R ZEC ZPO SPO LITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)174071
(13) B1
303870
(21) Numer zgłoszenia:
(51) IntCl6:
E21B 49/00
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(22) Data zgłoszenia:
15.06.1994
E02D 1/00
G01N 33/24
)Urządzenie do określania wytrzymałości skał na ściskanie w złożu naturalnym,
4
(5
zwłaszcza skał tworzących górotwór
(73)
(43)
Uprawniony z patentu:
Bytomska Spółka Węglowa S.A. Kopalnia
Węgla Kamiennego "Bobrek-Miechowice",
Bytom, PL
Zgłoszenie ogłoszono:
27.12.1995 BUP 26/95
(72)
(45)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.06.1998 WUP 06/98
PL 174071 B1
(57)
1. Urządzenie do określania wytrzymałości
skał na ściskanie w złożu naturalnym, zwłaszcza skał tworzących górotwór, zawierające sondę wyposażoną w tłok oraz w wysuwny element
do wywierania nacisku na ściankę otworu badawczego w złożu, przy czym sonda jest połączona z tłokowym generatorem ciśnienia
czynnika przepływowego do wywierania parcia
na tłok sondy, znam ienite tym, ze tłok ( 11 )
sondy ( 1 ) usytuowany jest zgodnie z jej wzdłużną osią (K) i wyposażony jest w popychacz (14)
mający roboczą powierzchnię (P) usytuowaną
ukośnie do kierunku przemieszczania tłoka,
współpracującą z odpowiadającąjej nachyleniem
powierzchnią (P1) wysuwnego naciskowego elementu (16) oraz, ze tłok (25) generatora (2)
ciśnienia czynnika przepływowego, korzystnie
hydraulicznego, połączonyjest obrotowo ze śrubowym, obrotowym trzpieniem (30), a cylinder
(24) generatora osadzony jest w przepływowej
głowicy (34) wyposażonej w zbiornik (40) czynnika przepływowego.
Twórcy wynalazku:
Edward Markowski, Bytom, PL
Alfred Biliński, Katowice, PL
Tadeusz Kostyk, Sosnowiec, PL
Stanisław Ochelski, Warszawa, PL
Zdzisław Danielak, Katowice, PL
Adam Klima, Bytom, PL
Janusz Rabsztyn, Bobrowniki Śląskie, PL
Eugeniusz Marcela, Bytom, PL
Fig. 1
Fig. 2
Urządzenie do określania wytrzymałości skał na ściskanie
w złożu naturalnym, zwłaszcza skał tworzących górotwór
Zastrzeżenia patentowe
1. Urządzenie do określania wytrzymałości skał na ściskanie w złożu naturalnym,
zwłaszcza skał tworzących górotwór, zawierające sondę wyposażoną w tłok oraz w wysuwny
element do wywierania nacisku na ściankę otworu badawczego w złożu, przy czym sonda jest
połączona z tłokowym generatorem ciśnienia czynnika przepływowego do wywierania parcia
na tłok sondy, znamienne tym, że tłok (11) sondy (1) usytuowany jest zgodnie z jej wzdłużną
osią (K) i wyposażony jest w popychacz (14) mający roboczą powierzchnię (P) usytuowaną
ukośnie do kierunku przemieszczania tłoka, współpracującą z odpowiadającą jej nachyleniem
powierzchnią (P1) wysuwnego naciskowego elementu (16) oraz, że tłok (25) generatora (2)
ciśnienia czynnika przepływowego, korzystnie hydraulicznego, połączony jest obrotowo ze
śrubowym, obrotowym trzpieniem (30), a cylinder (24) generatora osadzony jest w przepływowej głowicy (34) wyposażonej w zbiornik (40) czynnika przepływowego.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tłok (11) sondy ma osiowe wybranie (12).
3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że w osiowym wybraniu (12) usytuowany jest czop (13) popychacza (14).
4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że tłok (11) sondy wyposażony
jest w rozłącznie do niego zamocowane uszczelnienie (15).
5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że popychacz (14) wyposażony jest w
prowadnik (18).
6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 5, znamienne tym, że popychacz (14) wyposażony
jest w podstawkę (20) stykającą się oporowo z co najmniej jedną sprężyną (21, 22).
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że sprężyna (21, 22) styka się drugim
końcem z gniazdem (23) osadzonym w kadłubie (6) sondy.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że kadłub (6) ma rowkową prowadnicę (19) popychacza.
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że kadłub (6) połączony jest rozłącznie
z cylindrem (7) sondy.
