УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ ПОРОД

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована для дистанционного измерения смещения пород оползневого массива.
Известно устройство для измерения деформаций горных пород в скважине, содержащее распорный узел, размещенный на нем измерительный узел, установочное приспособление с жесткой и гибкой тягами, соединенное с распорным узлом, в котором распорный узел выполнен в виде упругих колец по числу направлений измерения деформаций, упоров, попарно диаметрально закрепленных на наружной поверхности колец и ориентированных по соответствующим направлениям измерения. Жесткая тяга установочного приспособления выполнена в виде трубки, соединенной с кольцами посредством направляющих, ориентированных по направлению закрепления соответствующих пар упоров, гибкая тяга размещена внутри трубки и соединена с кольцами в местах закрепления упоров. При этом измерительный узел выполнен в виде индивидуальных регистраторов деформации колец (патент РФ на изобретение №2379511, кл. Е21С 39/00, G01B 11/16. Опубл. 20.01.2010 г.).
К недостаткам известного устройства относится то, что при его перемещении по стволу скважины возможны зацепы упоров за стенки скважины, что может привести к заклиниванию устройства в стволе скважины и аварийной ситуации.
Известно также устройство для дистанционного измерения смещения пород кровли, включающее проводник для передачи смещения пород кровли натяжному грузу, выполненному с возможностью его перемещения под действием собственного веса. Устройство снабжено корпусом, в котором расположены лентопротяжный механизм с барабаном, направляющая для перемещения груза, записывающее устройство в виде самопишущей стрелки, прикрепленной к грузу. При этом груз подвешен через прикрепленный к нему блок, позволяющий изменить масштаб записи, и дополнительно снабжен упором, взаимодействующим с включателем аварийной сигнализации (патент РФ на изобретение №2303131, кл. Е21С 39/00. Опубл. 20.07.2007 г.).
Однако данное устройство имеет недостаточную производительность из-за многократного подъема на поверхность для подзарядки часового механизма лентопротяжного механизма.
Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является устройство для измерения глубинных деформаций горных пород, включающее анкер, гибкую тягу в защитных трубках, измеритель перемещений, регистратор начала сдвижений и сигнализаторы горизонтальных и наклонных смещений, выполненные в виде электропроводных контуров, размещенных на защитных трубках, которые соединены между собой муфтами и выполнены с проточками (авторское свидетельство СССР №777220, кл. Е21С 39/00. Опубл. 25.08.1977 г. Бюл. №41).
Но это устройство не позволяет оценить различные параметры напряженно-деформированного состояния массива горных пород
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства.
Технический результат заключается в получении дополнительной информации о состоянии массива горных пород.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения глубинных деформаций горных пород, включающее анкер, гибкую тягу в защитных трубках, измеритель перемещений, регистратор начала сдвижений и сигнализаторы горизонтальных смещений, выполненные в виде электропроводных контуров, дополнительно введены влагомеры, терморезисторы, таймер и электропроводящая фольга. При этом влагомеры и терморезисторы установлены совместными группами через равные промежутки на внешней стороне каждой защитной трубки и связаны, вместе с таймером, с регистратором начала сдвижений. Причем электропроводные контуры размещены на внутренней поверхности защитных трубок, а электропроводящая фольга, вход которой соединен с таймером, а выход - с регистратором начала сдвижений, размещена внутри защитных трубок по всей их длине оппозитно электропроводным контурам.
Введение влагомеров и терморезисторов позволяет получить информацию о величинах влажности и температуры на участке деформации массива горных пород с целью прогнозирования/мониторинга состояния массива горных пород на других участках исследования.
А введение таймера дает возможность получить информацию о моменте начала глубинных деформаций горных пород.
Дополнительное введение электропроводящей фольги способствует повышению точности определения места глубинных деформаций горных пород за счет ее размещения по всей длине защитных трубок.
Установка влагомеров и терморезисторов совместными группами через равные промежутки на внешней стороне каждой защитной трубки создает условия для непосредственного контакта влагомеров и терморезисторов с массивом грунта и точного определения влажности и температуры в месте деформации горных пород.
Связь влагомеров, терморезисторов и таймера с регистратором начала сдвижений позволяет фиксировать значения влажности, температуры в месте глубинных деформаций горных пород и момент их начала.
На фиг. показано схематично устройство для измерения глубинных деформаций горных пород.
Устройство для измерения глубинных деформаций горных пород включает анкер 1, гибкую тягу 2 в защитных трубках 3, измеритель перемещений 4, регистратор начала сдвижений 5, сигнализаторы горизонтальных смещений, выполненные в виде электропроводных контуров 6, размещенных на внутренней поверхности защитных трубок 3, влагомеры 7, терморезисторы 8, таймер 9 и электропроводящую фольгу 10. Влагомеры 7 и терморезисторы 8 установлены совместными группами через равные промежутки на внешней стороне каждой защитной трубки 3 и связаны, вместе с таймером 9, с регистратором начала сдвижений 5. А электропроводящая фольга 10, вход 11 которой соединен с таймером 9, а выход 12 - с регистратором начала сдвижений 5, размещена внутри защитных трубок 3 по всей их длине оппозитно электропроводным контурам 6.
Устройство работает следующим образом.
После бурения измерительной скважины, у ее устья устанавливают анкер 1. Затем в скважину опускают гибкую тягу 2 в защитных трубках 3, измеритель перемещений 4, регистратор начала сдвижений 5, сигнализаторы горизонтальных смещений, выполненные в виде электропроводных контуров 6, влагомеры 7 и терморезисторы 8. Таймер 9, установленный на поверхности земли, находится в режиме «ожидания». Если необходимо, то свободное пространство между стенками скважины и защитными трубками 3 для надежного контакта влагомеров 7 и терморезисторов 8 с защитными трубками 3 заполняют песком. При смещении слоев горных пород смещается и электропроводный контур 6, его контакты (не показаны) соприкасаются с электропроводящей фольгой 10, и сигнал о начале оползня поступает на регистратор начала сдвижений 5, который одновременно фиксирует зону сдвижений горных пород, которые привели к смещению электропроводного контура 6. Одновременно влагомеры 7, терморезисторы 8 и таймер 9 выдают информацию о величинах влажности и температуры на участке деформации массива горных пород и моменте начала глубинных деформаций горных пород. А величина сдвижений определяется измерителем перемещений 4 горных пород.
Предлагаемое устройство существенно расширяет функциональные возможности благодаря одновременной регистрации деформации, влажности и температуры в месте деформации, а также начала момента глубинных деформаций горных пород.