RU2272993C1 - Device for determining shifts of mountain rock or elements of building constructions - Google Patents

Device for determining shifts of mountain rock or elements of building constructions Download PDF

Info

Publication number
RU2272993C1
RU2272993C1 RU2004129373/28A RU2004129373A RU2272993C1 RU 2272993 C1 RU2272993 C1 RU 2272993C1 RU 2004129373/28 A RU2004129373/28 A RU 2004129373/28A RU 2004129373 A RU2004129373 A RU 2004129373A RU 2272993 C1 RU2272993 C1 RU 2272993C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
benchmarks
meter
well
rods
rod
Prior art date
Application number
RU2004129373/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Цыганок (RU)
Александр Николаевич Цыганок
Алексей Петрович Агудалин (RU)
Алексей Петрович Агудалин
Борис Петрович Агудалин (RU)
Борис Петрович Агудалин
Original Assignee
Борис Петрович Агудалин
Алексей Петрович Агудалин
Александр Николаевич Цыганок
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Петрович Агудалин, Алексей Петрович Агудалин, Александр Николаевич Цыганок filed Critical Борис Петрович Агудалин
Priority to RU2004129373/28A priority Critical patent/RU2272993C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2272993C1 publication Critical patent/RU2272993C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

FIELD: engineering of measuring equipment, possible use for diagnosis and control of status of contour-adjacent massif or anchoring support structure.
SUBSTANCE: device has controlling reference marks, each one of which is rigidly held on one end of its control-rod, connecting reference mark to device for measuring its shift, control-rods are made in form of resilient rods, at ends of which, opposite to holding of reference mark, magnetic ducts are mounted, while each magnetic duct is mounted with possible free reciprocal movement along axis of its inductiveness coil, positioned in the body of reference marks shifts measuring device, including several inductiveness coils, as many of them as of reference marks. Output of device for measuring shift of reference marks is connected to block for gathering and processing information. signal from block for gathering and processing information is outputted in digital form which makes it possible to connect device directly to computer network. To expand functional capabilities of device, in particular, possible automation of measuring process, and also enabling of offered device into existing control system, output of block for gathering and processing information is made with possible connection both to autonomous information accumulator and to automated system for controlling control processes.
EFFECT: expanded functional capabilities of device.
13 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения и регистрации смещений (сдвигов) слоев горных пород, элементов инженерно-строительных сооружений. Возможно применение изобретения в горной промышленности для диагностики и контроля состояния приконтурного массива и анкерной крепи, в том числе в составе автоматизированной системы дистанционного мониторинга выработок.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for determining and recording displacements (shifts) of rock layers, elements of civil engineering structures. It is possible to use the invention in the mining industry for diagnosing and monitoring the state of the near-mass array and anchor support, including as part of an automated system for remote monitoring of workings.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для проведения наблюдений за сдвижением горных пород с помощью глубинных реперов (см. авторское свидетельство на изобретение №859815, МПК G 01 С 15/04, опубл. 30.08.81 г. Бюл. № 32), содержащее установленные в одной скважине на различных уровнях реперы, связанные посредством натянутых с помощью грузов проволок с отсчетной шкалой. Устройство позволяет получить информацию о состоянии нескольких пластов скважины одновременно, однако непосредственное визуальное наблюдение по отсчетной шкале требует непосредственного присутствия оператора, кроме того, надземная часть устройства представляет собой громоздкую металлическую конструкцию.A device for observing the movement of rocks using deep benchmarks (see copyright certificate for the invention No. 859815, IPC G 01 C 15/04, publ. 30.08.81, Bull. No. 32), containing installed in one well on different levels of benchmarks connected by means of tensioned wires with a reading scale. The device allows you to obtain information about the state of several layers of the well at the same time, however, direct visual observation on a reading scale requires the direct presence of the operator, in addition, the aerial part of the device is a bulky metal structure.

Известно устройство для определения деформации массива горных пород (см. патент на изобретение № 2193658, МПК Е 21 С 39/00, опубл. 11.27.2002), содержащее базовый репер со штоком с упорной шайбой на конце, в которую упирается шток герконового датчика линейных перемещений контрольного репера. Для осуществления контроля состояния нескольких слоев массива в скважине одновременно размещают несколько контрольных реперов с датчиками, упирая их один в другой. Устройство более компактно, при этом наличие вынесенного блока индикации снимаемой информации позволяет повысить оперативность контроля и безопасность связанных с ним работ. Однако это индикаторное устройство, позволяющее определить только критические величины деформации и не позволяющее осуществить непрерывные измерения.A device is known for determining the deformation of a rock mass (see patent for invention No. 2193658, IPC E 21 C 39/00, publ. 11.27.2002), containing a reference frame with a rod with a thrust washer at the end, against which the rod of the reed switch linear movements of the control benchmark. To monitor the state of several layers of the array in the well at the same time place several control benchmarks with sensors, abutting them one against the other. The device is more compact, while the presence of a remote display unit of information being removed allows you to increase the efficiency of control and the safety of related work. However, this is an indicator device that allows you to determine only the critical values of the deformation and does not allow continuous measurements.

