Способ контроля напряженности состояния массива горных пород

 

Использование: определение перехода горных пород из упругой области деформаций в неупругую. Сущность изобретения: на контролируемом участке массива бурят скважину и отбирают керн. По керну выделяют естественные блоки первого и последующего уровней и границы между ними. Определяют размеры блоков. В блоках первого уровня устанавливают многокомлонентные деформометры для измерения продольных Ег и поперечных еь деформаций стенок скважины. В блоках более высокого уровня устанавливают реперы для измерения осевой е0 деформации скважины. Во времени измеряют значения ЕьЕьиБо. При условиях ег/Јь 0,5 и Ј0/ЈЪ 0,5 состояние массива определяют как упругое. При SO/SB 0,5 фиксируют переход массива в область неупругих деформаций. 2 ил. -г Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818687/03 (22) 26.03.90 (46) 07.07,92. Бюл. N 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) И.И,Протопопов. Ю.С.Афанасьев, В.К.Пискарев, А,Е.Удалов и O.Ñ.Кашмиров (53) 622.831(088.8) (56) Протопопов И.И„Палий В.Д., Пискарев В,К. и др. Влияние структуры блочных пород на распределение напряжений в горном массиве. Прогноз геомеханических процессов и управление горным давлением на шахтах, Труды В НИМИ, Л., 1985, с. 84-93.

Авторское свидетельство СССР

hL 877003, кл. Е 21 С 39/00, 1979, (54) Ci10COB КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО

СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля напряженного состояния массива горных пород, Известен способ, согласно которому в массиве бурят скважину, устанавливают в ней устройства для измерения деформаций и оценивают по ним напряженно-деформированное состояние массива с фиксированием перехода горных пород из упругой в неупругую область деформаций. При этом скважину ориентируют под углом так, что

arctg ф < 0 < Z — ЗГС(9 ф, к направленИю главного напряжения (и — коэффициент Пуассона), измеряют продольные деформации скважины и о напряженном состоянии массива горных пород и о переходе от упругих деформаций к неупругим судят по знакам приращения деформации.

Я,, 1745927 А1 (57) Использование: определение перехода горных пород из упругой области деформаций в неупругую. Сущность изобретения: на контролируемом участке массива бурят скважину и отбирают керн. По керну выделяют естественные блоки первого и последующего уровней и границы между ними.

Определяют размеры блоков. В блоках первого уровня устанавливают многокомпонентные деформометры для измерения продольных ег и поперечных еЪ деформаций стенок скважины. В блоках более высокого уровня устанавливают реперы для измерения осевой ео деформации скважины, Во времени измеряют значения а,, ь и о0 ..

При условиях егlаь < 0,5 и я0/еь < 0,5 состо яние массива определяют как упругое. При е,lе, > 0,5 фиксируют переход массива в область неупругих деформаций, 2 ил.

Недостатком данного способа является а невозможность его применения в породах блочной структыры, отличие которых от ф сплошных состоит в неоднородности распределения свойств и напряжений в блоках, а переход от упругого состояния к неупруго 3 Ъ му возникает при достижении предельных напряжений, сопровождающихся относительными перемещениями блоков в направлении минимального напряжения, В таких средах коэффициент Пуассона, характери- а зующий сплошное тело, не применим, а и риведенное соотношение теряет смысл, Цель изобретения — повышение информативности и достоверности контроля в массиве горных пород блочного строения, На фиг. 1 представлена стадия выделения в скважине блоков различного уровня; на фиг. 2 — схема установки многокомпонен1745927 тных измерительных устройств по длине скважины.

На фиг. 1, 2 приняты следующие обозначения: 1 — участки массива с максимальной длиной керна; 2 — участки массива с минимальной длиной керна; 3 — границы блока; 4 — многокомпонентные деформометры; 5 — однокомпонентные (осевые) деформометры; 6 — измерительная база одноком- понентного деформометра.

Способ осуществляется следующим образом.

В контролируемом участке массива бурят скважину с отбором самоотделяющихся кернов. Определяют участки с максимальной длиной керна 1 и с минимальной длиной керна 2, и по ним определяют расположение естественных блоков и границ 3 между ними. На участках 1 блоков с максимальными размерами кернов, разделенных границей 3 раздела, устанавливают многокомпонентные деформометры 4 для измерения продольных (г.„) и поперечных (еЪ) деформаций стенок скважины, а также устройства 5 для измерения осевой (8p) деформации скважины на базе 6 таким образом, чтобы она включала в себя границу 3 раздела блоков.

При последующих наблюдениях регистрируют приращения поперечной еь и продольной е, деформации блоков, приращения осевой деформации е< на базе 6 и вычисляют отношения между продольной и поперечной составляющими деформаций блоков, а также осевой составляющей деформации на базе 6 с поперечной составляющей блоков, По этим соотношениям судят о напряженном состоянии массива, Если соотношение г,/аь < 0,5 и

ep/eb < 0,5, то состояние массива горных пород оценивается как упругое, а при условии е,/еь > 0,5 регистрируют переход массива пород в область неупругих деформаций, Наблюдая таким образом за изменением продольных и поперечных деформаций в блоках первого уровня на участках 1 с максимальной длиной керна на малых базах с помощью многокомпонентных деформометров 4, можно судить о состоянии блоков первого и второго уровня, а фиксация перемещений блоков второго и последующего

5 уровней относительно друг друга на больших базах 6 позволяет с высокой информативностью и достоверностью установить картину подвижки блоков и судить о состоянии контролируемого массива пород и о

10 переходе их из упругой в неупругую стадию деформирования, что очень важно для обеспечения безопасности ведения горных работ.

Способ может применяться в породах

15 любого строения и позволяет повысить информативность о состоянии отдельных элементов (блоков различных уровней) контролируемого объекта и более достоверчо оценить его состояние в целом.

20 Формула изобретения

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород, включающий измерение осевых деформаций скважины между двумя реперами, по которым опреде25 ляют переход горных пород от упругих деформаций к неупругим, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, предварительно по выбуренному керну выделяют размеры и

30 местоположение естественных блоков первого и последующего уровней вдоль скважины, в блоках первого уровня измеряют продольные и поперечные-деформации стенок скважины на малых базах, а репера для

35 измерения осевой деформации устанавливают в пределах блоков более высокого уровня, при этом по отношениям

40 — 0,5 и — < 0,5, где ег — продольная деформация стенок скважины; еь — поперечная деформация стенок скважины;

45 ео — осевая деформация скважины, определяют упругое состояние горных пород, а при условии е,/еь > 0,5 регистрируют переход пород к неупругим деформациям.

1745927

Oiler

Фиг. 2

Составитель Ю.Лупичева

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор В.Данко

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры гиям при ГКНТ СССР

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