RU2239023C1 - Device for determining hardness properties of rock formations of pit edges - Google Patents
Device for determining hardness properties of rock formations of pit edges Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239023C1 RU2239023C1 RU2003108582A RU2003108582A RU2239023C1 RU 2239023 C1 RU2239023 C1 RU 2239023C1 RU 2003108582 A RU2003108582 A RU 2003108582A RU 2003108582 A RU2003108582 A RU 2003108582A RU 2239023 C1 RU2239023 C1 RU 2239023C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frame
- load
- spherical
- loading mechanism
- hydraulic jack
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения механических характеристик горных пород, например прочностных свойств.The invention relates to mining and can be used to determine the mechanical characteristics of rocks, for example, strength properties.
Известно устройство для определения прочностных свойств пород по методу ВНИМИ, включающее домкрат для создания нагрузки, приложенной под углом 45 и 60° к плоскости ослабления (Бондарик Г.К. Методы определения прочности глинистых пород. - М.: Недра, 1974. - 214 с, с.90.).A device for determining the strength properties of rocks according to the VNIMI method, including a jack to create a load applied at an angle of 45 and 60 ° to the plane of weakening (Bondarik GK Methods for determining the strength of clay rocks. - M .: Nedra, 1974. - 214 s , p. 90.).
Ограниченность рассматриваемого устройства заключается в следующем:The limitations of the device in question are as follows:
- рекомендуется оценивать только сцепление грунта, так как угол внутреннего трения не может быть точно определен в связи с небольшим диапазоном нормативных нагрузок и малым количеством опытных точек;- it is recommended to evaluate only soil adhesion, since the angle of internal friction cannot be accurately determined due to the small range of standard loads and the small number of test points;
- определение угла внутреннего трения производится в лабораторных условиях.- determination of the angle of internal friction is carried out in laboratory conditions.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является установка для испытания на сдвиг обрушением, содержащая упорную балку с грузом, вертикально расположенный домкрат, динамометр, штамп (Швец В.Б. Элювиальные грунты как основания сооружений М.: Стройиздат, 1964. - 193 с., с.44) В качестве недостатков известного устройства можно перечислить следующие:Closest to the proposed device is a setup for a shear test collapse containing a thrust beam with a load, a vertically located jack, dynamometer, stamp (Shvets V.B. Eluvial soils as the foundation of structures M .: Stroyizdat, 1964. - 193 p., S .44) The following can be listed as disadvantages of the known device:
- сложность, трудоемкость и высокая стоимость проведения опытов;- the complexity, complexity and high cost of the experiments;
- применяемое оборудование, тяжелое и громоздкое, не позволяет провести достаточное количество опытов в разных точках борта карьера;- the equipment used, heavy and bulky, does not allow for a sufficient number of experiments at different points on the side of the quarry;
- отсутствие регистрирующего прибора для фиксации геометрических параметров выделенных призм горных пород и поверхностей обрушения;- the absence of a recording device for fixing the geometric parameters of the selected rock prisms and caving surfaces;
- низкая эффективность и недостаточные функциональные возможности устройства.- low efficiency and lack of functionality of the device.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности определения достоверных прочностных характеристик горных пород и расширение функциональных возможностей устройства за счет дополнительного более точного съема параметров деформаций горных пород.The technical result of the invention is to increase the efficiency of determining the reliable strength characteristics of rocks and expand the functionality of the device due to the additional more accurate removal of the parameters of rock deformations.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что устройство для определения прочностных свойств пород бортов карьеров, включающее гидродомкрат, раму и нагрузочный механизм, установленный на раме, отличается тем, что рама снабжена съемным режущим приспособлением, установленным с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно рамы, регистрирующим прибором, содержащим стойку с выдвижными стержнями, устройство снабжено нагрузочными пластинами, имеющими сферические отверстия, а нагрузочный механизм выполнен съемным и содержит винты передачи давления со сферическими наконечниками для входа в сферические отверстия нагрузочных пластин. Устройство отличается также тем, что режущее приспособление содержит вал с резьбой, на противоположных концах которого размещены режущий инструмент в виде фрезы и рукоятка, а нагрузочный механизм содержит шарнирно соединенные неподвижную и подвижную штанги, внутренние поверхности которых составляют острый угол, при этом между ними установлен гидродомкрат с возможностью качания, шток которого выполнен с возможностью передачи нагрузки на штанги и нагрузочные пластины посредством блока подшипников качения.The essence of the invention lies in the fact that the device for determining the strength properties of the rocks of the sides of the quarries, including a hydraulic jack, a frame and a loading mechanism mounted on the frame, is characterized in that the frame is equipped with a removable cutting device mounted to move in two mutually perpendicular directions relative to the frame recording device containing a rack with extendable rods, the device is equipped with load plates having spherical openings, and load fur MOD is removable and comprises a pressure transmitting bolts with spherical lugs to enter the spherical hole load plates. The device is also characterized in that the cutting device comprises a threaded shaft, at the opposite ends of which a cutting tool in the form of a milling cutter and a handle are placed, and the loading mechanism comprises articulated fixed and movable rods, the inner surfaces of which comprise an acute angle, and a hydraulic jack is installed between them with the possibility of swing, the rod of which is made with the possibility of transferring the load to the rods and load plates by means of a block of rolling bearings.
Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что позволяет повысить эффективность и надежность определения прочностных свойств горных пород в бортах карьеров; снизить стоимость и трудоемкость проведения испытаний; повысить мобильность устройства; снизить затраты времени на подготовку и проведение испытаний за счет объединения разных исследований в одном техническом средстве.The claimed technical solution differs from the prototype in that it improves the efficiency and reliability of determining the strength properties of rocks in the sides of quarries; reduce the cost and complexity of testing; increase the mobility of the device; reduce time spent on the preparation and conduct of tests by combining different studies in one technical tool.
Для этого используют:To do this, use:
- регистрационный прибор, закрепленный на раме и позволяющий с высокой точностью фиксировать все необходимые параметры призм горной породы до и после приложения нагрузки;- a registration device mounted on the frame and allowing high-precision fixation of all the necessary parameters of rock prisms before and after application of the load;
- съемное фрезерное приспособление, позволяющее снизить трудоемкость и время подготовки к опытам, а также повысить качество расчистки забоев, что в свою очередь влияет на достоверность получаемых результатов;- removable milling device, which allows to reduce the complexity and time of preparation for experiments, as well as to improve the quality of clearing faces, which in turn affects the reliability of the results;
- съемный нагрузочный механизм ввиду малых размеров позволяет уменьшить объем работ по расчистке забоев. При этом винты передачи давления со сферическим наконечниками, входящие в сферические отверстия нагрузочных пластин, позволяют обеспечить передачу нагрузки, перпендикулярной к торцу призмы породы, и изменять расстояние от центра приложения нагрузки до стенки забоя;- removable loading mechanism due to the small size allows to reduce the amount of work to clear the faces. At the same time, pressure transmitting screws with spherical tips included in the spherical openings of the loading plates make it possible to transfer the load perpendicular to the end face of the rock prism and change the distance from the center of load application to the face wall;
- горизонтальный гидродомкрат с манометром, вынесенные за пределы забоя, позволяют снизить трудоемкость проведения опытов и повысить точность и безопасность измерения нагрузки на породную призму, особенно в момент обрушения призмы.- a horizontal hydraulic jack with a manometer, taken outside the face, can reduce the complexity of the experiments and increase the accuracy and safety of measuring the load on the rock prism, especially at the time of collapse of the prism.
Ограниченность устройства по прототипу заключается в том, что нет возможности произвести сдвиги призм под разными углами к напластованию породы. Ввиду сложности и трудоемкости, а в некоторых породах и невозможности разработки забоев становится затруднительным получить забой с размерами, достаточными для установки вертикального домкрата со штампом, а также призму правильной геометрической формы. При этом сложность организации измерения необходимых для расчета параметров призм горной породы до и после приложения нагрузки, а также поверхностей обрушения не позволяет с достаточной точностью получить исходные данные. Все упомянутые ограничения по прототипу делают проблематичным получение достоверной информации о прочностных свойствах горных пород в разных точках борта карьера в необходимый промежуток времени.The limitations of the prototype device is that there is no way to produce prism shifts at different angles to the bedding. Due to the complexity and complexity, and in some breeds and the impossibility of developing faces, it becomes difficult to get a face with dimensions sufficient to install a vertical jack with a stamp, as well as a prism of the correct geometric shape. At the same time, the complexity of organizing the measurements necessary for calculating the parameters of rock prisms before and after application of the load, as well as of caving surfaces, does not allow obtaining the initial data with sufficient accuracy. All of the mentioned limitations of the prototype make it difficult to obtain reliable information about the strength properties of rocks at different points on the side of the quarry in the required period of time.
