояние массива определяется вычислительным устройством по трем сигналам, полученным на выходе трехканального амплитудного анализатора 1 .Недостатками данных устройств являются необходимость использования спектрометрического детектора, что не позволяет обеспечивать их искробезопасность, и сложность электронной схемы (трехканальный амплитудный анализатор и вычислительное устройство). Известно также устройство для определения напряженного состояния мас сива горных пород, содержащее зонд, источник гамма-излучения, спектрометрический детектор, два счетчика импульсов, выходы которых соединены с входами измерителя отношения, электромагнитный привод, компаратор, выход которого соединен с электромагнитным приводом, электронную схему спектрометрического детектора, механизм смены положения источника, соединенный с электромагнитным приводом, двумя группами схем И и амплитудным анализатором, причем парафазные выходы компаратора соединены, соответственно, с первыми входами двух групп схем И, ко вторым входам которых подключены выходы амплитудного анализатора, а выходы схемы И соединены с входами счетчиков ипульсов 2) .Недостатками извесва является высокаязанная с применениемческого детектора с эмой его стабилизациинала на его выходе ианализатором, низкаянебольшой чувствительти и зависимости сигнала от состава породы, а также сложность зашиты от высокоэнергетического гамма-излучения от источника.Целью изобретения является повышение точности и надежности за счеткомпенсации влияния колебаний химсостава.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя круговыми веерообразными коллиматорами, 10 подпружиненной шторкой в виде пустотелого цилиндра и применен интегральный детектор, причем выход детектора соединен с входом компаратора, парафазные выходы которого соединены с )5 входаьи счетчиков импульсов, при этом источник гамма-излучения установлен в обшей вершине веерообраз - ных коллиматоров, а зонд, детектрр, источник гамма-излучения и два круговых веерообразных коллиматора установлены соосно.На чертеже изображено устройство для определения напряженного состояния массива на месте разработки, обший вид.Устройство имеет цилиндрический корпус (зонд) 1 (например, из стеклопластика), в котором неподвижно жестко закреплены источник 2 излучения, интегральный детектор 3, компаратор 4, два счетчика 5 и б импульсов, измеритель 7 отношения, и электромагнитный привод 8 со штоком 9, на котором закреплена шторка 10, выполненная в виде пустотелого цилиндра из материала с атомным номером не менее 50. В исходном состоянии шторка 10 с помошью пружины 11 удерживается против вершины первого кругового веерообразного коллиматора 12 и 40 перекрывает поток гамма-квантов от источника 2 излучения в горной породе 13 через коллиматор 12. Первый круговой веерообразный коллиматор 12 образован свинцовым усеченным кону сом 14 с одной стороны и свинцовым цилиндоом 15 с другой стороны, имеюшим на противоположных сторонах ко;.ические углубления и отверстие, в центре которого закреплен источник 2излучения. Второй круговой веерообразный коллиматор 16 образован свинцовым цилиндром 15 с одной стороны и усеченным свинцовым конусом 17 с другой стороны. 55в Диаметр цилиндра Э, база измерения В (расстояние от центра источника излучения до центра интегрального детектора), угол наклона первого кругового веерообразного коллиматора ( и угол наклона второго кругового веерообразного коллиматорао(. выбраны из условия, при котором при обеспеченном электромагнитном приводе (это положение шторки показано на чертеже) скорость счета импульсов с интеграль ного детектора 3 увеличивается с ростом плотности горной породы 13, окружающей скважину; при включенном электромагнитном приводе 8 (перекрыт коллиматор 16) с увеличением плотностигорной породы уменьшается скоростьсчета импульсов с интегрального детектора.Устройство работает следуюшим образом,В первый полупериод измеренияэлектромагнитный привод 8 обесточен,шторка 10 находится перед вершинойканала коллиматора 12 и перекрываетего. Гамма-кванты от источника излучения 2 рассеиваются в породе 13 ипопадают на интегральный детектор 3(пути гамма-квантов указаны на чертеже сплошными линиями со стрелками).Средняя частота следования импульсовс детектора при этом прямо пропорциональная плотности породы 9 и обратно пропорциональная среднему атомному номеру породы Е. Импульсы с детектора 3 через компаратор 4 поступаютпервый счетчик импульсов 5. За времядлительности первого полупериода 1в счетчике импульсов 5 запишется число и= Х 1.По истечении первого полупериода сигналом с компаратора включается привод 8, шток 9 которого втягивается .в обмотку, а шторка 10 устанавливается перед вершиной канала коллиматора 16 и перекрывает его. При этомвыход интегрального детектора черезкомпаратор соединяется со вторымсчетчиком б импульсов, Гамма-квантыот источника 2 через канал коллиматора 12 попадают на породу 13 и лишь многократно рассеянные в породе гамма-кванты попадают на детектор. Средняя частота следования импульсов с детекторами при этом обратно пропорциональна плотности породы 9 и обратно пропорциональна среднему атомному номеру породы Е. Импульсы напряжения с детектора 3 через компаратор 4 поступают на второй счетчик б импульсов. За время второго полу- периодав счетчике импульсов запишется число И 2=тЬ.По истечении второго полупериода измеритель отношения 7 вычисляет значение К=М у.которое не зависит от среднего атомного номера породы Е и является однозначной мерой ее плотности: с увеличением плотности р величина К увеличивается быстрее, чем растет 4 или падает 2, так как измеряется их отношение, По величине 9 судят о напряженном состоянии массива.Устройство позволяет оперативноопределять напряженное состояние массива кровли горных выработок с цельюпрогнозирования ее устойчивости. Время одного замера не превышает нескольких минут. В качестве источника гамма-излучения может быть использован изотоп европий - 155, .селен - 75, америций - 241 и другие, т,е. устройство некритично к типу источника, а при использовании источника мягкого гамма-излучения повышается чувствительность и упрошается зашита. В устройстве все преимушества (повышение О надежности вследствие упрощения за щиты от гамма-излучения, повышение чувст(вительности к плотности и достижение нечувствительности к составу углей или пород в скважине) достигаются одно временно эа счет совокупности реализованных в нем признаков.формула изобретенияУстройство для определения характера напряженного состОяния массив горных пород, содержащее зонд, источник гамма-излучВния, детектор, два р 5 счетчика импульсов, выходы которых соединены с входами измерителя отношения, электромагнитный привод и компаратор, выход которого соединен сэлектромагнитным приводом, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с цельюповышения точности и надежности эасчет компенсации колебаний химсостава, оно снабжено двумя круговыми веерообразными коллиматорами, подпружиненной шторкой в виде пустотелогоцилиндра, причем выход детектора соединен с входом компаратора, парафаэные выходы которого соединены с входами счетчика импульсов, при этом источник гамма-излучения установлен вобшей вершине веерообразных коллиматоров, а зонд, детектор, источникгамма-излучения и два круговых вееро"образных коллиматора установленысоосноИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ М 2600812,кл. Е 21 В 49/00, опублик. 1979.2. Авторское свидетельство СССРР 458289, кл. С 01 Ч 5/00 1973/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Ироектная,961/57 Тираж 623 ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Жнного комите ений и откры 35, Раушская