Способ измерения напряжений в горных породах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

i» i973840

Ж

Ф (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 28.05.81 (21) 3294202/22-03 с присоединением заявки №-(23) Приоритет— (5 ) М. Кл.з

Е 21 С 39/00

Гесударственнмй комитет

СССР (53) УДК 622.289 (088. 8) Оп бл икова но 15.11.82. Бюллетень № 42 пв делам изобретений. и втхрмтий

Дата опубликования описания 25.11.82 (72) Автор изобретения

I.

I (Г. И. Кулаков

Институт горного дела Сибирского отделения

АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ

В ГОРН ЫХ ПОРОДАХ

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам измерения напряжений в горных породах.

Известен способ измерения напряжений, включающий бурение измерительной скважины, установку в ней измерительного устройства и бурение разгрузочной скважины (1).

Недостаток данного способа состоит в его низкой точности из-за невозможности обеспечить строгую параллельность измерительной и разгрузочной скважин.

Известен также способ измерения напряжений в горных породах, включающий бурение измерительной скважины, установку на ее плоском забое кольцевого фотоупругого тензометра и бурение через осевое отверстие последнего центральной скважины (2) .

Недостатком этого способа является его .низкая точность вследствие того, что упругие постоянные породы определяют на образцах кернов, свойства которых отличаются от свойств массива.

Цель изобретения — повышение точности измерений напряжений в горных породах.

Указанная цель достигается тем, что одновременно с кольцевым тензометром в торце измерительной скважины устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений, и после бурения центральной скважины в нее помещают силовой элемент, которым кратковременно воздействуют на стенки центральной скважины, по показаниям измерительных устройств определяют упругие постоянные породы, затем силовой ,о элемент убирают и по изменению показаний измерительных устройств судят об остаточных деформациях в породе и ее кон - станте пластичности.

Способ осуществляют следующим образом.

is Из выработки бурят скважину I на заданную глубину, и ее забою 2 с помощью специальной коронки придают плоскую форму. На плоский забой 2 наклеивают кольцевое измерительное устройство 3, выполненное, например, в виде кольцевого фото)(пругого тензометра. Одновременно в торце скважины устанавливают дополнительное измерительное устройс во 5, выполненное, например, в виде кольцевого фотоупругого датчика. Последний приклеивается к

973840

Формула изобретения

1 2 5

Составитель Л. Березкина

Редактор И. !Цвыдкая Техред И. Верес Корректор A. Ференн

Заказ 8251/40 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стенкам скважины по боковой поверхности.

Фотоупругий тензометр и фотоупругий датчик могут не соприкасаться друг с другом для исключения их непосредственного воздействия. После затвердевания клея через осевое отверстие 4 фотоупругого тензометра 3 бурят центральную скважину 6, диаметр которой меньше диаметра центральной скважины 1. Бурение центральной скважины 6 вызывает перераспределение напряжений в породе вокруг нее, что во: принимается измерительными устройст .«:, ми 3 и 5. Отсчеты по ним могут быть

>спользованы для определения полных напряжений в породе (вычисления выполняются по соответствующим формулам механики твердого деформируемого тела или по экспериментально построенным номограммам1. Для определения необходимых при расчстах механических констант породы в центральную скважину 6 помещают силовой элемент 7 с магистралью 8, выполненный, например, в виде резиновой трубки, в которую подается под давлением жидкость или сжатый воздух. Воздействие на стенки центральной скважины 6 вызывает перераспределение напряжений и деформаций вокруг нее и изменяет показания измерительных устройств 3 и 5. Зная последние и величину воздействия на стенки скважины 6, можно вычислить упругие постоя нные породы. Далее силовой элемент 7 удаляют из центральной скважины 6 и тем самым снимают вызванные его давлением дополнительные напряжения в породе. По изменению показаний измерительных устройств 3 и 5 судят об остаточных деформациях в породе и ее константе пласI и ч ности .

В дальнейшем по изменению показаний измерительных устройств 3 и 5 судят о приросте 1!апряже11ий в породе, вызванном, например, последующим ведением очистных работ:

Фиксирование деформаций породы двумя различными измерительными устройствами позволяет судить о напряжениях в плоскости забоя скважины и в плоскости, параллельной оси скважины. Измерение механических констант породы непосредственно в месте измерения позволяет определить их с более высокой точностью по

5 сравнению с определением по кернам, соответственно повышается точность определения напряжений.

Использование описанного способа позволяет повысить точность измерения напряжений в горных породах при решении

10 вопросов управления горным давлением на горнодобывающих предприятиях, в частности позволяет более обоснованно рассчитывать нагрузки на крепи, размеры целиков и другие параметры систем разработок.

Способ измерения напряжений в горных породах, включающий бурение измеритель20 ной скважины, установку на ее плоском забое кольцевого фотоупругого тензометра и бурение через осевое отверстие последнего центральной скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, одновременно с кольцевым тензометром в торце измерительной скважины устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений, и после бурения центральной скважины в нее помещают силовой элемент, которым кратковременно воздействуют на стенки центральной скважины, по показаниям измерительных устройств определяют упругие постоянные породы, затем силовой элемент убирают и по изменению показаний измерительных устройств судят об остаточных деформациях в породе и ее

35 константе пластичности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 356402, Е 2! С 39/ 00.

2. Влох Н. П., Сашурин А. Д. Методы измерения напряжений в крепких горных породах. — В KH. Измерение напряжений в массиве горных пород. Новосибирск, 1968, стр. 88 — 90 (п рототи п) .