Способ определения напряженного состояния горного массива

 

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОб94АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ЬВТСЬСИСИУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3755246/22-02 (22) 28.02.84-. (46) 28.02.86.Бюл. У 8 (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт. горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) АВП.Линецкий и И.И.Петухов (53) 622.289(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 711287, кл. Е 21 С 39/00, 1974.

Ямщиков В.СВМетоды и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М., 1982, с.127-129. (54) {57) 1.ÑÏÎÑÎÁ ОПРЕД ".ЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА, включающий определение суммарных деформаций скважины, пробуренной на исследуемом участке, по которым судят о величине напряжений в масси„,SU„„1214925 A 114 Е 21 С 39/00,ве, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет снижения трудоемкости измерений, деформации скважи ны определяют по величине .деформаций восстановления исходной формы цилиндра, установленного в скважине и выполненного из сплава с эффектом памяти формы при его нагреве до тем пературы обратного мартенситного превращения.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что деформации восстановления исходной формы цилиндра определяют при помощи установки цилиндра в камеру высокого давления, заполненную жидкостью, и определения объема вытесненной жидкости после нагревания цилиндра.

1214925

Изобретение относится к способам исследования напряженно †деформиров ного состояния массива горных пород и может быть использовано для определения степени удараопасности горного массива, для прогноза внезапных выбросов угля., породы и газа, для определения нагрузки на крепь горных выработок, для определения напряженного состояния различных И сооружений и объектов, эксплуатирующихся в сложных условиях (например пад водой, в агрессивных средах и т.д.), а также для определения напряженного состояния космических l5 тел и планет.

Целью изобретения является повышение производительности эа счет снижения трудоемкости измерений.

Способ осуществляют следующим 2б образам.

В скважину на заданную глубину помещают цилиндр, диаметр которого равен диаметру скважичы, выполненный из сплава, обладающего свойст- р5 вом запоминания формы, например сплава системь1 Сп-Zn-А1 или Сп-Zn-Sn, извлекают его в процессе проведения выработки или выемки полезного ископаемого или при выбуривании места установки керновой коронкой, помещают в камеру высокого давления и заполняют ее оставшийся объем рабочей жидкостью, нагревают цилиндр до температуры, при которой он принимает исходную форму да получения деформации в скважине, и по объему вытес. ненной рабочей жидкости из камеры высокого давления по показаниям манометров определяют средние напряжес, о, ния, действующие в гор-! ном массиве. Можно также определять направление действия максимальных напряжений б, . Для этого цилиндр иэ сплава, обладающего свойством запоминания формы, извлекают из горного массива не изменяя его ориентации в пространстве, а затем устанавливают направление действчя максимальных напряжений 4,, которые будут перпендикулярны поверхностям цилиндра, получившим наибольшие деформации.

Пример. При подготовке нового горизонта 740 м на месторождении, бурые угли которого являются удароопасными, при проведении подгатовительных выработок по углю соглас но предложенного способа определяли напряженное состояние и направление действия максимальных напряжений для правильной ориентации выработок относительна них. Мощность буроугольного пласта "В" месторождения 15-17м, мощность вынимаемого слоя 2,4-2,7 м, о угол падения 17-26, предел прочности угля на сжатие 10-12 МПа. В забое выработки, проходимой по первому удароапасному угольному слою, были пробурены три скажины диаметром 43 мм и длиной 3.,5 м и в них на глубинах 1,5-2,5-3,5 м,установлены по три цилиндра длиной 20 см, диаметром 42,5 мм иэ сплава Cu-Zn-Sn, обладающего свойством запоминания

4opwi. Через 3 сут после воздействия на них горного давления и по мере проходки выработок они были извлечены. Наибольшую деформацию получили цилиндры, находившиеся в скважинах на глубине 2,5 м, что соответствовало расположению зоны максимума опорного давления. По ориентации максимальных деформаций цилиндров было установлено направление действия максимальных напряжений в угольном пласте. Затем три цилиндра, получившие максимальную деформацию (извлеченные с глубины 2,5 м), по отдельности. были помещены .в камеру высокого давления, оставшийся объем заполнялся рабочей жидкостью, цилиндры путем пропускания по ним электрического тока нагревали до темо пературы 60 С, при которой они принимали исходную форму до получения деформации в скважине. По объему вытесненной рабочей жидкости из камеры высокого давления по показаниям манометров определяли средние напряжения в угольном пласте, которые составили соответственно 21,1; 20,8

20,3 МПа. Усреднив эти значения, по- лучим 20,7 МПа. В нетронутом горными работами массиве эта величина соответственно равна 9„2 МПа. Отсюда следует, что на глубине 2,5 м впереди забоя проводимой по углю выработки существует коэффициент концентрации напряжений, равный 2,2.

Зная глубину, на которой действуют наибольшие средние напряжения и коэф фицнент концентрации напряжений в зоне опорного давления подготовительной выработки, можно установить

1214925

Составитель Г.Алексеева

Редактор Н.Горват Техред М.Пароцай Корректор C.meKMap

Уаказ 894/47 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 степень удароопасности участка пласте "В" !емеле место 1 степень! н осуществить в этом месте меры борьбы с динамическими явлениями. Кроме того, по известному направлению действия максимальных напряжений, подготовительная выработка была сориентирована относительно них таким образом, что концентрация напряжений в зоне опорного давления при ее проходке была минимальной, а следова" тельно, снизилась и степень удароопасности с 1 категории (опасной) до Ш категорйи (неопасной).