Способ определения физико-механических свойств и напряженного состояния массива горных пород

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - снижение трудоемкости. На контуре горной выработки, вблизи ее забоя устанавливают реперы в кровле, боках и почве выработки. Для трех последовательных моментов времени T<SB POS="POST">I</SB> измеряют смещения приконтурных пород (ПП). По данным геологической разведки определяют ориентировочные значения физико-механических характеристик и напяженного состояния массива горных пород. Рассчитывают ожидаемые смещения ПП на основе ориентировочных значений и сравнивают ожидаемые смещения с измеренными. Истинные значения физико-механических характеристик ПП и напряжений в массиве определяют из условия равенства измеренных и ожидаемых смещений для трех моментов времени T<SB POS="POST">I</SB>.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4401768/23-03 (22) 01.04.88 (46) 23.06.90. Бюл. № 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Б. 3, Амусин и Ю. А. Норватов (53) 622.283 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1328516, кл. Е 21 С 39/00, 1986.

Методы и средства решения задач горной геомеханики. — М.: Недра, 1987, с. 125 — 128.

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для получения исходной информации о свойствах и состоянии массива горных пород при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных сооружений.

Цель изобретения — снижение трудоемкости.

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемой горной выработке на ее контуре устанавливают реперы в кровле, боках и почве. Реперы располагают вблизи забоя выработки. Для трех последовательных моментов времени измеряют смещения приконтурных пород в кровле, боках и, в почве. Максимальный интервал времени измерений ограничивают периодом выявления характера деформирования. Характер дефор„„SU„„1573172 А 1

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — снижение трудоемкости. На контуре горной выработки, вблизи ее забоя устанавливают реперы в кровле, боках и почве выработки. Для трех последовательных моментов времени t; измеряют смещения приконтурных пород (ПП). По данным геологической разведки определяют ориентировочные значения физико-механических характеристик и напряженного состояния массива горных пород. Рассчитывают ожидаемые смещения ПП на основе ориентировочных значений и сравнивают ожидаемые смещения с измеренными. Истинные значения физико-механических характеристик ПП и напряжений в массиве определяют из условия равенства измеренных и ожидаемых смещений для трех моментов времени t;. мирования выработки выявляется в течение времени, при котором смещения достигают 100 мм. Поэтому при достижении в одном из элементов выработки смещений контура 100 мм измерения прекращают.

Максимальный момент 4 времени измерений принимают равным времени окончания замеров, а промежуточные моменты выбирают из условий: t2=0,3t3; ti=0,14. В моменты времени tl, 4, 4 измеряют значения фактических смещений LL „. (i=1,2,3).

По данным геологической разведки определяют ориентировочные значения физико-механических характеристик и напряженного состояния массива горных пород. Данные параметры — прочность RÄ па сжатие, коэффициент б ползучести горных пород и напряжения q в массиве — оценивают по значениям прочности горных пород на об1573172 разцах, коэффициенту структурной нарушенности массива, плотности пород и глубине расположения выработки.

На основе ориентировочных значений параметров R, о и q рассчитывают ожидаемые смещения приконтурных пород.

Сравнивают ожидаемые смещения с измеПенными и определяют истинные значения физико-механических характеристик и напря>кенного состояния массива и. условия равенства измеренных и ожидаемых смещений 1о для трех последовательных моментов времеНи по зависимостям: м =Rí. Xi б=б Хг, q=q ° Хз, 15

Пде R, о, д — истинные.значения соответственно прочности на сжатие, коэффициента ползучести горных пород и напряжений в массиве;

R„, о, q — соответствующие ориентиро- 20 вочные значения параметров;

Xi, Хг, Хз — корректирующие коэффициенты, определяемые из системы уравнений

Х;= U,. /F i, i=1,2,3.

räå U Ä вЂ” значения измеренных смещений в моменты времени t;(i= — 1,2,3);

F>, — функция, зависящая от времени физико-механических свойств и напряженного состояния массива горных пород. 30

Вид функции F<,. в общем случае завиСит от принятой модели среды. Для основных угольных бассейнов СССР коэффициенты Х; могут быть определены из решения следующей системы нелинейных уравнений:

ger

А (2,4+В Хг) (— +1)((х +1)а — Di)

1 40

C2Õ С2Хз г} в

"2Xi(х +1)((— +1)" — »)

U, Х, 1

АзХ (2,4+ВзХ2)((— 2 +1)d — Вз) з 45

Хс где U,, U,„ U, — значения смещений приконтурных пород, измеренные в моменты времени ti, t2, 4;

А;, В;, C„D;, d, S — коэффициенты, определяемые по формулам:

50 о и }Е

103 0,з.

C;=

R,й

D,=1 — fy,., d=1 — sincp;

Я

st nq>

2япср

l — sing где гз — половина ширины выработки;

R, Ь, q — соответственно ориентировочные значения прочности на сжатие, коэффициента ползучести горных пород и напряжений в массиве;

Š— модуль упругости пород; — коэффициент снижения прочности в момент t;;

f» — отношение остаточной прочности к исходной в момент t;;

q> — угол внутреннего трения пород массива.

Корректирующие коэффициенты Xi, X2, Х3 определяют отдельно для пород кровли, боков и почвы выработки, используя измеренные смещения соответствующих элементов.

Определение истинных значенил прочности на сжатие и коэффициента ползучести горных пород, а также величины напряжений в массиве позволяет существенно повысить обоснованность и надежность проектных решений при строительстве и эксплуатации горных выработок.

Формула изобретения

Способ определения физико-механических свойств и напряженного. состояния массива горных пород, включающий установку реперов в кровле, боках и почве выработки, измерение смещений приконтурных пород, определение ориентировочных значений физико-механических характеристик и напряженного состояния массива горных пород по данным геологической разведки, расчет ожидаемых смещений приконтурных пород и их сравнение с измеренными, и корректировку значений физико-механических характеристик и напряженного состояния массива горных пород, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, реперы устанавливают на контуре выработки, вблизи ее забоя измерения проводят для трех последовательных моментов времени, максимальный из которых ограничен периодом выявления характера деформирования, а истинные значения физико-механических характеристик и напряженного состояния массива определяют из условия равенства измеренных и ожидаемых смещений для трех последовательных моментов времени по зависимостям

8н =RA Xi, A}=M 2, q.=qÕç, где R„, 6, q — истинные значения соответственно прочности на сжатие, коэффициента ползучести горl 573172

Составитель К. Лыков

Редактор Е. Папи Техред А. Кравчук Корректор В. Гирняк

Заказ Ilj29 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГKIIТ СССР

I! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарин и 10I ных пород и напряжений в массиве;

Я„, 6, q — соответствующие ориентировоч ные значен и я па р а метро в;

Х1, Х, Хз — корректирующие коэффициенты, определяемые из системы уравнений

Х;=U . /F(,, i= 1,2,3, где U,, — значения измеренных смещений в моменты времени t(i= 1,2,3);

Fi, — функция, зависящая от времени /„ физико-механических свойств и напряженного состояния массива горных пород.