Наиболее близким по технической сущности является устройство контроля состояния горных пород (см. авторское свидетельство на изобретение № 1373812, МПК Е 21 С 39/00, опубл. 15.02.88 г., бюл. № 6), включающее установленные в шпуре реперы, соединенные между собой штангой (тягой), на которой закреплен измеритель смещений реперов, выход которого соединен с входом блока преобразования сигнала и далее с блоками выборки и запоминания, управления, сравнения, вычислений, масштабирования, определения критических показаний и сигнализации. Наличие в устройстве блоков обработки информации, в том числе преобразования аналоговых сигналов, поступающих с измерителя смещений, в цифровую форму, позволяет повысить качество измерений. Недостаток устройства контроля по а.с. №1373812 состоит в отсутствии информации о состоянии промежуточных между контрольными реперами слоев скважины, что не позволяет выявить распределение максимумов расслоения контура выработки, обосновать рациональный выбор длины анкера и его закрепления, провести более точный анализ состояния слоев массива.The closest in technical essence is a device for monitoring the condition of rocks (see copyright certificate for the invention No. 1373812, IPC E 21 C 39/00, publ. 15.02.88, bull. No. 6), including the benchmarks installed in the hole, connected between each other by a rod (rod), on which a reference meter displacement meter is fixed, the output of which is connected to the input of the signal conversion unit and further to the blocks of sampling and storing, controlling, comparing, computing, scaling, determining critical readings and signaling. The presence of information processing units in the device, including the conversion of analog signals coming from the displacement meter into digital form, improves the quality of measurements. The lack of a control device for A.S. No. 1373812 consists in the absence of information about the state of the intermediate layers between the control benchmarks of the well, which does not allow us to identify the distribution of the maximums of the delamination of the production circuit, justify a rational choice of the length of the anchor and its fixation, and to conduct a more accurate analysis of the state of the layers of the array.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Заявляемым изобретением решается задача расширения возможностей устройства, увеличения объема и качества получаемой информации за счет увеличения числа размещенных в одной скважине контрольных точек (реперов) и обеспечения непрерывности снятия показаний.The claimed invention solves the problem of expanding the capabilities of the device, increasing the volume and quality of the information obtained by increasing the number of control points (benchmarks) located in one well and ensuring the continuity of reading.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве для определения смещений слоев горных пород или элементов инженерно-строительных сооружений, включающем реперы, тягу, связывающую репер с измерителем его смещения, выход которого связан с входом блока снятия и обработки информации, включающей преобразование сигналов в цифровую форму, согласно заявляемому изобретению каждый репер жестко закреплен на своей тяге, выполненной в виде упругого стержня, на одном ее конце, при этом на другом конце тяги смонтирован магнитопровод, установленный с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения по оси катушки индуктивности, размещенной в корпусе измерителя смещения реперов, включающего несколько, по числу реперов, катушек индуктивности.The problem is solved in that in the device for determining the displacements of rock layers or elements of civil engineering structures, including benchmarks, traction connecting the benchmark with a meter for its displacement, the output of which is connected to the input of the unit for recording and processing information, including the conversion of signals into digital form , according to the claimed invention, each benchmark is rigidly fixed to its rod, made in the form of an elastic rod, at one end thereof, while a magnetic circuit mounted with POSSIBILITY free reciprocating movement of the coil axis displacement meter disposed in the housing frames, comprising several number of frames, inductors.

В отличие от прототипа, в котором в качестве тяги используется жесткий металлический стержень - штанга, в заявляемом решении тяга выполнена в виде упругого стержня. При смещении слоя (элемента), в котором закреплен репер, происходит перемещение на аналогичную величину конца тяги, на котором закреплен указанный репер. По телу тяги механическое перемещение передается к магнитопроводу. При перемещении магнитопровода вдоль продольной оси катушки происходит плавное изменение напряженности магнитного поля внутри последней, следовательно, и индуктивности катушки, по показаниям которой определяется местоположение репера.Unlike the prototype, in which a rigid metal rod - rod is used as a rod, in the claimed solution, the rod is made in the form of an elastic rod. When the layer (element) in which the benchmark is shifted is displaced, the end of the rod is moved by a similar amount to which the specified benchmark is fixed. Through the body of the traction, mechanical movement is transmitted to the magnetic circuit. When moving the magnetic circuit along the longitudinal axis of the coil, a smooth change in the magnetic field inside the latter occurs, and consequently, the inductance of the coil, according to the readings of which the location of the reference is determined.

Вышеприведенная совокупность признаков, в том числе, конструктивное исполнение связи глубинных реперов с их индуктивными датчиками линейного перемещения позволяет получить новый технический результат, а именно обеспечить при многочисленной установке реперов в скважине точную и независимую передачу механического перемещения каждого репера к их измерительным датчикам без применения дополнительных приспособлений в условиях непрямолинейности скважины. При этом тяга обеспечивает передачу механических перемещений реперов к датчикам одинаково хорошо в обоих направлениях вдоль оси стержня тяги, независимо от вида положения скважины, в которой размещена тяга (горизонтально, вертикально вниз или вверх), что невозможно при применении тросовых или гибких проволочных тяг.The above set of features, including the design of the connection of deep benchmarks with their inductive linear displacement sensors, allows to obtain a new technical result, namely, to ensure accurate and independent transmission of the mechanical displacement of each benchmark to their measuring sensors with multiple installation of benchmarks in the well without the use of additional devices in conditions of well straightness. At the same time, the thrust ensures the transfer of mechanical movements of the benchmarks to the sensors equally well in both directions along the axis of the thrust rod, regardless of the type of position of the well in which the thrust is placed (horizontally, vertically down or up), which is impossible when using cable or flexible wire rods.

