Способ определения состояния горного массива

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА, основанный на измерении напряжений и включающий бурение скважины, заполнение ее твердеющим материалом и установку в скважину датчиков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, после установки датчиков в скважине создают давление , равное давлению, создаваемому весом пород на данной глубине, которое поддерживают постоянным до затвердевания материала , при этом скважину заполняют твердеющим материалом на глубину, достаточную для ликвидации зоны неупругих деформаций в месте установки датчика. NU 00 vl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(50 F. 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3445524/22-03 (22) 28.05.82 (46) 15.10.83. Бюл. № 38 (72) В. Ф. Андрушко и Е. И. Кольчик (71) Донецкий ордена Трудового Красного

Знамени политехничс< кий институт (53) 622.289 (088.8) (56) 1. Руководство по измерению напряжений в угольном массиве скважинными гидравлическими датчиками. Новосибирск, 1969, с. 56.

2. Инструкция по определению приращения напряжений с помощью фотоупругих дат иков. Свердловск, !977, с. 44 (прототип).

„„SU„„1048117 А (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА, основанный на измерении напряжений и включающий бурение скважины, заполнение ее твердеющим материалом и установку в скважину датчиков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, после установки датчиков в скважине создают давление, равное давлению, создаваемому весом пород на данной глубине, которое поддерживают постоянным до затвердевания материала, при этом скважину заполняют твердеющим материалом на глубину, достаточную для ликвидации зоны неупругих деформаций в месте установки датчика.

1048!

Изобретение относится к горному делу и предназначено для исследования состояния массива горных пород при ведении горных работ.

Известен способ определения состояния горного массива, основанный на измерении напряжений и включающий бурение скважины и установку в нее датчика напряжений (1).

Недостаток способа заключается в низкой точности определения напряжений в мас- !0 си ве.

Известен способ определения состояния горного массива, основанный на измерении напряжений и включающий бурение скважины, ее заполнение твердеющим материалом и установку в скважину датчиков (2).

Недостатком известного способа является низкая точность определения напряжений, связанная с тем, что при измерениях не учитывается влияние зоны неупругих деформаций вокруг скважины.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на измерении напряжений и включающему бурение скважины, заполнение ее твердеющим материалом и установку в скважину датчиков, после установки датчиков в скважине создают давление, равное давлению, создаваемому весом пород на данной глубине, которое поддерживают постоянным до затвердевания материала, при этом скважину заполняют твердею30 щим материалом на глубину, достаточную для ликвидации зоны неупругих деформаций в месте установки датчика.

На фиг. 1 представлена схема установки датчика в скважине; на фиг. 2 — схема заполнения скважины твердеющим материалом.

Предлагаемый способ определения напряжений в горном массиве заключается в том, что в горном массиве бурят скважину 1, которую частично заполняют твердеющим ма- 40 териалом 2 (фиг. ) . Материал 2 может быть изготовлен из смеси песок-цемент-вода.

Твердеющий материал 2 должен после затвердевания иметь прочность и упругость, равные горному массиву, в котором произво45 дится определение изменения напряжении.

После заполнения части скважины 1 твердеющим материалом 2 производят досылку датчика 3 в скважину 1 (в качестве примера установки датчика 3 в скважине 1 принят гидравлический датчик) . Досылку датчика 3 осуществляют досылочным устройством 4. При этом датчик 3 вдавливают в твердеющий материал 2. Перед досылкой в скважину 1 датчик 3 соединяют металлической трубкой 5 с манометром 6 и заполняют датчик 3 и трубку 5 жидкостью (маслом). 55

17

После вдавливания датчика 3 в твердеющий материал 2 досылочное устройство 4 извлекают и вводят в скважину 1 металлическую трубку 7, заполненную твердеющим материалом 2 (фиг. 2) . С помощью поршня 8 твердеющий материал 2 выдавливают в скважину 1. По мере выдавливания твердеющего материала 2 в скважину 1 производят извлечение трубы 7 из скважины 1. Причем скорость извлечения трубы 7 из скважины 1 не должна превышать скорость движения поршня 8 относительно устья скважины 1.

После заполнения скважины 1 твердеющим материалом на необходимую глубину, к устью скважины 1 подсоединяют высоконапорный насос и создают давление в скважине 1, равное давлению создаваемому весом горных пород на глубине производства замера напряжений (равному H, где 3 объемная плотность; Н вЂ” глубина производства замера напряжений) . Давление в скважине 1 поддерживают насосом до затвердевания материала 2. Вместо насоса создание необходимого давления в скважине 1 можно осуществить с помощью напрягающего цемента, который помещают в скважину в качестве твердеющего материала 2.

В результате создания давления в скважине 1, равногоКН, в горном массиве, заключенном в зоне неупругих деформаций 9, происходит восстановление напряжений до величины, равной напряжениям нетронутого массива, и зона неупругих деформаций ликвидируется.

В результате создания давления (равного Н) в скважине 1 в гидросистеме датчика 3 происходит возрастание давления до Ь H.

После затвердения материала 2 можно приступать к замеру изменений напряжения в горном массиве. При этом любые изменения напряжений в горном массиве фиксируются датчиком 3. Увеличение (уменьшение) напряжений в горном массиве приводит к увеличению (уменьшению) давления в гидросистеме датчика 3, что может быть зафиксировано с помощью манометра 6.

Использование предлагаемого способа измерения напряжений в горном массиве позволяет повысить точность замера напряжений путем устранения влияния зоны неупругих деформаций, что дает возможность более точно оценивать зоны предельных состояний горного массива при прогнозировании формирования выбросоопасных ситуаций при ведении горных работ. Точное определение выбросоопасной зоны позволяет своевременно применять мероприятия по предотвращению газодинамических явлений, что ликвидирует затраты на устранение последствий внезапных выбросов в среднем на

10 — 15 тыс. руб. на один выброс.

1048117

Составитель К. Лыков

Реда кто р С. Л и си на Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 7884/36 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4