Способ определения абсолютных значений напряжений в малопрочных угольных пластах

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повьшение точности, обеспечение оперативности. :В угольном пласте бурят скважину и вырезают щель в забое скважины. С пот мощью датчиков напряже1шя, одни из которых соответствует размерам щели, а другой установлен в щели с распором , одновременно измеряют напряжения ползучести й (t) и напряжения релаксации 6р (t) во времени. Фиксируют момент времени , при котором разность напряжений релаксации и ползучести стабилизируется, и определяют абсолютное значение напряжения по &osc 6p(to) (t ) / (to) -6p(tcTa6) -«-бп (tcTc.5)f где 5p(to) - первоначальное напряжение релаксации; dp ( ) напряжение релаксации в момент времени tcrc.s ; n(ttTaf) - напряжение ползучести в момент времени tcT«s . Область абсолютных значений напряжений, действующих в пласте в любой момент времени tr, измерений, оперативно оценивают по соотношению 6n(t)«6c &р (tp). 1 з.п. ф-лы, 2 ил., :табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4319908/23-03 (22) 23.10.87 (46) 07.03.89. Бюл. ¹ 9 (71) Институт горного дела им. А.А.Скочинского (72) И.M.Ëàâðîâ, Л.С.Тучкова и Н.Н.Преловский (53) 622.23,05 (088.8) (56) Лавров И.M. Разработка метода . определения абсолютных значений напряжений и параметров ползучести в мягких угольных пластах: Автореф. дис. на соиск. учен. степени канд. наук. M., 1978, с. 5-7. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АБСОЛЮТНЫХ

ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ В МАЛОПРОЧНЫХ

УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ (57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения — повьппение точности, обеспечение оперативности.

В угольном пласте бурят скважину и вырезают щель в забое скважины. С по-.

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам контроля напряженно-деформированного состояния угольных пластов.

Цель изобретения — повьппенне точности и обеспечения оперативности.

На фиг.1 показана схема реализации способа определения абсолютных значений напряжений в малопрочных угольных пластах; на фиг. 2 — графики зависимостей напряжений ползучести и релаксации от времени.

Способ осуществляют следующим образом.

„„SU„„1463936 А1 мощью датчиков напряжения, один из которых соответствует размерам щели, а другой установлен в щели с распором, одновременно измеряют напряжения ползучести d„ (t) и напряжения релаксации р (t) во времени. Фиксируют момент времени 1, „, при котором разность напряжений релаксации и ползучести стабилизируется, и определяют абсолютное значение напряжения по формуле баас bp (t ) 6„(t ст к)/

Pp(t ) — 6p(t e } +< (t ) где (1, ) — первоначальное напряжение релаксации; о (1„„ ) - напряжение релаксации в момент времени t 6, h„(t, б- ) — напряжение ползучести в Я момент времени „ . Область абсолютных значений напряжений, действующих в пласте в лкбой момент времени измерений, оперативно оценивают по соотношению 6„(t) < д„е < 6Р

1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1; табл.

Вне зоны влияния очистного забоя из подготовительной выработки в угольном пласте пробуривают скважину глубиной 5-7 м и вырезают.в забое скважины щель. С помощью вдавливающего устройства 1 статистическим или динамическим способом вдавливают в эту щель устройство, снабженное двумя плоскими электротензометрическими датчиками 2 и 3 напряжений. Датчиком

2,установленным в щель, геометрические размеры которой соответствуют размерам датчика 2, замеряют при установлении контактных условий возрас3 1463916 р (t о) п тюб

ap(tо) p(t ) п(- ) (1)

6 („„ ) г де ь (t ) — первоначальное напряжер о ние релаксации, равное величине р асп ор а при ЭО установке датчика 3;

6 (t ) — напряжение релаксации стс 6 времени

Ь„(1 „, ) — напряжение ползучести в момент BpeMBHH t °

В случае необходимости предвари,тельной оперативной оценки области абсолютных значений действующего в массиве напряжения сравнивают в любой момент времени („) текущие зна- 10 чения напряжений ползучести Ь„(„) и релаксации Ьр (t„) и определяют область абсолютных значений напряжений (фиг.2) иэ соотношения .(,) с . с,(t„) (2) 4б

Пример. Вне зоны влияния очистного забоя из вентиляционного штрека на расстоянии 80 м от лавы пробуривают скважину глубиной 5 м. В торце В0 скважины пропиливают параллельно плоскости пласта щель длиной 450, шири иной 100 и высотой 10 мм, в которую вдавливают устройство, снабженное двумя плоскими датчиками найряжений, в качестве которых используют плоские электротензометрические мессдозы с диапазоном измеряемых давлений до

