Способ оценки напряженного состояния горного массива

 

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ НА ПРЯЖЕВДОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА , основанный на возбуждении в массиве пород вокруг выработок искусствев ,1юго апектромеигнитного попа и измере- ; :НИИ его параметров, путем размещения в горной выработке излучающего и приемвого М9Г1ЯТНЫК дипопей ш котором : расстоянии оЬюн от другого и их перемёщевия , отличающийся тем, что, с цепью снижения трудоемкости и ловышёнш тояностр измерений, определяют угол, между предварительно оривнтщюванвымв пара ппепьно один другому И ортогонапьно оси выработки магнитннмн моментами дшюпей и. горизонтальной лпоск костыо, при котором регистрируют мин мапьвое значение относительной харакtepBCTBKH попяс Ь ;, 1 . где с величина ЭДС, индуцированной в прпюмшм дшгопе в выработке; Дд« вепичива ЭДС, имдухгарованной в приемном дипопе на поверхности, првводят многоразностное эпектромагти вое зондирование при данном угпе к по ваименыпему значению h судят о попожении наибопее напряженного участка ,массива, а о шправпении действия главных компонент тевэора напряжений - во его .наибольшему значению. 2.Способ по п, 1, от п и ч а ю - , щ и и с я тем, что базу многоразностйого эпёктромагнитного зондирования и меняют от 2 до 5 диаметров выработки, определяют базу измерений, при которой величина Ь понимает наименьшее значение , и определяют расстояние до зоны максимума опорного давления по формуле i I MMH-d . ,гда к - расстояние до зоны максимума (П - опорного давления; Гмйц. за измерений, при которой-величина h минимальная; о - дш1метр выработки, этом наиболее напряженными считают те участки, для которых величинами минимальная. ю 3.Способ поп,, отличающий с я тем, что измерения h водят в вертикальной плоскости, наприоо мер в стволе, при базе измерений, на ;которой влиянием выработки на распре: деление поля можно пренебречь, определяют азимут направления магнитного момента диполей , при котором ; регистрируют максимальное значение величины h путем синхронного вращения дшюлей относительно вертикальной плоокости и принимают его за направление :действия максимальной компокенты тен|зора напряжений. 4.Способ по п. 3, отличаю - щи и с я тем, что, с целью повышения

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК у5п E 21 С 39/00

1 "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4Р

:М

1wak QQ Ю.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21 ) 3372535/22-03 (22) 25.1 2.81 (46) 07.06.83. Бюл. Ж 21 (72) В.As- Смирнов и А. П. Скакун (71) Всесоюзный ордена Трудового Краст ного Знамени научно-исследовательский :,институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 622.289 (088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

% 572736, кл. С 01 М 3/18; 1 976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 421773, кл. Е 21 С 39/00, 1972 (прртотип). (54)(57) 1. СПОСОБ ОЦЕНКИ НАПРЯ»

ЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА, основанный на возбуждении в мас- сиве пород вокруг выработок искусствен-,ного электромагнитного поля и измере- нии его параметров, путеы размещения в горной выработке излучающего и приемного магнитных диполей на некотором1 расстоянии один от другого и их перемещения, о т л и, ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности измерений, определяют угол, между предварительно ориентированными параллельно один другому R, ортогонально оси маработки магнитными моментами диполей и, горизонтальной:плоо- костью, при котором регистрируют мши мальное значение относительной карактеристики поля .h= — р

Ео где Е - величина ЭДС, индупированной в приемном диполе в выработке;

;.4 - величина ЭДС, индуцированной в приемном диполе на поверхности, проводят многоразностное алектромагнит„„ЯО„„! 021780 А ное зондирование при данном угле и по наименьшему значению h судят о попожении наиболее напряженного участка ,массива, а о. направлении действия главных компонент тенэора напряжений - на его .наибольшему значению.

2. Способ по и. 1, î T и и ч а юшийся тем, что базу многоразност-. пого алектромагнитного зондирования изменяют от 2 до 5 диаметров выработки, определяют базу измерений, при которой величина ц принимает наименьшее значение, и определяют расстояние до эоны максимума опорного давления по формуле

Гмин-о

Х

С где » -,расстояние> до зоны максимума

- опорного давления;. Wig/ + измерений» при которой Ве» личина h минимальная;

3 - диаметр выработки,, при этом наиболее напряженными считают те- участки, для которык величина,л минимальная.

»

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юm и и с я тем, что измерения 4 проводят в вертикальной плоскости, например в стволе, при базе измерений, на

,которой влиянием выработки на распре.:деление полы можно пренебречь» определяют азимут направления магнитного момента диполей Ямо,,с, при котором . регистрируют максимальное значение величины h путем синхронного вращения диполей относительно вертикальной плоскости и нрннимают его за направление

:действия максимальной компоненты тен,зора напряжений.