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że cylinder (7) ma przyłączeniową
końcówkę (10) stanowiącą integralną część.
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że cylinder (7) sondy wyposażony jest
w odpowietrznik (9).
12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że naciskowy element (16) ma przelotowe wycięcie (17) stanowiące prowadnicę dla popychacza (14).
13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tłok (25) generatora (2) ma wybranie (26),
w którym usytuowany jest czop (29) obrotowego trzpienia (30).
14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że w wybraniu (26) znajdują się
obrotowe elementy (27, 28), korzystnie w postaci kulek.
15. Urządzenie według zastrz. 1 albo 13, znamienne tym, że tłok (25) generatora
wyposażony jest w rozłącznie z nim połączone uszczelnienie (31).
16. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że trzpień (30) wyposażony jest w
nakrętkę (32) mającą od strony tłoka (25) współosiowo usytuowane wybranie (33), w którym
osadzony jest rozłącznie koniec cylindra (24) generatora.
17. Urządzenie według zastrz. 1 albo 16, znamienne tym, że trzpień (30) wyposażony jest
w pokrętło (43).
18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że pokrętło (43) zaopatrzone jest w
tulejową osłonę (44) nakrętki (32) i cylindra (24) generatora.
174 071
3
19. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik (40) wyposażony jest w
przepływową złączkę (41) mającą odcinający zawór (42).
20. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przepływowa głowica (34) generatora
połączona jest z manometrem (39).
* * *
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do określania wytrzymałości skał na ściskanie w
złożu naturalnym, zwłaszcza skał tworzących górotwór, zawierające sondę wyposażoną w tłok
oraz wysuwny element do wywierania nacisku na ściankę otworu badawczego w złożu sondę,
przy czym sonda połączona jest z tłokowym generatorem ciśnienia czynnika przepływowego do
wywierania parcia na tłok sondy.
Znajomość wytrzymałości skał na ściskanie na przykład wytrzymałości górotworu stanowiącego naturalny zespół skał, ma bardzo ważne znaczenie w przedsięwzięciach dotyczących
wykonywania, a następnie zabezpieczania wyrobisk górniczych za pomocą obudów. Z polskiego
opisu patentowego nr 75 818 znane jest urządzenie do określania wytrzymałości skał na ściskanie
bezpośrednio w ich naturalnym złożu. Urządzenie zawiera sondę połączoną hydraulicznie z
pompą, poprzez elektro-hydrauliczny włącznik, za pomocą rurowego, segmentowego przewodu
oraz elastycznego przewodu wysokociśnieniowego. W kadłubie sondy znajduje się rozłącznie z
nim połączony walec, w którym poprzecznie do wzdłużnej osi sondy usytuowany jest pełniący
funkcję cylindra otwór, w którym umieszczony jest tłok mający jednostronnie wydłużoną
podstawę zaopatrzoną w gniazdo. Tłok wyposażony jest w integralnie z nim połączony iglicowy
element do wywierania nacisku na badaną skałę, przy czym na tłoku osadzona jest sprężyna
dociskowa. Równolegle do tłoka usytuowany jest elektromagnetyczny rdzeń, który z jednej
strony osadzony jest przesuwnie w cewce elektrycznej, a ż drugiej - zamocowany jest w gnieździe
podstawy tłoka. Sonda wyposażona jest w umieszczony w jej przedniej części dźwigniowy
odpowietrznik hydraulicznego układu urządzenia oraz jest połączona z elektrycznym
wskaźnikiem wielkości przesuwu jej tłoka względem walca.
Określenie wytrzymałości skały na ściskanie w złożu naturalnym, za pomocą znanego
urządzenia dokonuje się następująco: w znany sposób wykonuje się w złożu otwór badawczy i
umieszcza się w nim sondę na określonej głębokości, uruchamia się pompę i za pomocą elementu
iglicowego wywiera się ciągle wzrastający nacisk na ściankę otworu badawczego. Nacisk
wywiera się do momentu skruszenia lub pęknięcia skały, albo do momentu, gdy element
naciskowy zagłębi się w skałę lecz siła nacisku już nie wzrasta. Z wielkości maksymalnego
ciśnienia określa się siłę ściskającą, pod działaniem której skała ulega zniszczeniu (nieodwracalnemu odkształceniu) w miejscu nacisku. Znając wielkość roboczej powierzchni elementu
iglicowego określa się ze znanej zależności wielkość naprężeń, odpowiadających wytrzymałości
skały na ściskanie w złożu naturalnym.
