РЕПЕР ИНДИКАЦИИ СМЕЩЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Полезная модель относится к области исследования сдвижения горных пород и может быть использована для определения смещений массива месторождений с неустойчивыми рудами в сложных горногеологических условиях.
Известен репер (патент РФ №2302614, опубл. 10.07.2007). Сущность изобретения: репер состоит из пружины с ветвями, концы которых предназначены для фиксации репера в контролируемой зоне, и средства связи с тягой, передающей движение репера. Средство связи выполнено на одной из ветвей в виде дополнительной пружины с элементами, зажимающими пропущенную через них тягу. Основная пружина репера обеспечивает упругую подвижность ветвей репера, необходимую для установки и фиксации репера в контролируемой зоне. Дополнительная пружина обеспечивает возможность крепления тяги, передающей движение репера, причем это крепление мобильное, простое и в то же время надежное.
Недостатком данного изобретения является недостаточное усилие заделки репера.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является скважинный репер (патент РФ №2417318, опубл. 27.04.2011), который содержит штангу с установленным на ней распорным узлом с расклинивающими элементами, распорный узел выполнен в виде полого цилиндра с жестко закрепленной внутри него штангой, расклинивающие элементы выполнены в виде упругих лепестков из резины, каучука или полимеров, установленных симметрично в выемках на внешней стороне распорного узла, число распорных узлов принимают равным числу слоев, пересекаемых скважиной, но не менее трех, число упругих лепестков принимают более 3-х, внешний диаметр распорного узла принимают равным 0,9 D с длиной цилиндра не менее 3D, толщину лепестка d принимают более 0,1 D. На выступающих концах штанг установлено устройство для считывания перемещений.
Недостатком данного изобретения является недостаточное усилие заделки репера.
Для обеспечения получения истинных результатов смещения массива, а не репера под действием груза, необходимо иметь комплексное закрепление в массиве, позволяющее закреплять репер в скважине не только за счет сил трения, но и за счет сцепления на срез, что обеспечит максимальное закрепление в скважине.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства с повышенными усилием и надежностью заделки.
Задача решается посредством репера индикации смещений массива горных пород, включающего распорный узел с расклинивающими элементами и устройство для считывания перемещений, причем репер содержит распорный узел с пружинящими расклинивающими элементами и распорный узел с жесткими расклинивающими элементами, установленные на центральной несущей оси. Распорный узел с пружинящими расклинивающими элементами состоит из цилиндрической болванки с высверленными отверстиями, в которых закреплены стальные канаты и внешний диаметр данного узла с установленными стальными канатами составляет не менее 0,85 D, где D - диаметр скважины. Распорный узел с жесткими расклинивающими элементами выполняют из жесткого материала с модулем упругости на порядок превышающий модуль упругости исследуемого массива, и включает ось подвижности с втулкой, при помощи которых крепится плечо жесткого распора и элемент подпружинивания жесткого расклинивающего элемента, которые в свою очередь формируют угол распора составляющий/равный 20-80° в рабочем состоянии данного узла, а длина плеча жесткого распора составляет 1,3-1,4 D, где D - диаметр скважины. Устройство для считывания перемещений состоит из тросика и болванки, выполненных из металла и закрепляемых последовательно на центральной несущей оси, причем болванка представляет собой металлическую деталь диаметром 100 мм и длиной 200 мм, включающую конусную часть длиной 50 мм, с формируемой в нижней части площадкой для измерительной маркшейдерской линейки.
Техническим результатом полезной модели является возможность определять смещения горных пород в сложных горно-геологических условиях, повышение эффективности закрепления, а, следовательно, достоверность получаемых результатов.