По предлагаемому устройству применение установленного на раме режущего приспособления с фрезой и рукояткой, расположенных на валу, нагрузочного механизма, выполненного в виде шарнирно соединенных неподвижных и подвижных штанг, внутренние поверхности которых составляют острый угол, с расположенным между ними гидродомкратом, установленным с возможностью качания, и блоком подшипников качения, соединенных со штоком гидродомкрата, выполненного с возможностью передачи нагрузки на штанги и нагрузочные пластины, а также применение регистрирующего прибора, содержащего стойку с выдвижными стержнями, позволяет устранить указанные недостатки по прототипу.According to the proposed device, the use of a cutting device mounted on the frame with a mill and a handle located on the shaft, a loading mechanism made in the form of articulated fixed and movable rods, the inner surfaces of which comprise an acute angle, with a hydraulic jack located between them, installed with the possibility of swinging, and a block of rolling bearings connected to the rod of the hydraulic jack, made with the possibility of transferring the load to the rods and load plates, as well as the application of the register ruyuschego device comprising a rack pull-rods, allows to eliminate these drawbacks of the prototype.
На фиг.1 показан общий вид устройства с режущим приспособлением вверху; на фиг.2 - вид верху на фиг.1; на фиг.3 - общий вид устройства с нагрузочным механизмом вверху; на фиг 4 - вид сверху на фиг.3.Figure 1 shows a General view of the device with a cutting device at the top; figure 2 is a top view of figure 1; figure 3 is a General view of the device with the load mechanism at the top; figure 4 is a top view of figure 3.
Устройство состоит из рамы 1, анкерных стержней 2, основания режущего приспособления 3, цилиндрических втулок 4, вала 5, вала с резьбой 6, фрезы 7, рукояти 8, крепежных винтов 9, регистрирующего прибора 10, стойки 11, выдвижных стержней 12, винтов 13, балок 14, винтов 15, неподвижной штанги 16, оси 17, подвижной штанги 18, оси 19, гидродомкрата 20, подвижного штока гидродомкрата 21, блока подшипников качения 22, манометра 23, трубопровода 24, винта передачи давления от подвижной штанги 25, винта передачи давления от неподвижной штанги 26, нагрузочных пластин 27 и 28, верхней упорной плиты 29, направляющих уголков 30.The device consists of a frame 1,
Работа устройства для определения прочностных свойств пород бортов карьеров заключается в следующем:The device for determining the strength properties of the rocks of the sides of the quarries is as follows:
- раму 1 устройства устанавливают на предварительно выровненной площадке уступа борта карьера;- frame 1 of the device is installed on a pre-aligned platform ledge side quarry;
- через отверстия в раме 1 погружают в породу вертикально анкерные стержни 1, имеющие в верхней части резьбу;- through the holes in the frame 1 immersed in the rock vertically anchor rods 1 having a thread in the upper part;
- с помощью гаек, навертываемых на анкерные стержни 2, фиксируют положение рамы 1 в горизонтальной и вертикальной плоскостях;- using nuts screwed onto the
- проводят монтаж съемного режущего приспособления: в основании режущего приспособления 3, включающего цилиндрические втулки 4, устанавливают вал 5, в середине которого имеется резьбовое отверстие. С помощью этого отверстия вал с резьбой 6 сопрягается с валом 5, затем на противоположных концах вала 6 монтируется фреза 7 и рукоять 8. Фиксаци вала 5 производится с помощью крепежных винтов 9;- carry out the installation of a removable cutting device: in the base of the
- вращая рукоять 8 и, соответственно, вал 6, фрезе 7 придают вращательно-поступательное движение, необходимое для расчистки забоя;- rotating the handle 8 and, accordingly, the shaft 6, the
- после проходки выработки на необходимую глубину, вращением рукояти 8 в обратную сторону фрезу 7 извлекают;- after driving the mine to the required depth, by turning the handle 8 in the opposite direction, the
- ослабив крепежные винты 9, перемещают вал 5 и, соответственно, вал 6, фрезу 7 и рукоять 8 влево или вправо в зависимости от предполагаемых размеров забоя;- loosening the fixing screws 9, move the shaft 5 and, accordingly, the shaft 6, the
- фиксируют вал 5 с помощью крепежных винтов 9 и повторяют те же операции, что и при проходке первой выработки;- fix the shaft 5 using the fixing screws 9 and repeat the same operations as when driving the first mine;
- таким же образом производят проходку остальных выработок, суммарный поперечный размер которых должен соответствовать поперечному размеру забоя, а их глубина - глубине забоя. после извлечения фрезы 7 из последней выработки производят окончательную зачистку забоя в соответствии с требуемыми размерами;- in the same way, the rest of the workings are drilled, the total transverse dimension of which must correspond to the transverse size of the face, and their depth to the depth of the face. after extracting the