Znane urządzenie funkcjonuje następująco: olej tłoczony przez pompę do sondy dopływa
do rejestratora ciśnienia oraz elektro-hydraulicznego włącznika napędu taśmy rejestratora, a
następnie poprzez przewód elastyczny oraz sztywny przewód rurowy dopływa do wewnętrznej
przestrzeni sondy. Przepływ oleju powoduje uruchomienie rejestratora ciśnienia, uruchomienie
napędu taśmy rejestratora oraz przemieszczenie rdzenia i tłoka wraz z jego iglicowym elementem
naciskowym. Rdzeń zmieniając swe położenie powoduje zmianę natężenia pola magnetycznego
cewki, a tym samym zmianę natężenia prądu w jej obwodzie, pozwalając w ten sposób na
określenie wielkości przesuwu tłoka sondy względem jej walca, przy czym na taśmie rejestrowane są zmiany ciśnienia w układzie hydraulicznym urządzenia podczas jego pracy.
Znane urządzenie ma tą niedogodność, że w celu przeprowadzenia badania skał, konieczne
jest wytwarzanie w jego układzie hydraulicznym ciśnienia wynoszącego kilkadziesiąt megapas
kali. Wymaga to stosowania specjalistycznej pompy oraz przewodów hydraulicznych o bardzo
dużej wytrzymałości, przy czym pompa ma znaczne wymiary gabarytowe oraz ciężar własny, a
ponadto nie pozwala na uzyskiwanie w układzie bardzo małych przyrostów ciśnienia, co ujemnie
wpływa na dokładność wyników pomiarów. W wyniku tego posługiwanie się znanym urządzę-
4
174 071
niem w warunkach dołowych kopalni jest uciążliwe, a w przypadku mechanicznego uszkodzenia
hydraulicznego przewodu zasilającego stanowi duże zagrożenie bezpieczeństwa załogi, z uwagi
na ewentualny wypływ oleju pod bardzo wysokim ciśnieniem. Do pracy sondy konieczne jest
wykonanie w naturalnym złożu skalnym otworu badawczego o dużej, wynoszącej około 90 mm,
średnicy oraz o znacznej głębokości, co jest bardzo uciążliwe, a w licznych przypadkach nie
może być praktycznie zrealizowane. Znane urządzenie nie może być eksploatowane w miejscach, gdzie istnieje niebezpieczeństwo wybuchu mieszaniny powietrzno-metanowej od iskrowego wyładowania elektrycznego, gdyż w swej konstrukcji zawiera wysokonapięciową cewkę
oraz inne elementy elektryczne. Ponadto podczas badania skały iglica nie naciska na nią z
równomiernie wzrastającą siłą, gdyż bardzo wysokie ciśnienie w układzie wywołuje miejscowe,
sprężyste powiększenie średnicy wewnętrznej przewodu elastycznego, wywołujące pulsowanie
tego ciśnienia. Chwilowe zmiany ciśnienia w układzie są dodatkowo zwiększane w wyniku tego,
że reakcja wywołana siłą nacisku na skałę oddziaływuje poprzez tłok sondy na olej będący w
układzie hydraulicznym, co ma niekorzystny wpływ na dokładność wyników badania skały,
zwłaszcza górotworu o zróżnicowanej budowie geologicznej.
Z polskiego opisu patentowego nr 75 591 znana jest hydrauliczna sonda pomiarowa do
pomiaru odbojności skał w otworach wiertniczych. Sonda składa się z cylindra hydraulicznego
napełnionego cieczą, zaopatrzonego w tłoczek i połączonego przewodem hydraulicznym z
tuleją, w której umieszczono trzpień uderzeniowy młotka odbojnego, zaopatrzonego w uszczelkę. Energia udaru w powyższej sondzie przenosi się od trzpienia uderzeniowego młotka
odbojnego, poprzez ciecz wypełniającą przewód i cylinder hydrauliczny, na tłoczek przylegający
do badanej powierzchni. Odbita energia sprężysta wraca tą samą drogą na masę uderzeniową
młotka, powodując jej odskok na odległość zależną od twardości badanej powierzchni. Odmiana
sondy hydraulicznej według wynalazku wyposażona jest w tłoczek boczny umożliwiający
prowadzenie badań odbojności wzdłuż bocznej ścianki otworu wiertniczego. Pomiar odbojności
w/w sondą realizuje się poprzez wprowadzenie sondy do otworu wiertniczego, następnie do jego
wlotu wciska się tuleję, a na hydraulicznym przewodzie mocuje się tarczę, ustalając w ten sposób
położenie tłoczka względem wylotu badanego otworu. Następnie wywiera się nacisk na obudowę
młotka odbojnego powodując wciskanie trzpienia do tulei do wnętrza obudowy. Nacisk ten
powoduje wzrost ciśnienia czynnika hydraulicznego, który powoduje wypychanie tłoczka na
zewnątrz obudowy aż do oparcia się o ściankę badanego otworu. Dalszy nacisk na obudowę
młotka powoduje wystąpienie udaru, którego energia przenosi się przez trzpień na badaną
ściankę otworu i odbita wraca powodując odskok masy uderzeniowej od trzpienia, powodując
przesunięcie wskaźnika liczby odbojności na skali młotka odbojnego. Po zwolnieniu nacisku na
obudowę młotka, zmniejsza się ciśnienie w cylindrze hydraulicznym, powodując pod wpływem
sprężyny powrót tłoczka do pierwotnego położenia. Po czym zmienia się położenie sondy w
otworze poprzez jej przekręcenie i dokonuje następnego pomiaru.
