Устройство для определения механических свойств горных пород в массиве

/о Знам ни научно-": -. Всесоюзный ордена Трудового Крас(7) Заявитель исследовательский институт горно маркшейдерского делаеомехаюн и. нВ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД В МАССИВЕповорота, тажная схеботке; на Изобретение относится к областигорного дела, а именно, к определе.нию механических свойств горных пород в запредельной области деформирования в шахтных условияхИзвестно устройство для определе 5ния механических свойств горных породв запредельной области, включающеешлифованное основание, упорный цилиндр и шлифованную верхнюю давильную .плиту с центрирующей шаровой пятой,установленных на прессе, а такжефольговых .подкладок, задающих фиксированную величину деформации образца.15Однако указанное устройство в силуконструктивного выполнения нельзяприменить в шахтных условиях,Известно также устройство дляопределения механических свойств горных пород в массиве, включающее соединенные с насосом трубопроводами,корпус которых заполнен рабочей жидкостью, и плунжерами опорные плиты,реперы, приборы контроля давленийи перемещений 2.Недостатком известного устройстваявляется то обстоятельство, что оно,не обладая достаточной жесткостью,не позволяет устанавливать характер деформирования горных пород за пределом прочности. Таким образом, известным устройством не представляетсявозможным получить полную характеристику в координатах напряжение -деформация для горной породы.Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых характеристик за счет измерения запредельных характеристик горных пород в условиях естественного залегания,Эта цель достигается тем, чтоплунжеры выполнены ступенчатыми, корпуса гидродомкратов снабжены силовыми упорными гайками, ограничивающимиход плунжеров и механизмамиНа фиг, 1 изображена монма устройства в горной выра861601 3фиг. 2 н 3 силовой гидродомкрат, в,разрезе.Устройство содержит силовые гидравлические домкраты 1 (фиг. 1), ус-.тановленные на опорных плитах 2, сое,диненные между собой трубопроводами3, и через вентиль 4 с насосом Ь. Епоследнему через вентиль 6 и трубо-.провод 7 подсоединены также гидроцн-линдры механизмов поворота 8. Давле- Оние в гидросистемах контролируетсяманометрами 9 и 10, а измерение про"дольных и поперечных деформаций участ,ка массива, оконтуренного в стенкегорной выработки в виде призмы 11 раз"змерами не менее 5050"100 см, осуществляется комплектом реперов 12 с индикаторами часового типа 13. В случаеиспользования для замера деформаций идавления в гидросистемах злектрических датчиков применяют соответствую.щую регистрирующую аппаратуру (например, виброизмерительную ВИ 6-5 ИАи светолучевой осциллограф).Гидравлический домкрат состоит иэ25корпуса 14 (фиг. 2) внутри которогоразмещены ступенчатый плунжер 15 иупорная гайка 16, имеющая на верхнемвенце по образующей продольные пазы длядля установки в них кронштейна меха 30низма поворота, верхняя часть ступенчатого плунжера заканчивается сферической поверхностью, на которую опирается пята 17, а подплунжерная полость 18 заполнена жидкостью с низким35коэффициентом сжимаемости (например,глицерином). Механизм поворота 8упорной гнижестко закреплен болтами 19 на площадке 20, выполненной40заодно с корпусом домкрата, и состоитиз цилиндра 21, поршня 22 со штоком23, крышки 24, фигурного кронштейна 25 . 25 с пружиной 26 и трубопровода 27 45Устройство работает следующим образом.