- выполняют нарезку двух вертикальных щелей на всю высоту породной призмы таким образом, чтобы призма была открыта с трех сторон и примыкала к стенке забоя;- they cut two vertical slots to the entire height of the rock prism so that the prism is open on three sides and adjoins the wall of the face;
- производят демонтаж съемного режущего приспособления - для этого с концов вала с резьбой 6 убирают фрезу 7 и рукоять 8, а затем путем вращения из вала 5 извлекают вал с резьбой 6;- remove the removable cutting device — for this, the
- на основании режущего приспособления 3 устанавливают направляющие уголки 30;- based on the
- на верхнюю поверхность породной призмы устанавливают нагрузочную пластину 28, затем с помощью направляющих уголков 30 в забой надвигают нагрузочный механизм, состоящий из неподвижной 16 и подвижной 18 штанг, соединенных при помощи оси 17, гидродомкрата 20, соединенного со штангой 16 с помощью оси 19; подвижной шток которого 21 соединен с блоком подшипников качения 22.- a
Одновременно с надвижкой нагрузочного механизма в забое устанавливают нагрузочную пластину 27 вместе с верхней упорной плитой 29. При этом винты передачи давления со сферическими наконечниками 25 и 26 должны войти в соответствующие сферические отверстия нагрузочных пластин. Для винта передачи давления 26 в нагрузочной пластине 28 подготовлено несколько сферических отверстий, отстоящих на разных расстояниях от пластины, что позволяет изменять расстояние до центра приложения нагрузки от стенки забоя. Подвижный шток гидродомкрата 21, установленного на оси 19 с возможностью качания, при этом находится в фиксированном положении, исключающем передачу усилия на нагрузочные пластины 28 и 27.Simultaneously with the slide of the loading mechanism, a
- с помощью регистрирующего прибора 10 производят необходимые замеры подготовленной породной призмы. Для этого из стойки 11 перемещают выдвижные стержни 12 с миллиметровой шкалой до соприкосновения с поверхностью породной призмы и стенки забоя, затем фиксируют требуемые параметры;- using the recording device 10 make the necessary measurements of the prepared rock prism. To do this, the sliding rods 12 with a millimeter scale are moved from the rack 11 until they come into contact with the surface of the rock prism and the face wall, then the required parameters are fixed;
- испытание начинают с обжатия породной призмы заданной минимальной вертикальной нагрузкой. Для этого с помощью гидродомкрата 20, штока 21 и блока подшипников качения 22 на внутренние поверхности неподвижной и подвижных штанг 16, 18 оказывается силовое воздействие, при этом внутренние поверхности штанг составляют острый угол. Минимальная вертикальная нагрузка, передаваемая штангами 16 и 18 через винты 25 и 26, воспринимается нагрузочными пластинами 28 и 27;- the test begins with the compression of the breed prism given the minimum vertical load. To do this, using a
- производят демонтаж направляющих уголков 30. При этом между основанием режущего приспособления 3 и штангой 16 образуется зазор, достаточный для реализации ограниченного ее перемещения под действием нагрузки;- make the dismantling of the
- увеличивая вертикальную нагрузку ступенями, породную призму доводят до обрушения. В процессе опыта с помощью манометра 23, соединенного трубопроводом 24 с гидродомкратом 20, фиксируют нагрузку, а также промежуточные ступени нагрузки;- increasing the vertical load in steps, the rock prism is brought to collapse. In the course of the experiment, with the help of a
- поверхность обрушения призмы расчищают и с помощью регистрирующего прибора 10 делают замеры с двух противоположных сторон обрушенной призмы. Далее устанавливают средние координаты кривой обрушения;- the surface of the collapse of the prism is cleared and using a recording device 10 take measurements from two opposite sides of the collapsed prism. Next, set the average coordinates of the caving curve;
- таким же образом производят второй опыт по обрушению рядом расположенной и аналогично подготовленной породной призмы, но расстояние от центра приложения нагрузки до стенки забоя должно быть изменено по сравнению с соответствующим расстоянием в первом опыте. Для этого винт передачи давления 26 должен попасть в соответствующее программе испытаний сферическое отверстие нагрузочной пластины 28.- in the same way, a second experiment is performed on the collapse of a nearby prismatic and similarly prepared prism, but the distance from the center of load application to the face wall must be changed compared to the corresponding distance in the first experiment. To do this, the
