Акустический способ оценки напряженно-деформированного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных пород Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

:о

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к ультра- . эвуковьп- способам контроля состояния

массива пород.

Известен способ определения напряженно-деформированного состояния 5

массива с использованием полевой тарировочной зависимости, предусматри вающий предварительные исследования в ряде точек массива акустических характеристик и абсолютных напряженийЮ в породах ij . .

Недостатком этого способа является дорогостоящая и трудоемкая работа при тарировке по получению данных Величин абсолютных напряяений в по- 15 левых условиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу является акустический способ оценки напряжен- 20

но-деформированного состояния массива, включаки ий измерение времени расг1ространения продольных и поперечных волн . 2 .

Недостатками этого способа яв- 25

ляются необходимость проведения лабораторных испытаний для каждого конкретного месторождения, определе;ние базы прозвучивания.

Целью изобретения является повы,30

шение точности и скорости измерений

при уменьшении их трудое1-1Кости.

. Указанная цель дбстигается тем, что согласно акустическому способу оценки напряженно-деформированного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных пород, включающему измерение, -времени р.спространени.я продольных и поперечных волн, измёрение времени распространения продольних и поперечных волн производят периодически в одной из точек зоны опорного давления,:после чего определяют его изменейие, в соответствии с которым по установленным зависимостям изменения времени распространения волн на определенной базе производят оценку их иапряженнодеформированного.состояния. : В процессе лабораторных и натурйых исследований деформацис1нны : свойств мерзлых крупнооблбмочных пород выделены следующие этапы состояния горных пород и их образцов: квазиупругое деформирование; пластиЧеское деформирование; зарождение и развитие микротрещин; объемное развитие микротрещин и разрушение образца.

Характер изменения акустических характеристик мерзлых крупнообломочных пород определяют по процес,сам, протекающими в образцах на всех этапах нагружения. . , Пространственно-временные из.менения акустических характеристик

мерзлых крупноооломочных пород в зависимости от величины окимаюпего напряжения имеют следующий характер.

На йтапе квазиупругого деформирования образцов происходит рост значений скоростей волн: продольной Ср на 15-25%, а поперечной Cg на 15-20%. На этапе пластического деформирования, также как на этапе зарождения и развития микротрещин, рост значений Ср замедляется. Стабилизация скорости поперечной волны Сд соответствует началу пластического деформирования, а спад ее значений отмечает этап развития микротрещин.

В момент объемного развития микротреищн и разрушения образца наблюдается уменьшение значений скоростей Ср и GS волн.

Выполненный дисперсионный анали результатов исследований показал возможность оценки напряженно-деформированного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных пород по пространственно-временным изменениям акустических характеристик (табл.1) .

Результаты обработки лабораторных и натурных испытаний позволяют рекомендовать следующие пределы изменения акустических параметров для прогноза состояния динамически процессов массива вечномерзлых пород (табл.2) .

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

После нарезки шактного поля в стенках массива в вершинах прямоугольного треугольника горизонтано и параллельно бурят шпуры. Глу;бина бурения 1,5 м, а расстояние ;между парой параллельных шпуров 0,8-1,0 м. В выбранной точке зоны опорного давления (расстояние 1,21,3 от обнажения контура)устанавливают соосно датчики. По прибору берут отсчет времени первого вступления продольной волны. Поворачивая один из датчиков относительно соосной линии соединения датчиков под углом 45, берут отсчет времени для распространяющейся поперечной волны.

Идентичные измерения проводят как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях пары шпуров. Результаты измерений записывают в журнал. Такие измерения ведут периодически по мере отработки шахтного поля. Периодичность измерений зависит от горно-технолОгических условий, интенсивности ведения горных работ и производственной необходимости.

Оценку прогноза динамического и напряженно-леформиPODэнного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных пород ведут по сопоставлению пространственно-временных изменений акустических характеристик с данными табл.1 и 2, т.е. по сопо;ставлению изменения времени распространения продольнойи поперечной волн.

Применение данного способа оценки напряженно-деформированного состояния массива вeчнoмepзJJЦX Крупнообломочных пород позволяет исключить трудоемкую работу по определению базы проэвучивания, измерение времени распространения ультразвука по всей длине шпура.

АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЦЕНЮГ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ ПОРОД, включающий измерение времени распространения продольных и поперечных волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и скорости измерений при уменьшении их трудоемкости, измерение времени распространения продольных и поперечных волн производят периодически в одной из точек зоны опорного давления, после чего определяют его изменение,;в соответствии с которым по установленным зависимостям изменения времени расi пространения волн на определенной базе производят оценку их напряженСО но-деформированного состояние.

О

Изменение времени

ut f О распространения попереч 1ых волн

Таблица 1

Таблица 2

utp О4.tp 30%

it 20