На практике трудно, практически невозможно, при установке реперов выдержать их прямолинейное расположение. При подготовке скважины или шпура, в который устанавливаются реперы, бур, в силу сопротивления грунта, отклоняется от перпендикулярной линии. Обычно получается ступенчатая по высоте и изогнутая на конце скважина. Известны решения, в которых в скважине размещают много контрольных реперов, например а.с. № 859815, однако для их связи с измерительным элементом, размещенным у поверхности, применяют гибкие тяги - проволоки, принимающие форму пространства скважины и не препятствующие друг другу в передаче механических перемещений реперов. Однако для обеспечения упомянутой передачи требуются специальные устройства натяжения проволок, т.к. последние обладают большой гибкостью и неспособны к самостоятельной передаче нагрузки.In practice, it is difficult, almost impossible, when installing benchmarks to maintain their straightforward location. When preparing a well or hole in which the benchmarks are installed, the drill deviates from the perpendicular line due to soil resistance. Usually, a well-stepped and curved at the end is obtained. Known solutions in which a lot of control benchmarks are placed in the well, for example, a.s. No. 859815, however, for their connection with the measuring element located near the surface, flexible rods are used - wires that take the form of well space and do not interfere with each other in the transfer of mechanical movements of the benchmarks. However, to ensure the mentioned transmission, special wire tensioning devices are required, since the latter have great flexibility and are unable to transfer the load independently.

В решении по патенту № 2193658 также возможна установка нескольких реперов. Однако они упираются друг в друга посредством жестких штоков датчиков, которые срабатывают при достижении смещением критической величины, при этом конструкция устройства не позволяет осуществить независимые количественные измерения по каждой точке.In the decision on patent No. 2193658, the installation of several benchmarks is also possible. However, they abut against each other by means of rigid rods of sensors that operate when the displacement reaches a critical value, while the design of the device does not allow independent quantitative measurements at each point.

Жесткие тяги самостоятельно обеспечивают точную передачу перемещений закрепленных на них реперов, однако они имеют ограниченное применение, например решение по а.с. № 1373812. Обычно они связывают только два репера: контрольный и базовый, относительно которого осуществляется измерение перемещения контрольного. При установке в скважине нескольких жестких тяг возможно заклинивание устройства, в силу изгибов, большой длины и незначительных диаметров скважин.Rigid traction independently provide accurate transmission of the movements of the benchmarks fixed on them, however, they have limited application, for example, the A.S. solution No. 1373812. Usually they connect only two reference points: control and basic, concerning which measurement of movement of control is carried out. When installing several rigid rods in the well, it is possible to jam the device due to bends, long lengths and small diameters of the wells.

В заявляемом решении при многочисленной установке реперов тяги продольно размещаются в пространстве скважины, повторяя ее изгибы, и при этом не препятствуют друг другу в передаче перемещений, а упругость стержня каждой тяги позволяет передавать механическое перемещение от одного ее конца к другому несмотря на его (стержня) изгибы. Причем указанная передача осуществляется только посредством тяг без применения каких-либо дополнительных устройств. При этом обеспечена независимость каждой связи: репер - тяга, магнитопровод - катушка индуктивности друг от друга, что позволяет одновременно определять положение всех установленных реперов.In the claimed solution, with the multiple installation of benchmarks, the thrusts are longitudinally placed in the space of the well, repeating its bends, and at the same time do not interfere with each other in the transfer of movements, and the elasticity of the rod of each thrust allows you to transfer mechanical movement from one end to the other despite it (the rod) bends. Moreover, the specified transmission is carried out only by means of rods without the use of any additional devices. At the same time, the independence of each connection is ensured: a reference - traction, a magnetic circuit - an inductor from each other, which allows you to simultaneously determine the position of all installed frames.

В устройстве также обеспечена возможность непрерывного получения информации о положении репера, т.к. в любой момент времени определена индуктивность катушки, которой соответствует только одно положение магнитопровода, совершающего беспрепятственное перемещение в случаях смещения репера.The device also provides the ability to continuously obtain information about the position of the benchmark, because at any moment of time, the inductance of the coil is determined, which corresponds to only one position of the magnetic circuit, making unhindered movement in cases of shifting the frame.

За счет объединения в одном корпусе измерителя смещений нескольких датчиков (катушек индуктивности) достигается компактность устройства, удобство его монтажа и эксплуатации.By combining several sensors (inductors) in one displacement meter housing, the device is compact and easy to install and operate.

Анализ источников информации позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое устройство удовлетворяет признакам «новизна» и «изобретательский уровень».Analysis of information sources allows us to conclude that the proposed device meets the signs of "novelty" and "inventive step".

Сигнал с блока снятия и обработки информации выдается в цифровой форме, что позволяет подключить устройство непосредственно в компьютерную сеть. С целью расширения возможностей устройства, а именно возможности автоматизации процесса измерений, а также включения предлагаемого устройства в уже существующую систему контроля, выход блока снятия и обработки информации выполняют с возможностью подключения как к автономному накопителю информации, так и к автоматизированной системе управления процессами контроля, включающей центральную ЭВМ. Например, выход может быть выполнен в виде унифицированного электрического разъема.The signal from the block for the collection and processing of information is issued in digital form, which allows you to connect the device directly to a computer network. In order to expand the capabilities of the device, namely, the possibility of automating the measurement process, as well as incorporating the proposed device into an existing monitoring system, the output of the data acquisition and processing unit is configured to connect to an autonomous information storage device as well as to an automated monitoring process control system, including central computer. For example, the output may be in the form of a unified electrical connector.

Современные технологии позволяют реализовать блок снятия и обработки информации на базе БИС, например на базе микропроцессора.Modern technologies make it possible to implement a block of information collection and processing based on LSI, for example, based on a microprocessor.

