Пристрій для визначення зміщень і деформацій гірських порід у масиві

Реферат: Пристрій для визначення зміщень і деформацій гірських порід у масиві. Пристрій містить глибинний репер, що саморозклинюється, в якому якір репера виконаний у вигляді циліндричної сталевої пружини з елементами жорсткої фіксації по краях і просвердленим перпендикулярно осі циліндра отвором для кріплення замірного троса, а також досильник, що містить нарощуваний шток у вигляді ланок рівної довжини із зовнішньою і внутрішньою різзю на кінцях і насадки, що кріплять на кінці першої ланки штока за допомогою з'єднувальної муфти, що є жорстко закріпленими двома взаємно перпендикулярними опорними пластинами з обрізним ножем на одній з них, висота фіксації якого більше довжини якоря. UA 78609 U (12) UA 78609 U UA 78609 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вугільної промисловості і може бути використана для визначення зміщень і деформацій гірських порід у масиві. Одним з апробованих методів вивчення зміщень і деформацій є метод глибинних реперів [1, 2]. Суть методу полягає у тому, що в досліджуваній області масиву гірських порід з гірничої виробки 1 пробурюють свердловину 2, в якій на потрібних відстанях від устя певним способом закріплюють глибинні репери 3 із замірними тросами 4 (фіг. 1). По зміненню положення реперів уздовж свердловини або по зміненню відстаней між ними судять про зміщення відповідних точок масиву або про деформації досліджуваних інтервалів (породних шарів). Даний метод дозволяє вивчати деформації пружного стиснення, відновлення і переміщення гірських порід у глибині на достатньому віддаленні від відшарування поза зоною впливу гірських виробок, з яких пробурені свердловини. В даний час існує декілька конструкцій вітчизняних глибинних реперів, наведених в роботах [3, 4]. У більшості пристроїв використовуються глибинні репери, що є дво - або трикільцевою пружиною з пружного сталевого дроту з подовженими кінцями. Така конструкція використовується не тільки в Україні, але і за кордоном і відрізняється лише формою подовжених кінців пружини. Надійність закріплення таких реперів у свердловинах невелика, а результати вимірювань відрізняються невисокою точністю. Незважаючи на багато переваг, існуючі конструкції реперів мають низку недоліків, а саме: - недовговічність окремих елементів або всієї конструкції в цілому, наприклад відносно короткий термін існування дерев'яних частин пробкорозпірних, клинових і засипних реперів в умовах агресивних шахтних вод; - складність і дороговизна виготовлення. Наприклад репери з примусовим механічним розклинюванням окремих елементів є механізмами досить складної конструкції з рухомими елементами, тому їх виготовлення в кустарних умовах виключається. В той же час в Україні немає заводів, що виробляють глибинні репери; - обмеженість кількості встановлюваних реперів, особливо у свердловинах малого діаметра, через невеликий пропускний отвір репера; - обмежена область застосування. Установка бетонітових і засипних реперів можлива тільки у свердловинах, пробурених в ґрунті, а трубчастих - тільки у свердловинах, пробурених у досить нестійких породах, що зазнають швидких деформацій. Спроби удосконалення існуючих видів реперів призводять до ще більшого ускладнення їх конструкцій і технології виготовлення. При спрощенні таких конструкцій втрачається якість і надійність фіксації реперів у свердловинах. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для визначення зміщень і деформацій гірських порід у масиві, в якому за рахунок виконання якоря глибинного репера, що саморозклинюється, у вигляді циліндричної сталевої пружини з елементами жорсткої фіксації по краях і просвердленим перпендикулярно осі циліндра отвором для кріплення замірного троса, а також використання досильника, що складається з нарощуваного штока у вигляді ланок рівної довжини із зовнішньою і внутрішньою різзю на кінцях і насадки, що кріпиться на кінці першої ланки штока за допомогою з'єднувальної муфти, що є жорстко закріпленими двома взаємно перпендикулярними опорними пластинами з обрізним ножем на одній з них, висота фіксації якого більше довжини якоря, досягається технічний результат - недорогий і простий у виготовленні пристрій, що дозволяє надійно закріплювати репер у свердловині на будь-якій глибині, що дає можливість визначати зміщення перебурених свердловиною досліджуваних породних шарів. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для визначення зміщень і деформацій гірських порід у масиві, згідно з корисною моделлю, містить глибинний репер, що саморозклинюється, в якому якір репера виконаний у вигляді циліндричної сталевої пружини з елементами жорсткої фіксації по краях і просвердленим перпендикулярно осі циліндра отвором для кріплення замірного троса, а також досильник, що складається з нарощуваних штоків у вигляді ланок рівної довжини із зовнішньою і внутрішньою різзю на кінцях і насадки, що кріпиться на кінці першої ланки штока за допомогою з'єднувальної муфти, що є жорстко закріпленими двома взаємно перпендикулярними опорними пластинами з обрізним ножем на одній з них, висота фіксації якого більше довжини якоря. Пристрій, що заявляється, є принципово новою конструкцією і відповідає критерію "новизна". Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 2 зображено загальний вид пристрою, на фіг. 3 - глибинний репер і шток, на фіг. 4 досильник. 1 UA 78609 U 5 10 15 20 25 30 35 40 У даній конструкції корпус якоря 1 репера виготовлений з листа пружної сталі, згорнутого в циліндр без фіксації шва, утворюючи тим самим пружину, що дозволяє змінювати його діаметр (фіг. 3). Відхилені від корпусу якоря 1 елементи жорсткої фіксації 2, розташовані по краях якоря 7, служать для зчеплення його із стінками свердловини 3, в яку закладатиметься репер. Перпендикулярно осі якоря 1 просвердлено отвір 4 для кріплення замірного троса 5. Для доставки якоря у свердловину потрібний досильник 6. Досильник складається з нарощуваного штока 7 (фіг. 3) і насадки 8 (фіг. 4). Шток 7 виконаний у вигляді ланок 9 рівної довжини із зовнішньою і внутрішньою різзю 10 на кінцях, за допомогою якої відбувається його нарощування до необхідної довжини. На кінці першої ланки штока 7 за допомогою внутрішньої різі 11 кріпиться насадка 8, що складається з двох взаємно перпендикулярних опорних пластин 12, жорстко закріплених на з'єднувальній муфті 13, і обрізного ножа 14, сполученого з однією з пластин. Пристрій працює в такий спосіб (фіг. 2). Перед тим як закріпити якір 1 у свердловині 3 на досліджуваній глибині, його необхідно зафіксувати на насадці 8 досильника 6 так, щоб обрізний ніж 14 опинився усередині якоря 1, а опорні пластини 12 - між елементами жорсткої фіксації 2 якоря. При цьому замірний трос 5 вільно розміщується усередині якоря 1. Після цього якір 1 стискають до діаметра свердловини 3 і стягують (фіксують діаметр) за допомогою джгута, капронової, текстильної нитки і т. п., пропускаючи їх в отвір під обрізним ножем 14. У внутрішню різь 11 муфти 13 угвинчують першу ланку штока 7, необхідна довжина якого набирається за допомогою ланок 9 рівної довжини. Поступально переміщають якір 1 за допомогою досильника 6 на необхідну глибину свердловини 3. У місці його закріплення роблять різкий рух в протилежну сторону. При цьому нитки, що з'єднують якір 1, обрізуються ножем 14, якір 1 розтискається й упирається елементами жорсткої фіксації 2 в стінки свердловини 3. Таким чином, за рахунок власної пружності, яка визначається матеріалом і конструкцією у вигляді пружини, якір 1 пристрою надійно закріплюється у свердловині 3 на необхідній глибині. У разі переміщень породного шару закріплений якір 1 переміщатиметься з ним одночасно. По зміненню довжини замірного троса 5 по відношенню до устя свердловини 3 можна судити про величину зміщень досліджуваного породного шару. Конструкція пропонованого пристрою нескладна. З його допомогою можна встановлювати репер у будь-якій точці свердловини не тільки поодиноко, але і цілими групами для комплексного дослідження всього породного масиву, оскільки порожнисте тіло репера дозволяє пропускати крізь нього декілька замірних тросів сусідніх глибинних реперів, а на установку репера в потрібній точці свердловини йде небагато часу. Джерела інформації: 1. Петухов И. М. Методы изучения сдвижения горных пород и угля в массиве [Текст] / И. М. Петухов. - М.: Изд-во БТИ МУП СССР, 1954.-30 с. 2. Методические указания по применению глубинных реперов для изучения напряженнодеформированного состояния массива горных пород [Текст]. - Л.: Минуглепром, ВНИМИ, 1983.97 с. 3. Петухов И. М. Опыт применения глубинных реперов для изучения сдвижений и деформаций горных пород в массиве [Текст] / И. М. Петухов, Ф. Н. Воскобоев. - М.: Недра, 1967.-30 с. 4. Глибинний репер, що само розклинюють. Патент на корисну модель 54065, МПК Е21В 49/00. Заявка № u201004986; заявлено 26.04.210. Опубл. 25.10.210. - Бюл. № 20. - С. 1-6. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Пристрій для визначення зміщень і деформацій гірських порід у масиві, який відрізняється тим, що містить глибинний репер, що саморозклинюється, в якому якір репера виконаний у вигляді циліндричної сталевої пружини з елементами жорсткої фіксації по краях і просвердленим перпендикулярно осі циліндра отвором для кріплення замірного троса, а також досильник, що містить нарощуваний шток у вигляді ланок рівної довжини із зовнішньою і внутрішньою різзю на кінцях і насадки, що кріплять на кінці першої ланки штока за допомогою з'єднувальної муфти, що є жорстко закріпленими двома взаємно перпендикулярними опорними пластинами з обрізним ножем на одній з них, висота фіксації якого більше довжини якоря. 2 UA 78609 U 3 UA 78609 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4