4. Способ по и. 3, о т л н ч а юm и и с я тем, что, с лелью повышения

1021780

2 ,ментами ципопей и горизонтапьной imoo костью, при котором регистрируют минимапьное значение отнбсительной хрхарак-. теристики поля

5 E

tt - —, .

Eo

re g - величию ЭДС, инцуцированной в приемном ципопе в выработке;

КО- вепичию ЭДС, инцуцированной в приемном циполе на поверхности, проводят многоразностное электромагнитное зонцирование при данном угпе и по юименьшему значению суцят о: поло15 женин наиболее юпряженного участка . массива, а о направпении цействия главе. ных компонент тензора нарряжений - по его наибопьшему значению Кроме того, базу многоразностного"

26 электромагнитного эонцирования изменяют от 2 цо 5 диаметров выработки, опрецепяют базу измерений, при которой aensчина h принимает наименьшее значение, и опрецепяют расстояние цо эоны макси2S мума опорного цавлении по формупе

Изобретение относится к горному делу и прецназначено цпя опрецепения распре-: деления напряжений в массиве горных пород. . Известен .способ Изучения массива, горных пороц, основанный на инцуктивном возбужцении в массиве пороц эпектрс магнитного попя с помощью излучающего магнитного ципопя, магнитный момент которого ориентирован вдоль оси скважины и измерении приемным ципопем пврецвигающимся относитепьно -неподвижного изпучающего, характеристик магниФ-, ваго поди ив оси сивеисивы (1) .

Недостатком данного способа является ограниченная область исспецования и невозможность опрецепения распрецепения поля напряжений в массиве.

Известен также способ оценки напряженного состояния горного массива, основанный на возбужценни в массиве .пороц вокруг выработки искусственного эпектро .магнИтного поля и измерении его параметров, путем размещения в горной выработке иэпучающего и приемного магнитных ципопей на некотором расстоянии . друг or друге и ви иерем»девис (2).

Недостатком данного способа явпяется высокая трудоемкость измерений, связан-! ная с необходимостью прецваритепьного определения направпения действия гпавных напряжений> и низкая точность измерений.

Бепью изобретения является снижение труцоемкости и повышение точности

ИэмеРе Нийе

Уиазанная цепь достигается тем, что согласно способу оценки юпряжэнного состояния горного массива, основанном на возбужцении в массиве пород вокруг выработвк искусственного электромагнит ногО ПОля и измерении его параметров, путем размещения в горной выработке изпучающего и приемного магнитных ди полей на некотором расстоянии один от . другого и их перемещения, определяют угу межцу прецваритепьно ориентировав ными параппепьно один другому и орто-горально оси выработки магнитными мо50 . гце Х расстояние цо зоны.максймума, опорного цавпения; щ н- база измервний, при которой величию П минимапьная;

8 цИаметр выработкИ, Ф ири этом наиболее напряженными считают те участки, цпя которых вепичина 4 ми- нимапьная. Измерения h провоцят в sepтикапьной ппоскости, например В стволе, * при базе измерений, на которой впиянием выработки на распрецепение ноля можно

4О пренебречь, опрецепяют азимут иаправе»

ПЕНИЯ МаГНИтНОГО МОМЕНта ЦИПОйвй Ц@;о при котором регистрируют максимапьное значение величины путем синхронного

45 вращения ципопвй отноеитеньно вертикйпьной ппоскэсти и принимают его за иаправпение цействия максимапьной компоненты теизора напряжений. точности определения направления цействия, главных компонент тенэора напряжений, базу измерений изменяют от 5 цо

Sдиаметров выработки,,опрецепяют эючения (4 С на нескольких базах, а попу- ченные значения Я.+цgо усрецняют.

3, 102i 780 4

А с цепью повышенйя точности опре- . характеристики поля II *Е/Е судят об деления направления действия главных изменении напряженного состояния около . компонент тензора напряжений базу иэ- горной. выработки. Плоскость антенн иэ;

-мерений изменяют оТ 5 до 9 диаметров пучающей 9 и приемной 10-синхроню.пэ выРаботки, опРедепЯют, наченИЯ g ма,® 5 воРачивают вокрУг гоРНэонтапьюй ппоОна нвскопьких базах, а полученные эначе- кости с шагом 6 g =*30 и при каждом ния (, «с усредняют. - положении рамок проводят измерения tl

На чертеже показано положение дипо- ОценЫают угол поворота установки Ц,. лей в выработке.. :, при котором отношейие ЭДС достигает .

