УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ТРЕЩИН ГОРНЫХ ПОРОД

Область техники
Полезная модель относится к области исследования структуры массивов горных пород по скважинам и шпурам при геологоразведочных и горных работах.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известно устройство для определения параметров скважины (патент РФ 2209965 от 10.03.2003 г., МПК Е 21 В 49/00), в котором в эксплутационную скважину, заполненную жидкостью, на канате опускают многосекционное пробоотборное устройство, при помощи которого на заданной высоте осуществляют отбор образцов твердых отложений. Затем на поверхности осуществляют физико-химический анализ образцов.
Известен способ и устройство, определяющее трещины и границы пластов в скважине (см. авт. св. СССР 204270, 20.10.1967 г. МПК Е 21 В), посредством которого выделение трещин или других геологических неоднородностей осуществляют путем измерения отношений амплитуд начальной и конечной частей импульсов продольной или поперечной головных волн, которое резко изменяется при прохождении зондом указанных трещин, и по изменению спектрального состава принятых колебаний.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является устройство исследования горных пород по скважинам и шпурам, содержащее блок видеокамер, формирующий изображение
стенок скважины или шпура, записывающиеся на видеомагнитофон (см. патент на полезную модель РФ №35833 от 10.02.2004 г.). Основной информацией по полученным изображениям стенок скважины являются следы природных трещин, проходящие через массив горных пород, видимые углы наклона которых можно измерить с помощью экрана монитора при воспроизведении записи полученных видеоизображений. Однако указанная информация является недостаточной для получения истинного угла наклона (падения) и азимута простирания единичной трещины, совокупность которых формирует структуру исследуемого горного массива.
Указанные недостатки известных из уровня техники технических решений устраняет заявленная полезная модель на устройство для определения пространственного положения трещин горных пород. Сущность полезной модели
Задачей указанной полезной модели является повышение эффективности определения пространственного положения трещин горных пород путем определения азимута простирания и истинного угла падения единичной трещины.
Указанная задача достигается тем, что обеспечивается устройство для определения пространственного положения трещин горных пород, содержащее блок видеокамер бокового и фронтального обзора, установленный в герметичном корпусе устройства с возможностью перемещения вдоль стенок скважины и формирования изображения стенок скважины, насадку с азимутальным кругом и магнитной стрелкой, соединенную с указанным корпусом посредством средства крепления, при этом насадка устанавливается таким образом, чтобы в поле зрения видеокамеры фронтального обзора при
ее функционировании обеспечивалось изображение азимутального круга с магнитной стрелкой указанной насадки, а ось север-юг азимутального круга видеокамеры фронтального обзора совпадала с линией визирования видеокамеры бокового обзора, причем средство крепления выполнено с возможностью перемещения вдоль корпуса для обеспечения изменения масштаба изображения азимутального круга в поле зрения видеокамеры фронтального обзора.
Кроме того, средство крепления выполнено в виде хомута и трех несущих стержней, расположенных под углом 120° друг к другу в плоскости азимутального круга.
При этом указанные несущие стержни выполнены из немагнитной проволоки.
Краткое описание чертежей
Устройство для определения пространственного положения трещин горных пород описывается со ссылками на сопровождающие чертежи. Одинаковые элементы устройства, представленные на фигурах, имеют одни и те же ссылочные позиции.
На Фиг.1 представлена блок-схема устройства для определения пространственного положения трещин согласно варианту осуществления полезной модели.
На Фиг.2 - схематичный вид насадки со средством крепления согласно варианту осуществления полезной модели с разрезом в поперечном сечении по линии А-А.
Описание предпочтительного варианта осуществления полезной модели
На Фиг.1 представлено схематичное изображения устройства для определения пространственного положения трещин, содержащего блок
видеокамер бокового и фронтального обзора, включающий видеокамеру бокового обзора поз.1 и видеокамеру фронтального обзора поз.2 для обеспечения детального изображения стенок шпуров и скважин. При этом указанный блок видеокамер заключен в герметичный корпус 4. Кроме того, перед объективом видеокамеры 1 бокового обзора предусмотрено зеркало 3, установленное под углом 45° к оптической оси указанной видеокамеры. На Фиг.1, 2 под позицией 5 обозначена герметичная насадка с азимутальным кругом и магнитной стрелкой, при этом указанная насадка 5 имеет диаметр около 40-45 мм. Указанная насадка 5 крепится к герметичному корпусу 4 устройства для определения пространственного положения трещин посредством средства крепления, детально представленного на Фиг.2.