Обрушение каждой из призм различно приложенной нагрузкой (с эксцентриситетом по отношению к центру пластины) необходимо для получения различных поверхностей обрушения. Значения удельного сцепления С и угла внутреннего трения (определяют известным полуграфическим способом, рассматривая случай предельного равновесия обрушенного клина породы. В результате обрушения двух одинаковых призм с различно приложенной нагрузкой получают исходные данные, необходимые для составления двух уравнений с двумя неизвестными: С и tgφ. Решая систему уравнений относительно С и tgφ, получим значения прочностных свойств исследуемых пород.The collapse of each of the prisms with a different applied load (with eccentricity with respect to the center of the plate) is necessary to obtain different collapse surfaces. The values of specific adhesion C and the angle of internal friction (determined by a known semi-graphic method, considering the case of limiting equilibrium of a collapsed rock wedge. As a result of the collapse of two identical prisms with differently applied loads, the initial data are needed to compose two equations with two unknowns: C and tgφ. Solving system of equations for C and tanφ, we obtain the values of the strength properties of the studied rocks.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет:Thus, the use of the proposed device allows you to:
- повысить эффективность и достоверность определения прочностных свойств пород бортов карьеров;- increase the efficiency and reliability of determining the strength properties of the rocks of the sides of the quarries;
- снизить стоимость и трудоемкость проведения испытаний;- reduce the cost and complexity of testing;
- уменьшить эксплуатационные расходы и затраты времени на- reduce operating costs and time spent on
- подготовку испытаний;- test preparation;
- повысить мобильность устройства, что позволяет проводить опыты в труднодоступных для известных технологий точках борта карьера;- increase the mobility of the device, which allows you to conduct experiments in hard-to-reach points of the quarry, difficult for known technologies;
- повысить безопасность проведения опытных работ, связанных с обрушением породных призм.- increase the safety of pilot work related to the collapse of breed prisms.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003108582A RU2239023C1 (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Device for determining hardness properties of rock formations of pit edges |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003108582A RU2239023C1 (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Device for determining hardness properties of rock formations of pit edges |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003108582A RU2003108582A (en) | 2004-09-20 |
RU2239023C1 true RU2239023C1 (en) | 2004-10-27 |
Family
ID=33537784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003108582A RU2239023C1 (en) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | Device for determining hardness properties of rock formations of pit edges |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2239023C1 (en) |
-
2003
- 2003-03-27 RU RU2003108582A patent/RU2239023C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШВЕЦ В.Б. Элювиальные грунты как основания сооружений. - М.: Стройиздат, 1964, с. 44. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20220260466A1 (en) | Systems and methods for determining concrete strength | |
CN115266426A (en) | Coal roadway side part measurement-while-drilling simulation test device and coal body stress inversion method | |
Mughieda et al. | Coalescence of offset rock joints under biaxial loading | |
US11002650B2 (en) | Portable device for direct shear express field test | |
RU2239023C1 (en) | Device for determining hardness properties of rock formations of pit edges | |
CN108871893A (en) | A kind of method that scene Soil Direct Shear test prepares the soil body with soil body preparation device | |
US3566681A (en) | Method and apparatus for pure shear testing of rocks and other building materials | |
CN111458238B (en) | Assembled rock-soil body slope in-situ direct shear test device and method | |
CN112345384A (en) | Frozen soil gravity shear test sliding plate, device and test method thereof | |
CN111896405A (en) | Concrete resiliometer device and using method thereof | |
US3427871A (en) | Method and apparatus for in situ bore hole testing | |
CN110887741A (en) | Structural surface shear test device and structural surface shear test system | |
CN110118723A (en) | A kind of test rock natural section coefficient of friction device and test method | |
Shen et al. | Seismic tests of a mixed-use residential and commercial building using a novel shaking table | |
CN211426125U (en) | Structural surface shear test device | |
Biały et al. | Diagnostic methods and ways of testing the workability of coal-a review | |
Barla et al. | Setting up a new direct shear testing apparatus | |
CN114112753A (en) | Rock continuous hardness testing device and testing method | |
RU2510440C2 (en) | Device for complex determination of physical and mechanical properties of soils under field conditions | |
RU2784278C1 (en) | Device for cutting a slot on the walls of mine workings for the slot discharge method | |
CN213902171U (en) | Hole bottom sediment thickness measuring device | |
SU1357496A1 (en) | Deep-well blade-type pressiometer | |
Taheri et al. | New brittleness indices to describe rock failure under compressive load | |
RU96250U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE HARDNESS OF SOILS BY ROTARY SHEAR | |
CN118010531B (en) | Equipment for in-situ testing of rock-soil direct shear strength and application method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100328 |