30 MIla с чувсгвительностью 0,11 ИПа. тающие во времени напряжения ползу чести о (t). Начальные напряжения, я регистрируемые в момент установки датчика, равны нулю. Датчик 3 устанавливается с предварительным распором 6р (t ), превышающим или равным Н, где у — объемный вес вышележащих горных пород, Н вЂ” глубина залегания угольного пласта. Начальные на- 10 пряжения, регистрируемые датчиком 3 в момент установки, равны величине предварительного распора 6p (t ).

Датчиком 3 регистрируют уменьшающиеся во времени напряжения релаксации

bрp(t) .

При одновременном измерении напряжений ползучести и релаксации фикси: руют момент времени t „, когда разность значений напряжений релаксации 20 и ползучести стабилизируется, а абсолютное значение напряжения рассчитывают по формуле

Датчиком, установленным в торце щели, геометрические размеры которого соответствуют размерам щели, измеряют напряжения ползучести с момента установления контактных условий через 10 ч.

Датчик, вдавленный в устье щели с предварительным распором, равным

2 приблизительно 1,5уИ, т.е. 150 кг/см регистрирует напряжения релаксации, начальные значения которых в момент установки датчика равны величине предварительного распора, т.е, 150 кг/см . Информацию с датчиков напряжений передают непрерывно на поверхность и регистрируют на цифропечатающем устройстве.

Значения полученных экспериментальных данных приведены в таблице.

Полученные значения напряженийползучести и релаксации ежесуточно сравнивают и с целью предварительной оценки абсолютных значений действующих в пласте напряжений определяется область этих значений по соотношению (2). Например, на десятые сутки об,ласть абсолютных значений напряжений г находится в диапазоне 61,2 кг/см (,(t „)>< 87,4 кг/см . По мере поступления информации область значений, определяемая по приведенному соотношению сокращается.

Более точное определение абсолютных значений напряжений производят в момент времени „,., когда текущие суточные значения напряжений ползучести и релаксации отличаются от суточных значений в предыдущие сутки не более чем на 4, что обуславливается точностью применяемой аппаратуры.

Расчет абсолютных значений напряжений производят по формуле (1):

Ь„,,(С,„) = 68,7 кг/см

Изобретение позволяет повысить надежность и оперативность при контроле напряженного состояния пласта.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ определения абсолютных значений напряжений в малопрочных угольных пластах, включающий бурение скважины в угольном массиве, вырезание щели в забое скважины, измерение напряжений полэучести с помощью датчика, установленного в этой щели и

1463916 где c>„(t„) — напряжение цолзучести в момент нремени Г„; (г.„) — напряжение релаксации в момент времени

Время, сут.

Напряжения пол эучести,кг/см

Напряжения релаксации, кг/см расчет абсолютных значений напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, одновременно с измерением напряжения

5 ползучести измеряют напряжение релаксации с помощью дополнительного датчика, установленного в щель с распором, фиксируют момент времени (t, ), когда разность значений напряжений релаксации и полэучести стабилизируется, а абсолютное значение напряженияб рассчитывают по формуле и бс (.2 Et"-2 р(о) р(ста,)+ Î(tñ 6) где bp(t) — первоначальное напряжение релаксации; ьр(t q) — напряжение релаксации в момент времени tñ <1 20 (1„ z) — напряжение ползучести в момент времени t, .

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения оперативности, область абсолют- 26 ных значений напряжения в любой момент времени („) измерения оценивают по соотношению

S„(t в) < 6 С, (6р(t„) э

2

4

6

8

11

12

13

14

16

12,7

26,8

36,6

42,8

47,7

51,4

54,7

56,6

58,8

61,2

62,7

63,7

64,7

65,6

67,2

67,8

68,3

150,3

131,2

120,4

1!2,5

106,3

101,6

97,0

95,8

94,3

87,4

85,0

75,1

73,8

72,1

70,5

69,4

69,2 — 14б3916 ф др(йе

Составитель В.Тальвойш

Редактор М.Бланар Техред,Л.Сердюкова. Корректор H.Король

Закаэ 805/39 Тиран 449 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раувская наб., д. 4/5

Проиэводстввнно-издательский комбинат "Патент", r. Уигород, ул. Гагарина, 101