На Фиг.2 представлена насадка 5 с азимутальным кругом и магнитной стрелкой, а также средство крепления, выполненное в виде хомута 6 и трех несущих стержней поз.7, выполняющих функцию жесткого соединения насадки 5 с хомутом 6. Указанные несущие стержни 7 имеют длину около 140 мм и выполнены из немагнитной проволоки диаметром около 1,5-2,0 мм. При этом указанные стержни 7 расположены под углом 120° друг к другу в плоскости азимутального круга согласно Фиг.2, разрез по линии А-А. Хомут 6 выполнен из немагнитного материала диаметром около 45 мм и снабжен винтом и гайкой (не обозначены) для закрепления на герметичном корпусе 4 и жестко соединен с насадкой 5 посредством жестко закрепленных несущих стержней 7. При этом хомут можно перемещать вдоль герметичного корпуса 4 для изменения масштаба изображения азимутального круга в поле зрения видеокамеры 2
фронтального обзора.
Устройство для определения пространственного положения трещин горных пород работает следующим образом. В исследуемой скважине или шпуре обеспечивается размещение блока видеокамер бокового и фронтального обзора (1, 2) с возможностью формирования изображения стенок скважины, при этом видеокамера 2 фронтального обзора формирует круговое изображение в плоскости, перпендикулярной оси скважины, видеокамера 1 бокового обзора формирует боковое изображение стенки скважины, а также в поле зрения видеокамеры 2 фронтального обзора обеспечивается изображение азимутального круга с магнитной стрелкой, при этом ось С-Ю азимутального круга видеокамеры 2 фронтального обзора совпадает с линией визирования видеокамеры 1 бокового обзора. При необходимости местоположение насадки 5 регулируется посредством перемещения хомута 6 вдоль корпуса 4 для изменения масштаба изображения азимутального круга в поле зрения видеокамеры 2 фронтального обзора.
1
Осуществляем перемещение блока видеокамер бокового и фронтального обзора (1, 2) до получения изображения стенок скважины с трещиной посредством видеокамеры 2 фронтального обзора, после чего инициируем работу видеокамеры 1 бокового обзора и получаем изображение указанной трещины в вертикальной плоскости стенки скважины, по указанному изображению определяем угол наклона β, далее инициируем работу видеокамеры 2 фронтального обзора для получения изображения азимутального круга с магнитной стрелкой в поле зрения указанной камеры и по направлению магнитной стрелки определяем первое направление
1
линии визирования видеокамеры 1 бокового обзора φ.
2
2
Далее осуществляем поворот блока видеокамер бокового и фронтального обзора (1, 2) в плоскости азимутального круга на угол около 90 градусов и при необходимости обеспечиваем перемещение блока видеокамер вдоль направления стенки скважины до получения изображения указанной трещины посредством видеокамеры 1 бокового обзора, по которому определяем угол наклона трещины β и формируем изображение азимутального круга с магнитной стрелкой в поле зрения видеокамеры 1 бокового обзора и по направлению магнитной стрелки определяем второе направление линии визирования видеокамеры 1 бокового обзора φ.
1
2
В результате указанных процедур получаем два значения направления линии визирования видеокамеры 1 бокового обзора (φ φ) и по указанным значениям определяем направления следа трещины а в двух положениях блока видеокамер по формуле:
1, 2
1,2
α=φ±90°,
при этом знаки ± в указанной формуле выбираются произвольно, но остаются постоянными для всей серии измерений.
Вышеуказанные процедуры по определению параметров следов трещин осуществляются по всей глубине скважины (шпура). Далее на основе полученных параметров, посредством известных методик аналитических расчетов или графических построений, («Структурная и полевая геология», Гостоптехиздат, М., 1956, стр.223-224 под ред. Н.И.Буялова) определяют азимуты простирания и значения истинного угла падения единичной трещины, совокупность которых формирует структуру исследуемого массива.
Промышленная применимость
Заявленное устройство для определения пространственного положения трещин горных пород может быть использовано при геологоразведочных и горных работах.