Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 26.04.1975 75631 KI. 5b,39/00 MKP E21c 39/00 czytelnia' Urzedu Patentowego folsHij ta*-'*-* »l l5':r£' Twórcy wynalazku: Kazimierz Podgórski, Miroslaw Chudek, Wlodzimierz Olaszowski, Andrzej Pach Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Slaska im. W. Pstrowskiego, Gliwice (Polska) Urzadzenie do badania wytrzymalosci skal in-situ, obudowy górniczej oraz konstrukcji budowlanych Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ba¬ dania wytrzymalosci skal in-situ, obudowy górni¬ czej oraz konstrukcji budowlanych. Dotychczas do badania wytrzymalosci skal in-situ oraz monoli¬ tycznej obudowy wyrobisk górniczych stosowano urzadzenia polegajace na wciskaniu grotów do scianek otworu, lub do dna otworu wywierconego w badanym elemencie skaly, czy obudowy. Stoso¬ wane byly równiez mlotki odbójne polegajace na pomiarze energii odbicia grota i jego zaglebienia w badanych warstwach górotworu lub konstrukcji budowlanej.Wytrzymalosc skal na odslonietej powierzchni okreslano równiez metoda skrawania. Stosowano równiez metody posrednie okreslenia wytrzymalos¬ ci skal na drodze ich sciskania, lub pomiarze pred¬ kosci rozchodzenia sie fal.Urzadzenia te byly skomplikowane, trudne w obsludze o waskim zakresie stosowalnosci i da¬ waly wyniki obarczone stosunkowo duzym bledem.Stosowanie ich bylo ograniczone mozliwoscia wpro¬ wadzenia w wymagane miejsce warstwach góro¬ tworu lub konstrukcji budowlanej w którym za¬ chodzi potrzeba wyznaczenia wytrzymalosci i sta¬ nu naprezen.Celem wynalazku jest urzadzenie, które zezwala na okreslenie wytrzymalosci i stanu naprezen w do¬ wolnym miejscu w górotworze, obudowie górni¬ czej lub konstrukcji budowlanej w sposób stosun- 2 kowo prosty odzwierciedlajacy rzeczywiste wiel¬ kosci.Cel ten zostal osiagniety przez konstrukcje urzadzenia posiadajacego ostrza skrawajace war- 5 stwy skal in-situ, monolitycznej obudowy górniczej lub konstrukcji budowlanej w otworze. Opór skra¬ wania ostrzami urzadzenia mierzy silownik dyna¬ mometryczny opierajacy sie o klin regulacyjny rozpierajacy ostrza lub ostrze, prowadzony w ópra- io wie polaczonej teleskopowo z pochwa, zaopatrzo¬ nej w srube regulacyjna, we wnetrzu której znaj¬ duje sie wysiegnik pisaka, który rejestruje we wnetrzu bebna na tasmie nawinietej na rolke mie¬ rzone silownikiem opory skrawania. Rolka obraca- 15 na jest za pomoca walu zaopatrzonego w kolo zebate zazebiajace sie z zestawem kól zebatych na¬ pedzanych krazkami, lub krazkiem dociskanym do scianek otworu wiertniczego, zas klin regulacyjny polaczony jest z mechanizmem wysuwania i cofa- 20 nia ostrzy. Mechanizm wysuwania i cofania ostrzy posiada przewód wiertniczy polaczony lacznikiem, we wnetrzu którego znajduje sie tlok z wystepem, sruba sterujaca z wystepem, na zewnatrz którego znajduje sie pierscien szczek oporowych. 25 Odmiana urzadzenia posiada mechanizm wysu¬ wania i cofania ostrzy skladajacy sie z rury umo¬ cowanej do pochwy wewnatrz której znajduje sie pret srodkowy polaczony ze sruba sterujaca. Dal- cza modyfikacja tego urzadzenia jest umocowanie 30 do sruby sterujacej preta srodkowego na zewnatrz 75 63175 631 3 4 którego znajduje sie rura lub inny ksztaltownik zazebiajacy sie z wycieciami na pochwie.Urzadzenie wedlug wynalazku przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawia przekrój podluzny przez urzadzenia w otworze wiertniczym podczas pomiaru, fig. 3 — przekrój poprzeczny przez rolki i zestawu kól zebatych, fig. 