Для оценки. нацряженного состояния ð экстремальных значений. В. случае выде.-.

j горного массива используются ось 1 гор» пения наиболее напряженных участков гор; ной иыработки, излучающий диполь (нзпУ-,ного массива определяют угол повоРота чатепь) 2, приемный диполь (приемник): установки p * / âîêðóã горизонтальной

3, высокочастотный генератор 4, ma-: плоскости, gpg котором отношение h< . сокочастотнмй иэмерйтепь 5, магнитнЫй -- l5 ..становитсЯ минимальным 5 4 jjj«пРИ. мин. момент N излучающего дицоля, соответ.: базе измерений г =2Д. -Затем фиксируют ственно магнитные мбмейты.Ж«4 М:, угол 0, «, . изменяют базу измерений l и Е,},Е приемного диполя в исходном от.Г =2d до P-=50 с интервалом l},r *

1 g после поворота на yI oII (f - 11 по- -:. 0,5 м g находят минщжпьное значение пожениях и при базе Р = 2о, магнит- - 20:-Г и, при котором h. становится миниf 1 и а 4 ный момент Е приемного- .дипопя в.по-. мальным дожении 11, отнесенного на расстояние и 53..:- . ..: 1"= мин т

Способ осуществл«ется следую «б- .."и позначеУию 1. мий находЯт Расст оиние

Разом . : .: "мин «

25 с к = —. участки гориого масс»а, Излучающий диполь (излучатель) 2, -- - 2

; пойключенный. к портативюму высокочас -, .,для которых,Х, имее минимальное знаworsoMy. генератору Ф, располагают на, чение Х.« **Х«п«„„, считаются наиболее saocg 1 выработки..: пряженными, а степень интенсивюсти наприемный диполь (IIpgeMggz) 3, под- грузок в максимуме зоны опорного давпе» . 30.

КФ бренный к котюму нзмер - н ртермуется nigh И„мин С тепю 5, Располагают в той же выработ- ..уменьшением величины 1» м„н интенсивке на ее оси 1 на расстоянии . Г. (I;Я . ность нагрузок возрастает. в случае выделения наиболее.нащщжен»- .-: Н случае оценки направления действия ных участков горного массива и l =f И::главных компонент тензора напряжений в случае оценки направления действия -. в нетронутом массиве определяют аэигпавных компонент. теизора напряжений).,: .:мут поворота установки g «ц вокруг верИзлучающий 2 и приемный. 3 дипони тикальной плоскости, при котором отно ориентируют.в одной плоскости 1 (гори; «: шение Ь стаювится максимальным Ь * ,эонтальной - в случае определения наи- @ 6Мрхс Ри базе измерений Г 73 отбопее напряженных участков горного - юситепьно направления север-юг. Угол

: массива и вертикальной - в случае оцен. Я .1.„характеризует направление дейстки нап} авпения действия главный комцо-:вия главных компонент тенэора напряже-.

ge тенэора нацряження.), проходящей -. -,: ний. Для повышения точности и учета иочереэ ось 1 выработки,:так, чтобы маг 45,.кажающих факторов на результаты изме. нитные моменты излучающей Я 1 g пРИ.-.,Ðåíèm (например, геологических неодноемной Е„(рамок были параллельны между,Родюстей среды, которые не учитываются . собой- и ортогонапьны к ocg 1 горной . в известном устройстве) проводят измевыработки. От генератора 4 подают ток,- рения с переменНой базой измерения l высокой. частоты в Излучающую.диполь,« 50 !{«п 1 5«3 до «". 9д ) с интервалом (антенну) 2. Измеряют ЗДС, индуциро- .:5 Г.2 м. Полученные при разных базах ванную епектромагнитнйм полем в.Mao- " .:,Измерений. значения азимута угла пово- .

:сиве пород в приемном диполе (антенне);рота устаювки О.макс«Яма««сь"., Q j««a«««.h . 3. Оценивают отюшенне („g-) ЗДС, инду,ЙФРованной в приемной paMgO E и 3дС 55 Мдна макс -Жчаксн} ".де

Кс«

;I воздухе -..Ер на том жз расстоянии .:ииопо измерений, численно равное двум О 24 B ItephoM «. лучае; Г * 7Д во втр- диаметрам выработки (1 2 ). Иэмене. роМ соучае). По изменению относитепьюй:иие базы измерений г (многораэностные

5 1021780 б эпектромагнитные зондирования) позволя- где впиянием выработки на распредепение ет изменять глубину зондирований вокруг поля напряжений можно принебречь и оовыработки. При мапых базах измерений новную ропь играет напряженное состоя(t 5 ) измерения ведутся в зоне впия- ние нетронутого массива. В этом спучае ния горной выработки и нозвопяют найти 5 изменение, напряженного .состояния будет ,попожение максимума зоны опорного дав- в первую очередь связано с действием пения. При бопьших базах измерений главных компонентов тензора напря- . . (Г - 53) измерения проводятся в зоне, жений.

h, i

Составитепь Л. Березкина

Редактор Л. Гратипло Техред M.Коштура Корректор A. Ипьин.

Заказ 3995/22 . Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж«35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4