Предпочтительным является размещение блока снятия и обработки информации в объеме корпуса измерителя смещений, что упрощает устройство, повышает его технологичность и эксплуатационную надежность.It is preferable to place the block for the removal and processing of information in the body volume of the displacement meter, which simplifies the device, increases its manufacturability and operational reliability.

При проведении глубинных измерений и установке устройства в скважине измеритель с блоком снятия и обработки информации обычно располагается вне скважины, однако с целью обеспечения сохранности устройства может быть размещен в объеме скважины.When conducting in-depth measurements and installing the device in the well, the meter with the information acquisition and processing unit is usually located outside the well, however, in order to ensure the safety of the device, it can be placed in the well volume.

В качестве материала для изготовления тяг предпочтительно использовать материалы, усиленные высокопрочными непрерывными волокнами, т.е. волокнистые композиционные материалы, обеспечивающие за счет комбинации пропорций составляющих материалов требуемую прочность и необходимый модуль упругости.As a material for the manufacture of rods, it is preferable to use materials reinforced with high-strength continuous fibers, i.e. fibrous composite materials that provide, through a combination of the proportions of the constituent materials, the required strength and the necessary modulus of elasticity.

В частном случае реализации тяги изготавливают из закаленного стеклопластика в виде цилиндрического стержня диаметром 3-4 мм, обладающего повышенной прочностью и надежностью. При очень маленьком диаметре указанный материал позволяет получить достаточно жесткую тягу, выдерживающую приложение большой нагрузки и одновременно легкую и упругую, что позволяет изготавливать тягу в виде единого стержня и сворачивать длинную тягу в кольцо при транспортировке. Таким образом, применение закаленного стержневого стеклопластика для изготовления тяг значительно повышает технологичность изготовления устройства и монтажа его в скважине. Кроме того, материал тяги плохо горит и слабочувствителен к воздействию внешней среды в диапазоне температур от -40 до +120 градусов Цельсия.In the particular case of the traction, they are made of hardened fiberglass in the form of a cylindrical rod with a diameter of 3-4 mm, which has increased strength and reliability. With a very small diameter, this material allows you to get a fairly rigid rod that can withstand the application of a large load and at the same time light and elastic, which allows you to produce a rod in the form of a single rod and fold the long rod into a ring during transportation. Thus, the use of hardened rod fiberglass for the manufacture of rods significantly increases the manufacturability of the device and its installation in the well. In addition, the draft material burns poorly and is slightly sensitive to environmental influences in the temperature range from -40 to +120 degrees Celsius.

Целесообразным является размещение катушек индуктивности в сквозных параллельных проточках корпуса измерителя смещений. В этом случае магнитопроводы, выполненные в виде феррамагнитных стержней, являющихся продолжением тяг, имеют возможность свободного неограниченного перемещения по оси катушки индуктивности с выходом за пределы корпуса. Данное решение направлено на повышение надежности работы устройства, повышает наглядность восприятия информации и позволяет визуально определить величину смещения реперов в случаях непредвиденных больших смещений слоев, превышающих допустимый диапазон работы датчиков, или, например, в случаях выхода из строя электронной части устройства или автоматизированной системы. В этих случаях на феррамагнитные стержни наносятся цветные индикаторы или отсчетная шкала.It is advisable to place the inductors in the through parallel grooves of the housing of the displacement meter. In this case, the magnetic cores made in the form of ferramagnetic rods, which are a continuation of the rods, have the possibility of free unlimited movement along the axis of the inductor with the exit outside the housing. This solution is aimed at improving the reliability of the device, increasing the visibility of the perception of information and allows you to visually determine the offset value of benchmarks in cases of unexpected large displacements of the layers that exceed the allowable range of sensors, or, for example, in cases of failure of the electronic part of the device or automated system. In these cases, color indicators or a reference scale are applied to the ferramagnetic rods.

Устройство позволяет осуществлять в зависимости от технологических задач выбор базовой нулевой точки отсчета. В качестве «базы» может быть принят любой из реперов, а также жестко закрепленный на скважине корпус измерителя. Выбор осуществляет пользователь.The device allows, depending on technological tasks, the choice of a base zero reference point. As a "base" can be taken any of the benchmarks, as well as a meter body rigidly fixed to the well. The choice is made by the user.

В частном случае реализации устройства корпус измерителя может быть закреплен в скважине посредством своего комплекта тяга-репер (прямое измерение). Однако такое решение не обеспечивает большой точности измерений.In the particular case of the implementation of the device, the meter body can be fixed in the well by means of its set of tie-rappers (direct measurement). However, this solution does not provide high measurement accuracy.

В другом случае реализации устройства корпус измерителя может быть жестко закреплен посредством неподвижно смонтированного в нем одного из магнитопроводов.In another case of the implementation of the device, the meter housing can be rigidly fixed by means of one of the magnetic circuits fixedly mounted in it.