После завершения подготовительных работ по изготовлению образца - приз-. мы в горном массиве, монтажа устрой%0 ства и установки реперов, нагнетанием гжщерина под давлением в подплуижерную полость 18 силовых гидродомкратов (фиг 2 производят начальное обжатие массиванапряжениями 3-53 оте55раэрушающи для улучшения контактаопорных плит с испытываемым материалом после чего производят сброс дав" ления до нуля. Упорной гайкой 16 на всех домкра ах устанавливают равные. зазоры,1 (фиг. 2),хода плунжера 15 и насосом 5 (фиг. ) по трубопроводу 3 при открытом вентиле 4 (вентиль 6 закрыт) нагнетают под давлением рабочую жидкость в подплунжерную полость 8 (фиг. 2), плунжер 15 перемещается вверх на величину, ф. и упирается в гайку 16, о чем свидетельствует резкий рост давления в гидросистеме силовых домкратов, контролируемое манометром 9, записывают показания индикаторов 13 и осуществляют сброс давления до нуля, Гайкой 16 устанавливают новый Фиксированный зазор хода плунжера 5 и весь цикл работы повторяется. Упорная гайка 6 выполняет роль ограничителя перемещения плунжера 15 в момент образования трещин в материале образца и препятствует участию энергии упруго /сжатдй жидкости в процессе разрушения материала. Наличие рабочей жидкости с низким коэффициентом сжимаемости (глицерина) также является элементом жесткости, снижающим участие энергии сжатой жидкости в разрушении материала. Таким образом, производя ступенчатое нагружение участка горного массива с заданной деформацией и нагрузкой поЙучаем полную характеристику материала как до предела прочности, так и запредельную. Величина зазора Д., хода плунжера выбирается в зависимостн от деформационных свойств материала до предела прочности и в запредельной области. Для этой цели один опыт целесообразно провести по обычной схеме при пои- костью отвииченных гайках 16, однако это требование не обязательно. Механизм поворота 8 включается в работу в тех случаях, когда происходит эаклинивание резьбевого соединения ужрная гайка 16 - корпус гндродомкрата 14. По трубопроводу 1 от насоса 5 через открычий вентиль 6 (вентиль 4 закрыт) под давлением жндкостж подается в подпоршневую полоать цилиндра 21. Поршень 22 со штоком 23 и жестко закре-. пленным кронштейном 25, который фиксируется в пазу упорной гайкн 16 пру" жиной 26, закрепленной одним концом на крышке 24, а другим - на кронштейне 25, передвигается вправо и поворачивает гайку 16, выводя ее ие заклиненного состояния. Дальнейшее враФормула изобретения 5 86160 щенне гайки для установки очередного зазора Д,(ходв плунжера) осуществляется вручную, Для приведения механиз-., ма поворота в исходное положение кронатейн 23 вручную выводится из паза гайки.6, рабочая жидкость по трубопроводу 27 поступает в надпорщневую щщость цилюдра 21 (перепускные ус-;тройства установлены на каждом домкрате, пв чертеаах не показаны) . 10Исноаьзов 4 аие этого устройства : поввсщяет получить деформационные и йрочйостаав характеристики горного .массива на ниспадающем (запредельном) участке диаграммы напряжение-де- И формация в натурных условиях и будет способствовать более точному выбору параметров крепления горных выработок и более достоверному прогнозированию . удароопасности на шахтах и рудниках, 20 Устройство для определения механи" 25 ческих свойств горных пород в массиве, включающее соединенные с насосом тру 1 6бопроводами гидродомкраты, корпускоторых заполнен рабочей жидкостьюнплунжерами, опорныеппнты, реперы, при"боры контроля давлений и перемещенийо т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью рас"ширения диапазона измеряемых характеристик за счет измерения запредельных ха"рактеристик горкщ пород в условияхестественного залегания, плунжерывыполнены ступенчатыми, а корпуса гидродомкратов снабжены силовыми упорными гайками, ограничивающими ходплунжеров, и механизмами поворота.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ардашев К.А. и Иатвеев Б,В.Упрощенный способ испытаний на сжатие образцов горща пород при деформациях за пределом прочности "Физико"технические нроблеьы разработки полезных ископаемых", У 2, 1978,а. 109-110.2. Иетодические указания по проведению натурных испытаний механических свойств угля и пород с помощью .давильной установки, Л. фВНИИИ",1966, с, 4-15 (прототип).861601 илиал ППП "Патент" Укгород,ул.Проектн НИИПИ Тирак Заказ 6480/17 Подписное