4— przekrój poprzeczny przez beben z nawi¬ nieta tasma odchylana walkami kierowniczymi, fig. 5 — przekrój poprzeczny przez prowadnice z sprezynami pisaka i sprezynami walków kierow¬ niczych, fig. 6 — przekrój poprzeczny przez pro¬ wadnice, fig. 7 — przekrój poprzeczny przez me¬ chanizm wysuwania i cofania ostrzy, fig. 8 — przekrój poprzeczny przez klin regulacyjny z ostrza¬ mi, fig. 9 — przekrój poprzeczny przez lacznik, fig. 10 — przekrój poprzeczny przez tloczek me¬ chanizmu do wysuwania i cofania ostrzy pod wply¬ wem cisnienia pluczki wiertniczej, fig. 11 — prze¬ krój podluzny przez odmiane mechanizmu wysu¬ wania i cofania ostrzy. Urzadzenie to posiada si¬ lownik dynamometryczny 1, opierajacy sie o klin regulacyjny 2. Klin regulacyjny 2 posiada wyfre- zowane prowadnice dla trzona ostrza 3.Trzon ostrza 3 posiada ogranicznik 33 ustalajacy wglebienie ostrza 3 w scianki otworu 16. Ostrza 3 wraz z trzonem prowadzone sa w oprawie 4, po¬ laczonej teleskopowo z pochwa 5.Pochwa 5 zaopatrzona jest w srube regulacyj¬ na 6, we wnetrzu której znajduje sie wysiegnik 7 polaczony z klinem regulacyjnym 2. Wysiagnik 7 polaczony jest z pisakiem 8, który rejestruje we wnetrzu bebna 9 na tasmie 10 wielkosc sily skra¬ wania. Tasma 10 polaczona jest z rolka 11. Rolka 11 obracana jest za pomoca walu 12 zaopatrzonego w kolo zebate 13 zazebiajace sie z zestawem kól zebatych 14, napedzanych krazkiem lub krazka¬ mi 15, dociskanymi do scianek otworu 16 sprezy¬ na 30.Do pochwy 5 umocowana jest prowadnica 27.W prowadnicy 27 wyciete sa rowki 37 dla prze¬ suwnego mocowania uchwytu 28 i listwy 38 pisa¬ ka 8 wraz z krazkiem 37.Oprócz uchwytu 28 z sprezyna 32 prowadzonego w rowkach prowadnicy 27 umocowane sa przesuw¬ nie uchwyty 29 z walkami kierowniczymi 31.Uchwyty 29 wraz z walkami kierowniczymi 31 roz¬ chylane sa sprezynami 34 i prowadza tasme 10.Wewnatrz krazka 15 znajduje sie kolo zebate z za¬ padka kierunkowa 35.Do pochwy 5 wkrecana jest sruba sterujaca 17 polaczona z mechanizmem K wysuwania i cofania ostrzy 3. Mechanizm K wysuwania i cofania ostrzy 3 sklada sie z przewodu wiertniczego 18 po¬ laczonego lacznikiem 20.W laczniku 20 znajduje sie tlok 25 z wyste¬ pem 12. Wystep 12 polaczony jest obrotowo z pierscieniem szczek rozporowych 21, a przesuw¬ nie wzgledem lacznika 20. W laczniku 20 umoco¬ wana jest sruba sterujaca 17 z wystepem 23, która wchodzi w wyciecie lacznika 20. Tloczek 25 prze¬ suwany jest do tylu sprezyna 24. Odmiana mecha¬ nizmu K posiada rure 37 umocowana do pochwy 5, oraz pret srodkowy 38 polaczony z sruba steruja¬ ca 17.Zestaw kól zebatych 14 napedzajacych bebny 15 umocowany jest w oslonie 35.W celu okreslenia wytrzymalosci skal in-situ wy¬ konuje sie otwór 16 do którego wprowadza sie 5 urzadzenie. Przed wprowadzeniem urzadzenia do otworu 16, ostrza 3 wraz z trzonami wsuniete sa do pochwy 5. Wsuniecie ostrzy 3 odbywa sie przez wkrecenie sruby sterujacej 17 ale przedtem ustala sie polozenie sruby regulacyjnej 6 na przewidy¬ wany opór skrawania ostrzami 3. Wkrecenie sruby sterujacej 17 moze byc dokonane przez obrót preta srodkowego 38 przy przytrzymaniu rury 37, lub przez obrót przewodu wiertniczego 18 wzgledem pochwy 5. Oprócz tego odkreca sie beben 9 i za¬ klada tasme 10 wprowadzajac ja miedzy walki kie¬ rownicze 31, pisak 8 i mocuje sie rolki 11. Rolke 11 wraz z tasma 10 zaklada sie na czop prowadni¬ cy 27 po czym zakreca sie beben 9 wraz z krazka¬ mi 15. Zaczep zakonczenia walu 12 wchodzi do otworu na koncu rolki 