Pomiar odbojności skał hydrauliczną sondą pomiarową według znanego wynalazku jest
niedokładny. Błąd pomiarowy powstaje w trakcie przenoszenia odbitego od skały impulsu udaru
poprzez czynnik hydrauliczny do mechanicznego wskaźnika odbojności. Błąd pomiaru powstaje
w związku z obecnością w czynniku hydraulicznym pęcherzyków powietrza, które w momencie
przenoszenia impulsu energii udaru pochłaniają część w/w energii a także w związku z oporami
w mechanicznym występującymi w wskaźniku odbojności.
Istota wynalazku polega na tym, że tłok sondy usytuowany jest zgodnie z jej wzdłużną
osią i wyposażony jest w popychacz, który ma roboczą powierzchnię usytuowaną ukośnie do
kierunku przemieszczenia tłoka, współpracującą z odpowiadającą jej nachyleniem powierzchnią
wysuwnego, naciskowego elementu sondy. Natomiast tłok generatora ciśnienia czynnika przepływowego, korzystnie hydraulicznego, połączony jest obrotowo ze śrubowym, obrotowym
trzpieniem, a cylinder generatora osadzony jest w przepływowej głowicy wyposażonej w
zbiornik czynnika przepływowego. Tłok sondy ma osiowe wybranie, w którym usytuowany jest
czop popychacza oraz wyposażony jest w rozłącznie do niego zamocowane uszczelnienie.
Popychacz wyposażony jest w prowadnik oraz podstawkę stykającą się oporowo z co najmniej
jedną sprężyną, która styka się drugim końcem z gniazdem osadzonym w kadłubie sondy. Kadłub
ma rowkową prowadnicę popychacza oraz jest połączony rozłącznie z cylindrem sondy, mają-
174 071
5
cym przyłączeniową końcówkę stanowiącą jego integralną część oraz wyposażonym w odpowietrznik. Wysuwny, naciskowy element sondy ma przelotowe wycięcie, stanowiące prowadnicę dla popychacza. Tłok generatora ma wybranie, w którym usytuowany jest czop
obrotowego trzpienia oraz znajdują się obrotowe elementy, korzystnie w postaci kulek, przy
czym tłok wyposażony jest w rozłącznie z nim połączone uszczelnienie. Trzpień wyposażony
jest w nakrętkę mającą od strony tłoka współosiowo usytuowane wybranie, w którym osadzony
jest rozłącznie koniec cylindra generatora oraz wyposażony jest w pokrętło zaopatrzone w
tulejową osłonę nakrętki i cylindra generatora. Zbiornik generatora wyposażony jest w przepływową złączkę mającą odcinający zawór, a przepływowa głowica generatora połączona jest z
manometrem.
Urządzenie według wynalazku umożliwia wywołanie na badaną skałę nacisku około 300
MPa (megapaskali), przy stosunkowo niskim - do około 10 MPa ciśnieniu czynnika przepływowego w układzie dzięki temu, że tłok w sondzie usytuowany jest zgodnie z jej wzdłużną osią
oraz, że wyposażony jest w popychacz mający ukośnie usytuowaną powierzchnię roboczą.