Репер индикации смещений массива горных пород поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид репера, после установки в скважину, на фиг.2 изображен общий вид репера до установки в скважину, на фиг.3 - вид сбоку распорного узла с жесткими распорными элементами, где:
1 - скважина для установки репера;
2 - распорный узел с пружинящими расклинивающими элементами;
3 - распорный узел с жесткими расклинивающими элементами;
4 - центральная несущая ось;
5 - болванка для закрепления пружинящих расклинивающих элементов;
6 - стальной канат;
7 - ось подвижности жесткого расклинивающего элемента;
8 - втулка для закрепления жестких расклинивающих элементов;
9 - плечо жесткого распора;
10 - элемент подпружинивания жесткого распора;
11 - α- угол распора, град.
12 - стальной тросик;
13 - болванка;
D - диаметр скважины;
Репер индикации смещений массива горных пород содержит распорный узел с пружинящими расклинивающими элементами 2 и распорный узел с жесткими расклинивающими элементами 3, установленные на центральной несущей оси 4.
Распорный узел с пружинящими расклинивающими элементами 2 состоит из цилиндрической болванки 5 с высверленными отверстиями, в которых закреплены стальные канаты 6, способные создавать распор за счет пружинящих свойств и собственно механического закрепления в скважине за счет сил трения. Болванку 5 выполняют диаметром 70-80 мм, например, деревянной, материал «дуб», а стальные канаты 6 из прядей стального троса диаметром 12 мм. Внешний диаметр узла 2 с установленными пружинящими расклинивающими элементами принимают равным не менее 0,85 D, где D - диаметр скважины.
Распорный узел с жесткими расклинивающими элементами 3 выполняют из жесткого материала с модулем упругости на порядок превышающий модуль упругости исследуемого массива, например, из стали, и включает ось подвижности 7 с втулкой 8 на которых крепится плечо жесткого распора 9 и элемента подпружинивания жесткого расклинивающего элемента 10, которые в свою очередь формируют угол распора 11 в рабочем состоянии жестких распорных элементов. Угол распора 11 составляет 20-80°, длина плеча жесткого распора 9 составляет 1,3-1,4 D, где D - диаметр скважины. Данная конструкция позволяет производить распор в «мягком» массиве горных пород за счет сцепления при срезе и предусматриваемым подпружиниванием жесткого распора.
К центральной несущей оси 4 прикреплено устройство для считывания перемещений, состоящее из стального тросика 12, на котором после установки несущей части репера в скважине закрепляют болванку 13, от которой непосредственно и производят замеры величины смещения массива горных пород. Болванка 13, представляет собой металлическую деталь диаметром 100 мм длиной 200 мм, включающая конусную часть длиной 50 мм, с формируемой в нижней части площадкой для измерительной маркшейдерской линейки (на фиг. не показана).
Устройство используют следующим образом.
Репер индикации смещений массива горных пород работает следующим образом. В породах кровли бурят скважину 1 диаметром 105 мм, достаточной для проведения мониторинговых исследований длины, например, для условий Яковлевского рудника длина скважины принимается равной 9 м. В скважину 1 вводят до упора, предварительно собранную закрепляемую часть репера в скважине с распорным узлом с гибкими расклинивающими элементами 2, включающим цилиндрическую болванку 5, с установленными канатами 6, и распорным узлом с жесткими расклинивающими элементами 3, включающим ось подвижности 7 с втулкой 8 для закрепления жестких расклинивающих элементов, плечо жесткого распора 9, элемент подпружинивания жесткого расклинивающего элемента 10, которые формируют угол распора 11 в рабочем состоянии жестких распорных элементов и с предварительно закрепленной гибкой связью в виде стального тросика 12. Затем на стальном тросике 12 закрепляют болванку 13 с формируемой в нижней части площадкой для измерительной маркшейдерской линейки. Во время установки репера создают предварительное усилие, заведомо большее веса собственно репера (металлическая болванка), при этом вводится в работу распорный узел с пружинящими расклинивающими элементами и распорный узел с жесткими расклинивающими элементами и обеспечивается максимальное закрепление в скважине пробуренной в рыхлых и полурыхлых породах.