11. Tak przygotowane urza¬ dzenie wsuwa sie do otworu do miejsca badan.Podczas wsuwania urzadzenia do otworu krazki 15 obracaja sie a zapadka kierunkowa 35 wylacza na¬ ped zestawu kól zebatych 14. Przez wykrecanie sruby sterujacej 17 powoduje sie wysuniecie ostrzy 3 w wyniku przesuwania sie klina regula¬ cyjnego 2 i silownika dynamometrycznego 1. Srube sterujaca 17 odkreca sie przez przytrzymanie rury 37 i obrót pretem 38.W odmianie urzadzenia srube sterujaca 17 odkre¬ ca sie w wyniku przesuniecia tloka 25 cisnieniem pluczki w przewodzie wiertniczym 28. Przesuwaja¬ cy sie tlok 25 laczy sie ze sruba sterujaca 17. Rów¬ noczesnie z przesuwaniem tloka 25 poprzez dziala¬ nie wystepu 19, ulega przemieszczeniu sie pierscien szczek rozporowych 21 którego szczeki nasuwaja sie na stozkowa czesc pochwy 5 i lacza sie z scian¬ kami otworu 16. Przez obrót przewodu wiertnicze¬ go 18 ulega odkrecaniu sruba sterujaca 17, która zwalnia klin regulacyjny 2. Tak wysuniete ostrza 3 wciskaja sie w scianki otworu 16. Podczas ciag¬ nienia przewodem wiertniczym 18, lub rura 37 ostrza 3 wycinaja bruzde, której glebokosc jest ustalona ogranicznikiem 33, slizgajacym sie po sciance otworu 16. Wielkosc oporów skrawania ostrzami 3 a w przeliczeniu wytrzymalosci skaly rejestrowana jest przez pisak 8 na tasmie 10.Przesów tasmy 10 odbywa sie poprzez zestaw kól zebatych 14 i krazków 15, które tocza sie po scian¬ ce otworu 16. Uzyskuje sie w ten sposób wykres wytrzymalosci skaly w zaleznosci od polozenia urzadzenia w otworze 16. Po zbadaniu skal in-situ na wymaganym odcinku zatrzymuje sie wyciaga¬ nie urzadzenia i przez przytrzymanie rury 37 i obrót pretem srodkowym 38 powoduje sie wkre¬ canie sruby sterujacej 17 do pochwy 5 i przesuw klina regulacyjnego 2, wraz z ostrzami 3, tak ze mozna luzno wyjac urzadzenie z otworu.Aby wyjac urzadzenie zaopatrzone w przewód wiertniczy 18 z otworu 16 wlacza sie uprzednio cisnienie pluczki, która przesuwa tlok 25 i laczy sie ze sruba sterujaca 17. W czasie przesuwu tlo¬ ka 25 szczeki pierscienia oporowego 21 unierucha¬ miaja pochwe 5; takze mozna wkrecic srube ste¬ rujaca 17 i przesunac *ostrza 3 do srodka pochwy, 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6075 631 5 w wyniku czego nie zahaczaja o scianki otworu 16 i mozna latwo urzadzenia wyjac.Po wyjeciu urzadzenia odkreca sie beben 9 i wyj¬ muje tasme 10 z zapisem oporów skrawania, które po przeliczeniu zezwalaja okreslic wytrzymalosc skal in-situ lub konstrukcji budowlanej. Urzadze¬ niem tym mozna równiez okreslic glówne kierun¬ ki naprezen oraz wplyw czasu na ksztaltowanie sie naprezen jak i wytrzymalosci skal in-situ, czy kon¬ strukcji budowlanej. Aby okreslic ksztaltowanie sie naprezen wokól otworu w zaleznosci od czasu prze¬ prowadza sie wielokrotne skrawanie ostrzami 3 w kilku plaszczyznach w ustalonych odstepach cza¬ su. Podane urzadzenie moze równiez sluzyc do okreslenia urabialnosci zloza kopaliny uzytecznej w zaleznosci od stanu naprezen i predkosci skra¬ wania. Urzadzenie to moze byc równiez wykorzy¬ stane do okreslenia stopnia zagrozenia tapaniami.Przewiduje sie równiez, ze urzadzeniem tym be¬ dzie mozna okreslac stan wytezenia obudowy szy¬ bów od wplywu robót górniczych w czasie wply¬ wów prowadzonej eksploatacji w filarach ochron¬ nych. Aby okreslic stan wytezenia materialu obu¬ dowy szybu przewiduje sie badania podanym urza¬ dzeniem w wywierconych otworach w obudowie oraz na uzyskanych rdaeniach odpowiednio skon¬ struowanym urzadzeniem. PL PL