Umożliwia to zwielokrotnienie wielkości siły działającej na wysuwny, naciskowy element
sondy, gdyż popychacz działa wówczas jak klin. Umożliwia wywieranie nacisku na skałę w
sposób równomierny, a także na ponad dwukrotne zmniejszenie średnicy sondy, co pozwala na
odpowiednie zmniejszenie średnicy otwory badawczego w caliźnie skały. Ponadto możliwość
uzyskania dużego przełożenia siły parcia na tłok sondy - na siłę nacisku na jej wysuwny element
sprawia, że element ten jest praktycznie niewrażliwy na niekorzystne oddziaływanie sił reakcji
powstających w skale podczas badania. Natomiast dzięki temu, że tłok generatora połączony jest
obrotowo z obrotowym trzpieniem śrubowym możliwe jest precyzyjne, w sposób ciągły lub
skokowy, zwiększenie ciśnienia (siły nacisku) w dowolnym momencie badania skały oraz
zachowanie wielkości tego ciśnienia przez dowolnie długi okres czasu, co czyni urządzenie
bardzo dogodnym w eksploatacji. Urządzenie nie zawiera elementów zasilanych elektrycznie co pozwala na jego szerokie wykorzystanie w tym również w kopalniach, w których istnieje
zagrożenie metanowe, a mając nieskomplikowaną budowę jest wysoce niezawodne eksploatacyjnie, ma mały ciężar własny i może być przenoszone ręcznie.
Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym
fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie w widoku ogólnym, fig. 2 - sondę urządzenia w
przekroju wzdłużnym, fig. 3 - sondę w przekroju poprzecznym A-A zaznaczonym na fig. 2,
fig. 4 - sondę w przekroju poprzecznym B-B zaznaczonym na fig. 2, fig. 5 - generator ciśnienia
w widoku w zaznaczonym na fig. 1, a fig. 6 - generator ciśnienia w przekroju wzdłużnym C-C
zaznaczonym na fig. 5.
Jak pokazano na rysunku, urządzenie zawiera sondę 1 połączoną z generatorem 2 ciśnienia
czynnika hydraulicznego, za pomocą przyłącza 3 oraz elastycznego, wysokociśnieniowego
przewodu 4, przy czym przyłącze 3 połączone jest z utworzonym z rurowych segmentów
przedłużaczem 5. W przelotowym osiowo kadłubie 6 sondy osadzony jest jednym końcem, za
pomocą gwintu, hydrauliczny cylinder 7 mający zasilający kanalik 8 oraz śrubowy odpowietrznik 9, przy czym cylinder ma stanowiącą jego integralną część końcówkę 10 połączoną za
pomocą gwintu z przyłączem 3. W cylindrze 7 znajduje się tłok 11: usytuowany zgodnie ze
wzdłużną osią K sondy mający cylindryczne osiowe wybranie 12, w którym usytuowany jest
czop 13 popychacza 14, przy czym tłok wyposażony jest w rozłącznie z nim połączone
uszczelnienie 15. Popychacz ukształtowany jest w postaci płaskiej listwy oraz ma roboczą
powierzchnię P usytuowaną ukośnie, pod kątem a wynoszącym około 27°, do kierunku przemieszczenia tłoka 11 sondy. Robocza powierzchnia P popychacza współpracuje z odpowiadającą jej nachyleniem powierzchnią P 1 wysuwnego, naciskowego elementu 16 sondy mającego
przelotowe wycięcie 17 stanowiące prowadnicę dla popychacza, przy czym współpracująca
powierzchnia P1 elementu usytuowana jest wewnątrz tego wycięcia. Popychacz w pobliżu
swego czopa 13 ma prowadnik 18 osadzony suwliwie w rowkowej prowadnicy 19 znajdującej
się w kadłubie 6 sondy, a na drugim końcu wyposażony jest w rozłącznie z nim połączoną
podstawkę 20 stykającą się oporowo ze sprężynami 21, 22, które stykają się drugim końcem z
gniazdem 23 osadzonym rozłącznie w kadłubie 6 sondy. Generator 2 wyposażony jest w
hydrauliczny cylinder 24 zawierający tłok 25 mający cylindryczne wybranie 26, w którym
6
174 071
osadzony jest za pomocą obrotowych kulek 27 i obrotowej dystansowo-oporowej kulki 28 czop
29 śrubowego, obrotowego trzpienia 30, przy czym tłok wyposażony jest w rozłącznie z nim
połączone uszczelnienie 31. Trzpień 30 wyposażony jest w nakrętkę 32 mającą od strony tłoka
25 współosiowo usytuowane wybranie 33, w którym za pomocą gwintu osadzony jest koniec
cylindra 24, którego drugi koniec osadzony jest za pomocą gwintu w przepływowej głowicy 34.
