Способ установки измерительных датчиков для измерения напряженно-деформированного состояния массива

 

СПОСОБ УСТАНОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА, включающий подачу твердеющей смеси в скважину, пробуренную на исследуемом участке массива , и отверждение смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения , в качестве твердеюш,ей смеси используют жидкую электропроводную резиновую смесь, подвергают ее в скважине низкотемпературной вулканизации, а после отверждения смеси используют ее как датчик деформаций. (Л 01 Oi О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 (5D

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3601468/22-03 (22) 07.06.83 (46) 30.07.84. Бюл. № 28 (72) А. П. Линецкий, А. А. Филинков и А. Азизов (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 622.289 (088.8) (56) 1. Кораблев А. А. Современные методы и приборы для излучения напряженного состояния массива горных пород. М., «Наука», 1969, с. 66 — 102.

2. Ямщиков В. С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М., «Недра», 1982, с. 134 — 135.

Л).)» 1)05646 А (54) (57) СПОСОБ УСТАНОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА, включающий подачу твердеющей смеси в скважину, пробуренную на исследуемом участке массива, и отверждение смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве твердеющей смеси используют жидкую электропроводную резиновую смесь, подвергают ее в скважине низкотемпературной вулканизации, а после отверждения смеси используют ее как датчик деформаций.

1105646

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в горной промышленности для установки датчиков при контроле изменения напряженного состояния, степени удароопасности и выбросоопасности горного массива, для определения величины коэффициента концентраций напряжений и напряженного состояния строительных объектов, а также для контроля устойчивости бортов карьеров и целиков.

Известны способы установки датчиков для измерения напряженно-деформированного состояния массива, основанные на распоре датчиков в скважине с помощью различных устройств (1).

Указанные способы характеризуются недостаточной точностью установки датчиков, приводящей к ошибкам измерений.

Известен способ установки измерительных датчиков для измерения напряженнодеформированного состояния массива, включающий подачу твердеющей смеси в скважину, пробуренную на исследуемом участке массива, и отверждение смеси (2).

Недостаток данного способа заключается в сложности правильной установки датчика и невозможности достижения надежного контакта датчика со стенками скважины, что приводит к низкой точности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу установки измерительных датчиков для измерения напряженно-деформированного состояния массива, включающему подачу твердеющей смеси в свижину, пробуренную на исследуемом участке массива, и отверждение смеси, в качестве твердеющей смеси используют жидкую электропроводную резиновую смесь, подвергают ее в скважине низкотемпературной вулканизации, а после отверждения смеси используют ее как датчик деформаций.

На чертеже изображен датчик после установки его в скважине.

Способ осуществляется следующим образом.

Место установки датчика в скважине зашлифовывают специальными коронками, затем для задания базы измерений туда вводят металлическую трубку с отверстиями, имеющую на концах круглые пластинки

1, к которым припаяны измерительные провода 2 (см. фиг. 1). Одновременно в скважину вводят затвор, который распирается там с помощью сжатого воздуха. Через металлическую трубку, расположенную в центре затвора (она же используется и в качестве досыльника для трубки, задающей базу измерений, и имеет резьбу на конце для соединения), в место установки датчика

45 подают под давлением с помощью насоса или шприца жидкую электропроводную резиновую смесь и подвергают ее низкотемпературной вулканизации в скважине. После отверждения резиновой смеси 3 затвор извлекают из скважины, выпустив из него сжатый воздух. К измерительным проводам подключают измерительный прибор 4 (мост постоянного тока или омметр) и измеряют электрическое сопротивление установленного таким образом в скважине датчика.

По изменению его электросопротивления во времени определяют изменение напряженного состояния горного массива или строительного объекта на выбранной глубине заложения от кромки забоя, выработки или обнажения, а на удароопасных пластах или рудах — степень удароопасности, на выбросоопасных пластах — степень выбросоопасности.

Перед проведением измерений в шахтных условиях для определения уровня изменения напряженного состояния производят испытания датчиков, выполненных подобным образом в лабораторных условиях. Причем крупногабаритные образцы с завулканизированными в них датчиками нагружают на специальных установках, повзоляющих создать осевые и радиальные напряжения различной величины, близкие к тем, что имеют место в натурных условиях.

Чтобы иметь более полное представление о происходящих изменениях напряженного состояния массива или объекта в натурных условиях, бурят ряд скважин, в которые на различной глубине устанавливают предложенным способом датчики и производят измерения их электросопротивления, которое изменяется в зависимости от деформаций скважин, вызванных изменениями величины горного давления: с ростом давления сопротивление электропроводной смеси увеличивается, а затем при напряжениях, близких к разрушающим, — уменьшается.

При изменении состава электропроводной резиновой смеси можно изменять ее электросопротивление, жесткость и другие параметры в сторону увеличения или уменьшения, что позволяет контролировать изменение напряженного состояния горного массива в широком прочностном диапазоне горных пород. Это позволит значительно расширить область применения способа.

Точность и достоверность измерений увеличиваются за счет максимальной площади соприкосновений отвержденной электропроводной резиновой смеси со стенками скважин и точного повторения их формы, т. е. не происходит потери определенного процента деформаций скважин благодаря надежному контакту смеси с их стенками.

Предложенный способ установки датчиков обеспечивает стабильные измерения в

1105646

Составитель К. Лыков

Заказ 5115 26

Редактор М. Бандура Техред И. Верее К орректор . еренц

А. Ф

Тираж 565 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений н открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 производственных условиях в течение длительного времени, имеет высокую чувствительность при работе в мягких и крепких горных породах. Диаметр скважины может быть любой, стоимость проведения измерений невысокая.