Данное решение позволяет осуществить дифференциальный способ измерений, который обеспечивает более высокую точность измерений, чем при прямом методе.This solution allows for a differential measurement method, which provides higher measurement accuracy than with the direct method.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами:The essence of the proposed device is illustrated by drawings:

на фиг.1 представлена схема размещения устройства в контрольной скважине;figure 1 presents the layout of the device in the control well;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, показано взаимное расположение магнитопроводов, катушек индуктивности, размещение блока снятия и обработки информации в корпусе измерителя смещений реперов.figure 2 - cross section aa in figure 1, shows the relative position of the magnetic cores, inductors, the placement of the unit for the removal and processing of information in the housing of the meter displacement meters.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство для определения смещений слоев массива горных пород или массива строительных объектов содержит (см. фиг.1) устанавливаемые в скважину 1 пружинные реперы 2, тяги 3 с магнитопроводами 4 и измеритель 5 смещения реперов, заключенный в герметичный цилиндрический выполненный из диэлектрического материала корпус. Вдоль продольной оси внутри корпуса расположены четыре цилиндрические катушки 6 индуктивности, длина намотки которых определяет диапазон измеряемых перемещений (на практике, диапазон измерений составляет 190% длины обмотки) (см. фиг.2). Для установки катушек в корпусе предусмотрено четыре сквозных отверстия 7. В отдельном отсеке внутри корпуса измерителя 5 смонтирован блок 8 снятия и обработки информации в виде электронной схемы, построенной на базе микропроцессора, вход которого связан с катушками 6 индуктивности.A device for determining the displacements of layers of a rock massif or an array of construction objects contains (see Fig. 1) spring frames 2 installed in the well 1, rods 3 with magnetic circuits 4 and a frame displacement meter 5, enclosed in a sealed cylindrical body made of dielectric material. Four cylindrical inductors 6 are located along the longitudinal axis inside the housing, the winding length of which determines the range of measured movements (in practice, the measuring range is 190% of the length of the winding) (see figure 2). Four through holes 7 are provided for installing coils in the housing. In a separate compartment inside the meter housing 5, a unit 8 for removing and processing information is mounted in the form of an electronic circuit built on the basis of a microprocessor, the input of which is connected to inductors 6.

Устройство может быть установлено как в имеющиеся скважины для анкерной крепи, так и в специально подготовленные шпуры. Монтаж и подготовку устройства к установке можно осуществить вне шахты, вне места применения.The device can be installed both in existing wells for anchor support, and in specially prepared boreholes. Installation and preparation of the device for installation can be carried out outside the mine, outside the place of application.

На концы тяг 3, нарезанных из стеклопластикового прута необходимой длины, которая для каждой тяги определяется пользователем и соответствует глубине установки в скважине репера 2, а значит, и глубине залегания контролируемого слоя, наворачиваются феррамагнитные стержни магнитопроводов 4. Конструкция названных стержней такова, что они удерживаются на концах тяг с необходимым и достаточным усилием без применения специальных креплений, за счет эффекта «самореза». Длина стержней 4 в точности соответствует длине обмоток катушек 6. На другие концы тяг 3 закрепляют пружинные реперы 2. Собранные в пучок тяги 3 выравниваются по краям магнитопроводов 4, и на них надевается цилиндр корпуса измерителя 5, при этом магнитопроводы 4 и катушки 6 окрашены попарно в разные цвета и собираются соответственно. Сборку осуществляют таким образом, чтобы цилиндрические стержни 4 магнитопроводов свободно перемещались внутри соответствующей каждому катушки 6 по ее оси. Для удобства транспортировки собранного устройства к месту установки пучок тяг связывается и сворачивается в кольцо. В подготовленном виде устройство весит около 1 кг.The ends of the rods 3, cut from a fiberglass rod of the required length, which is determined by the user for each rod and corresponds to the installation depth in the well of the reference 2, and hence the depth of the controlled layer, are wrapped with ferromagnetic magnetic rods 4. The design of these rods is such that they are held at the ends of the rods with the necessary and sufficient effort without the use of special fasteners, due to the effect of "self-tapping screw". The length of the rods 4 exactly corresponds to the length of the windings of the coils 6. On the other ends of the rods 3 fasten spring rails 2. Assembled in a bundle of rods 3 are aligned at the edges of the magnetic cores 4, and the cylinder of the meter housing 5 is put on them, while the magnetic cores 4 and coils 6 are painted in pairs in different colors and assembled accordingly. The assembly is carried out in such a way that the cylindrical rods 4 of the magnetic circuits freely move inside the corresponding coil 6 along its axis. For the convenience of transporting the assembled device to the installation site, the beam bundle is connected and rolled into a ring. In prepared form, the device weighs about 1 kg.

Установку устройства в скважину осуществляют следующим образом. Пучок тяг (в развернутом виде) вводится в объем скважины 1 до нужной глубины, удаляются предварительно надетые на реперы 2 фиксирующие кольца, при этом реперы 2 оказываются закрепленными внутри скважины 1 каждый в своем слое. Измеритель 5 смещений реперов, смонтированный на противоположном реперам конце тяг, также оказывается закрепленным в скважине на одном из комплектов тяга - репер, магнитопровод 4 которого вклеен в корпусе. (Возможно закрепление посредством своего комплекта тяга-репер, включенного в общий «пучок».)The installation of the device in the well is as follows. The bundle of rods (in expanded form) is introduced into the volume of the well 1 to the desired depth, the retaining rings previously put on the reference frames 2 are removed, while the reference frames 2 are fixed inside the well 1 each in its own layer. The meter of 5 displacements of benchmarks mounted on the opposite end of the rods, also turns out to be fixed in the well on one of the sets of rod - benchmark, the magnetic circuit 4 of which is glued in the housing. (It is possible to fix by means of its set a draft-rapper included in the common “bundle.”)

Обычно корпус измерителя 5 располагается вне скважины 1 (см. фиг.1). Однако размеры корпуса составляют: длина 120 мм и диаметр 55 мм, что позволяет разместить измеритель 5 смещений реперов в объеме полости скважины (шпура) 1 с диаметром от 60 мм и выше с целью обеспечения защиты и сохранности устройства.Typically, the body of the meter 5 is located outside the well 1 (see figure 1). However, the housing dimensions are: length 120 mm and diameter 55 mm, which allows you to place the meter 5 offsets of benchmarks in the volume of the cavity of the well (hole) 1 with a diameter of 60 mm and above in order to ensure protection and safety of the device.

Устройство работает следующим образом. При перемещении слоя породы или элемента конструкции перемещается и закрепленный в этом слое репер 2. Вместе с репером 2 перемещается жестко связанная с ним пластиковая тяга 3, осуществляя перемещение на ту же величину стержня магнитопровода 4, закрепленного на другом ее конце и расположенного внутри катушки 6 датчика.The device operates as follows. When moving the rock layer or structural element, the reference frame 2 fixed in this layer also moves. The plastic rod 3, rigidly connected with it, moves along with the reference point 2, moving the core of the magnetic circuit 4 fixed at the other end of it and located inside the sensor coil 6 .

Электронная схема 8, размещенная в корпусе измерителя 5 рядом с катушками 6, возбуждает в обмотках последних импульсы электрического напряжения и измеряет время нарастания и убывания тока в обмотках катушек, пропорциональное их индуктивности, значение которой, в свою очередь, пропорционально напряженности магнитного поля внутри катушки. Любому положению магнитопровода внутри катушки 6 однозначно соответствует только одно значение времени изменения тока в обмотке. При перемещении магнитопровода 4 вдоль продольной оси катушки 6 изменяется напряженность магнитного поля внутри катушки и соответственно индуктивность, и время изменения тока в обмотке. На основании полученных величин времени процессор 8 блока снятия и обработки информации вычисляет положение магнитопровода с точностью до 0.1 мм согласно калибровочной таблице. Калибровочные таблицы для каждой катушки хранятся в электронной памяти блока. Далее блок 8 производит статистическую обработку измерений, учитывая взаимное влияние обмоток и магнитопроводов соседних катушек, воздействия внешних электромагнитных полей, а также компенсирует температурные погрешности измерительных элементов датчика. Рассчитанные величины линейных перемещений всех магнитопроводов 4 запоминаются в электронной памяти.An electronic circuit 8, located in the meter housing 5 next to the coils 6, excites electric voltage pulses in the windings of the latter and measures the rise and fall times in the windings of the coils, proportional to their inductance, the value of which, in turn, is proportional to the magnetic field inside the coil. Any position of the magnetic circuit inside the coil 6 clearly corresponds to only one value of the time the current changes in the winding. When moving the magnetic circuit 4 along the longitudinal axis of the coil 6, the magnetic field inside the coil and, accordingly, the inductance, and the time of the current change in the winding change. Based on the obtained values of time, the processor 8 of the information acquisition and processing unit calculates the position of the magnetic circuit with an accuracy of 0.1 mm according to the calibration table. Calibration tables for each coil are stored in the electronic memory of the unit. Next, block 8 performs statistical processing of measurements, taking into account the mutual influence of the windings and magnetic circuits of adjacent coils, the effects of external electromagnetic fields, and also compensates for the temperature errors of the measuring elements of the sensor. The calculated linear displacements of all magnetic circuits 4 are stored in electronic memory.

Устройство позволяет получить информацию о состоянии массива в нескольких слоях в пределах одной скважины - до четырех контрольных точек (реперов), число которых выбирается в зависимости от стоящих перед пользователем задач. Устройство осуществляет непрерывный прием и регистрацию информации в пределах заданного интервала (заданного длиной магнитопровода 4), при этом максимальная величина перемещения магнитопровода не ограничена. Только в случаях превышения смещения репера 2 заданного интервала величину определяет оператор посредством визуального наблюдения, возможность которого предусмотрена в устройстве. Благодаря выполнению сквозных отверстий 7 в корпусе измерителя 5, обеспечивается неограниченное движение магнитопроводов 4 и их вывод наружу, за пределы корпуса, а нанесенная на стержни магнитопроводов 4 индикаторная шкала 9 позволяет оператору определить величину произошедшего смещения.The device allows you to obtain information about the state of the array in several layers within the same well - up to four control points (benchmarks), the number of which is selected depending on the tasks facing the user. The device carries out continuous reception and registration of information within a given interval (specified by the length of the magnetic circuit 4), while the maximum amount of movement of the magnetic circuit is not limited. Only in cases when the bias of the reference 2 of the specified interval is exceeded, the value is determined by the operator through visual observation, the possibility of which is provided in the device. Thanks to the through holes 7 in the meter body 5, unlimited movement of the magnetic cores 4 and their output outside the housing are ensured, and the indicator scale 9 applied to the cores of the magnetic cores 4 allows the operator to determine the magnitude of the displacement that has occurred.

Возможности устройства, в частности блока 8 снятия и обработки информации, с выхода которого выдается сигнал в цифровой форме, позволяют подключить устройство непосредственно в компьютерную сеть. Выход блока 8 снятия и обработки информации выполнен с возможностью подключения как к автономному накопителю информации, так и к автоматизированной системе управления сети, объединяющей другие устройства контроля состояния массива.The capabilities of the device, in particular, the unit 8 for recording and processing information from the output of which a signal is generated in digital form, allows you to connect the device directly to a computer network. The output of the information collection and processing unit 8 is configured to be connected both to an autonomous information storage device and to an automated network management system that combines other array status monitoring devices.

В первом случае предлагаемое устройство обеспечивает работу в автономном режиме, при котором контрольные данные накапливаются в электронной памяти и, по мере ее заполнения, осуществляется подключение выхода блока 8 к автономному накопителю 10 информации или же непосредственно к пульту управления оператора.In the first case, the proposed device provides offline operation, in which control data is accumulated in electronic memory and, as it is filled, the output of unit 8 is connected to an autonomous information storage device 10 or directly to the operator’s control panel.

Во втором случае предлагаемое устройство позволяет включиться в уже существующую или же во вновь построенную автоматизированную сеть контроля состояния массива, объединяющую другие устройства контроля. Выход блока 8 подключается к контроллеру 11 сети (например, MidiLAN). Сохраненные в электронной памяти данные по запросу контроллера 11, осуществляющего периодический опрос всех датчиков сети в соответствии со своей программой, передаются по линии связи к нему, а затем во внешний компьютер или внешний накопитель для использования потребителем. Потребитель с пульта управления или с клавиатуры компьютера осуществляет задание базы (нулевой точки) отсчета, в качестве которой может быть выбран любой из реперов 2, в том числе и тот, на котором закреплен корпус измерителя 5, исходя из технологических задач. Возможности схемы блока 8 обработки информации позволяют перестроить сохраненные данные по отношению к заданной базе. MidiLAN контроллер сети или внешний накопитель могут быть подключены к Радиомодему или GSM-модему, что позволит получать информацию о состоянии всех подключенных к MidiLAN сети устройствах на любом удалении от контролируемого объекта, не подвергая опасности людей, технику и собранную информацию. К четырехпроводной линии связи MidiLAN могут быть подключены датчики (измерители) перемещений, источники питания, датчики температуры и другие устройства в неограниченном количестве, что позволяет объединить в одну сеть до скважин с устройствами контроля состояния заданного массива.In the second case, the proposed device allows you to join in an existing or newly built automated network for monitoring the state of the array, combining other control devices. The output of block 8 is connected to the controller 11 of the network (for example, MidiLAN). The data stored in electronic memory at the request of the controller 11, which periodically polls all network sensors in accordance with its program, is transmitted via a communication line to it, and then to an external computer or external drive for use by the consumer. The consumer from the control panel or from the computer keyboard sets the base (zero point) of the reference, which can be selected as any of the benchmarks 2, including the one on which the meter body 5 is fixed, based on technological tasks. The capabilities of the circuit block 8 information processing allow you to rebuild the stored data in relation to a given database. The MidiLAN network controller or external drive can be connected to the Radio modem or GSM modem, which will allow you to receive information about the status of all devices connected to the MidiLAN network at any distance from the controlled object without endangering people, equipment, and collected information. Displacement sensors (meters), power supplies, temperature sensors and other devices in an unlimited number can be connected to the MidiLAN four-wire communication line, which allows combining up to wells with the state monitoring devices of a given array in one network.

Электронная схема 8 блока снятия и обработки информации распознает стандарты обмена данными: RS-485, RS-232, что позволяет применять устройства в соответствующих сетях сбора и обработки информации. Устройство для определения смещений слоев может быть установлено в скважинах любого типа: горизонтальных, вертикальных, направленных как вниз, так и вверх.The electronic circuit 8 of the information acquisition and processing unit recognizes data exchange standards: RS-485, RS-232, which allows the use of devices in the respective data collection and processing networks. A device for determining the displacement of the layers can be installed in wells of any type: horizontal, vertical, directed both down and up.

Claims (13)

1. Устройство для определения смещений слоев горных пород или элементов инженерно-строительных сооружений, включающее реперы, тягу, связывающую репер с измерителем его смещения, выход которого связан с входом блока снятия и обработки информации, включающей преобразование сигналов в цифровую форму, отличающееся тем, что каждый репер жестко закреплен на своей тяге, выполненной в виде упругого стержня, на одном ее конце, при этом на другом конце тяги смонтирован магнитопровод, установленный с возможностью свободного возвратно-поступательного перемещения вдоль оси катушки индуктивности, размещенной в корпусе измерителя смещения реперов, включающего несколько, по числу реперов, катушек индуктивности.1. A device for determining the displacements of rock layers or elements of civil engineering structures, including benchmarks, traction, connecting the benchmark with a meter for its displacement, the output of which is connected to the input of the unit for removing and processing information, including the conversion of signals into digital form, characterized in that each benchmark is rigidly fixed on its rod, made in the form of an elastic rod, at one end thereof, while a magnetic circuit is mounted on the other end of the rod, mounted with the possibility of free reciprocating second movement along the axis of the coil placed in the meter housing the displacement frames comprising several number of frames, inductors. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход блока снятия и обработки информации выполнен с возможностью подключения как к автономному накопителю информации, так и к автоматизированной системе управления процессами контроля.2. The device according to claim 1, characterized in that the output of the information recording and processing unit is configured to be connected both to an autonomous information storage device and to an automated control process control system. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок снятия и обработки информации выполнен на базе микропроцессора.3. The device according to claim 2, characterized in that the unit for collecting and processing information is based on a microprocessor. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок снятия и обработки информации размещен в объеме корпуса измерителя смещений реперов.4. The device according to claim 3, characterized in that the unit for removing and processing information is located in the body of the meter measuring displacements of benchmarks. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тяги выполнены из волокнистых композиционных материалов.5. The device according to claim 1, characterized in that the traction is made of fibrous composite materials. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что тяги выполнены из закаленного стеклопластика в виде цилиндрического стержня диаметром 3-4 мм.6. The device according to claim 5, characterized in that the rods are made of hardened fiberglass in the form of a cylindrical rod with a diameter of 3-4 mm 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушки индуктивности размещены в сквозных параллельных проточках корпуса измерителя смещений реперов, при этом магнитопроводы выполнены в виде ферромагнитных стержней, являющихся продолжением тяг.7. The device according to claim 1, characterized in that the inductance coils are located in the through parallel grooves of the housing of the meter for displacement of benchmarks, while the magnetic cores are made in the form of ferromagnetic rods, which are a continuation of the rods. 8. Устройство по п.7. отличающееся тем, что на ферромагнитные стержни нанесена индикаторная шкала для визуального наблюдения.8. The device according to claim 7. characterized in that an indicator scale for visual observation is applied to the ferromagnetic rods. 9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что при установке реперов в скважине измеритель смещений реперов размещен вне скважины.9. The device according to claim 4, characterized in that when installing the benchmarks in the well, the meter displacement benchmarks placed outside the well. 10. Устройство по п.4, отличающееся тем, что при установке реперов в скважине измеритель смещений реперов размещен в объеме скважины.10. The device according to claim 4, characterized in that when installing the benchmarks in the well, the meter displacement benchmarks placed in the volume of the well. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве базового выбран любой из реперов.11. The device according to claim 1, characterized in that any of the benchmarks is selected as the base. 12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус измерителя смещений реперов жестко закреплен на скважине и принят в качестве базовой точки отсчета.12. The device according to claim 1, characterized in that the housing of the meter of displacements of benchmarks is rigidly fixed to the well and adopted as a base reference point. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что корпус измерителя смещений реперов жестко закреплен посредством неподвижно смонтированного в нем одного из магнитопроводов.13. The device according to p. 12, characterized in that the housing of the meter of displacements of benchmarks is rigidly fixed by means of one of the magnetic circuits fixedly mounted in it.
RU2004129373/28A 2004-10-04 2004-10-04 Device for determining shifts of mountain rock or elements of building constructions RU2272993C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129373/28A RU2272993C1 (en) 2004-10-04 2004-10-04 Device for determining shifts of mountain rock or elements of building constructions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129373/28A RU2272993C1 (en) 2004-10-04 2004-10-04 Device for determining shifts of mountain rock or elements of building constructions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2272993C1 true RU2272993C1 (en) 2006-03-27

Family

ID=36388955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004129373/28A RU2272993C1 (en) 2004-10-04 2004-10-04 Device for determining shifts of mountain rock or elements of building constructions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2272993C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564508C1 (en) * 2014-09-16 2015-10-10 Федор Александрович Анисимов Device for roof bolting monitoring
RU2593665C1 (en) * 2015-07-10 2016-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Composite mine anchor
RU2627503C1 (en) * 2016-05-17 2017-08-08 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский научно-исследовательский институт углеобогащения" ООО "Сибнииуглеобогащение" Extracted depth reference benchmark

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564508C1 (en) * 2014-09-16 2015-10-10 Федор Александрович Анисимов Device for roof bolting monitoring
RU2593665C1 (en) * 2015-07-10 2016-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Composite mine anchor
RU2627503C1 (en) * 2016-05-17 2017-08-08 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский научно-исследовательский институт углеобогащения" ООО "Сибнииуглеобогащение" Extracted depth reference benchmark

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108825304B (en) Shield tunnel stratum stability and tunnel structure long-term health monitoring system
CN111442713A (en) Soil body 3D displacement measuring device
CN110864661B (en) Safety monitoring method and system based on BIM scaffold
US20130054156A1 (en) Strain measuring and monitoring device
CN215252761U (en) Recoverable soft soil layered settlement remote real-time automatic monitoring device
CN106706029B (en) Soil body performance monitoring device for underground structure construction and working method thereof
CN112461151A (en) Deep deformation monitoring device and method based on weak grating
CN107014542A (en) A kind of intelligent safety monitoring slope system
CN109112938A (en) Roadbed interior laminate layer deforms real-time monitoring system and its installation method
AU2880299A (en) Instrumented cable
RU2272993C1 (en) Device for determining shifts of mountain rock or elements of building constructions
CN207215005U (en) A kind of subsurface three-dimensional displacement measuring device based on more mutual inductance mechanism
CN104111131A (en) Reinforced concrete structure stress in situ online monitoring method
CN108519072A (en) Rock deformation measuring device and rock measuring apparatus
CN107462146B (en) Underground three-dimensional displacement measurement system and method based on multi-mutual inductance mechanism
CN109186445B (en) Test equipment for wirelessly monitoring deformation of carbon rock slope surface and application method thereof
CN113008408A (en) Single-point underground structure health monitoring system and method
CN209114288U (en) Roadbed interior laminate layer deforms real-time monitoring system
CN208606799U (en) Multi-parameter monitoring devices for roadway surrounding rock
CN100342205C (en) Method for measuring sliding surface position and slippage of landslip and its device
CN206459613U (en) Soft rock hole wall deformation electrical measuring instrument and soft rock distortion measurement system
CN213748292U (en) Deep deformation monitoring device based on weak grating
CN209623690U (en) A kind of fixed intelligent inclinometer system
CN204594425U (en) A kind of device of continuous coverage surrounding rock of chamber distortion
CN212772499U (en) Foundation ditch fender pile horizontal displacement's measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091005