Głowica ma kanał 35 połączony z roboczą przestrzenią 36 cylindra 24, z gniazdem 37 do
przyłączenia hydraulicznego, wysokociśnieniowego przewodu 4 oraz z gniazdem 38 do przyłączenia manometru 39. Kanał 35 głowicy połączony jest z hydraulicznym zbiornikiem 40 za
pomocą przepływowej złączki 41 wyposażonej w śrubowy, odcinający zawór 42. Trzpień 30
wyposażony jest w ramieniowe pokrętło 43, do którego zamocowana jest rozłącznie tulejową
osłona 44 nakrętki 32 i cylindra 24 generatora ciśnienia.
Urządzenie przedstawione w przykładzie wykonania funkcjonuje następująco: odkręca się
odpowietrznik 9 sondy 1, napełnia się olejem zbiornik 40 generatora 2, odkręca się odcinający
zawór 42 w złączce 41 i obracając pokrętłem 43 w prawo - przemieszcza się tłok 25 generatora
do pozycji początkowej w cylindrze 24. Obracając pokrętłem w lewo - napełnia się olejem
cylinder generatora, zamyka się odcinający zawór 42 złączki 41. Obracając pokrętłem w prawo
powoduje się napełnianie olejem wysokociśnieniowego przewodu 4 oraz cylindra 7 sondy 1 i
po odpowietrzeniu układu zakręca się odpowietrznik 9 sondy, przy czym podczas napełniania
urządzenia ewentualnie uzupełnia się olej w zbiorniku 40. Obracając pokrętłem w prawo
powoduje się wzrost ciśnienia w cylindrze sondy, a po pokonaniu oporu sprężyn 21,22 - osiowe
przemieszczenie jej tłoka 11 wraz z popychaczem 14, który naciskając swą roboczą powierzchnię P
na powierzchnię P1 naciskowego elementu 16 powoduje jego wysuw z kadłuba 6 sondy.
Natomiast wsunięcie się elementu 16 do kadłuba odbywa się w wyniku działania sprężyn 21, 22
oraz przez wytworzenie podciśnienia w cylindrze 7 sondy - w wyniku obrotu w lewo pokrętła
43 generatora. Wówczas ciśnienie atmosferyczne działając na dno wybrania 12 w tłoku 11
powoduje jego wsuwanie w głąb cylindra sondy, a popychacz 14 powoduje wciąganie elementu
16 do kadłuba.
Określenia wytrzymałości skały na ściskanie w złożu naturalnym dokonuje się w znany
sposób, a mianowicie: wprowadza się sondę na określoną głębokość do wykonanego w skale
badawczego otworu 45, obracając w prawo pokrętłem generatora zwiększa się w sposób ciągły
ciśnienie w cylindrze sondy, powodując wysuw naciskowego elementu 16, aż do zniszczenia
skały. Wielkość maksymalnego ciśnienia, przy którym następuje zniszczenie skały w miejscu
nacisku odczytuje się na manometrze 39 (po pęknięciu skały ciśnienie już dalej nie wzrasta).
Znając wielkość roboczej powierzchni elementu naciskowego oraz wielkość maksymalnego
ciśnienia (siły ściskającej), określa się ze znanej zależności wytrzymałość skały na ściskanie w
złożu naturalnym. W przypadku, gdy element 16 zagłębia się w skałę w sposób ciągły - nie
powodując jej pęknięcia Iub skruszenia - pomiar ciśnienia kończy się w chwili, gdy element
wysunie się z sondy do około połowy swej długości (na przykład 15 milimetrów). Z uwagi na
to, że układ hydrauliczny urządzenia jest zamknięty oraz ma dużą szczelność wewnętrzną
dogodnie jest, aby przed przystąpieniem do badań skał dokonać skalowania urządzenia. Skalowanie pozwala na uwzględnienie stałego dla danego urządzenia wpływu oddziaływania oporów
wewnętrznych, przełożenia hydraulicznego, a także sprężystego powiększenia się średnicy
przewodu wysokociśnieniowego, na dokładność uzyskiwanych wyników badań. Dogodnie jest
także odpowiednio przeskalować manometr 39 tak, aby oprócz wielkości ciśnienia w układzie
można było bezpośrednio odczytać odpowiadającą temu ciśnieniu wielkość naprężeń ściskających w skale wywołanych przez element naciskowy sondy.
174 071
Fig. 2
174 071
Fig.3
Fig.4
174 071
Fig.5
Fig. 6
174 071
Fig. 1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł
