Способ контроля напряженно-деформированного состояния горных пород Советский патент 1985 года по МПК E21C39/00 

1

Изобретение относится к горной f промышленности и может быть использовано на угольных, горнорудных и других предприятиях, занимающихся добычей полезных ископаемых.

Цель изобретения - повьшение точности контроля.

На фиг. 1 показано сечение скважины с кольцом; на фиг. 2 - разрушенное кольцо; на фиг, 3-продольное сечение скважины с кольцами.

В массиве горных пород бурится скважина 1 (фиг. 1) диаметром 150 мм в которой на глубине 1 м устанавливают кольцо 2. На этом кольце 2 предварительно на внутренней его по верхности выполняют насечки 3 глубиной от 5 мм до 20 мм на расстоянии 10 мм друг от друга. Затем кольцо тарируют или рассчитывают на разрушение при увеличении напряжений

в породе на 100 кг/см.

При деформации стенок скважины, 1

под действием давления, превьшхающего предел прочности кольца 2, из насечек 3 начинают развиваться трещины 4 (фиг. 2).

Хрупкие кольца 2 с насечками 3 являются в определенном смысле кольцами с зародышевыми трещинами. Как показали эксперименты, при сжатии хрупкого кольца 2 с насечками 3 первоочередно возникают и начинают развиваться трещины 4 в месте приложения нагрузки большей по абсолютному значению величины.

При условии напряженного состояния массива давление на стенки скважины 1 имеет разную величину и направление. На фиг. 2 показано образование трещины 4 в плоскости более сильного сжатия. Направленность главных компонент тензора напряжений определяется по излому хрупкого кольца с насечками, которое ломается не произвольно, а в плоскости наибольшего сжатия.

Хрупкие кольца 2 выполняют различной прочности и с различным внутренним диаметром, которые размещают вдоль скважины с промежутками одно за другим, причем кольца с большим внутренним диаметром располагают ближе к устью скважины, а о величине прироста напряжений судят по .числу разрушенных колец.

722

Кольца 2 изготавливают одинаковьк параметров в каждом типоразмере и, тарируют определенное количество колец из каждого типоразмера.

При деформациях стенок скважины кольца разрушаются по трещине 4, причем о величине прироста напряжений в массиве и о направлении их действия судят по тому, какие из колец подвергнуты излому в процессе возрастания напряжений и как ориентированы трещины 4 в них.

Пусть, например, первое кольцо 5 (фиг. 3) протарировано или рассчитано на разрушение при увеличении напряжений в породе на 100 кг/см, кольцо 6 - на увеличение напряжений в породе на 200 кг/см, кольцо 7 - на 300 кг/см. В процессе возрастания напряжений в породном массиве вокруг скважины, например, за счет влияния очистных работ,

стенки скважины 1 совместно с установленными в них кольцами 5-7 будут деформироваться, что приведет к возникновению напряжений в них. При увеличении напряжений в массиве

100 кг/см кольцо 5 разрушается по трещине 4, при этом направление трещины 4 совпадает с направлением прироста напряжений в породе. При возрастании напряжений в породе на .

200 кг/см разрушится кольцо 6 со своим направлением трещины 4 и т.п. Если при очередном осмотре скважины будет обнаружено, что первое кольцо сломано, то очевидно, прирост напряжений в массиве превысил 100 кг/см, но меньше, чем 200 кг/см.

Кольца могут изготавливаться из самых различных достаточно хрупких материалов, таких, как стекло,

керамика и др. Разная прочность

колец может быть достигнута либо за счет изменения диаметра внутреннего отверстия, либо за счет изготовления колец из разных материалов,

либо за счет изменения глубины насечек на внутренней поверхности.

Число колец, устанавливаемых в скважине, и их шаг по разрушающей нагрузке определяется требуемой точностью измерений.

/

W

/

/

А

N Л

СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД по авт.св. № 933997, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, определяют направление главных компонент тензора напряжений по ориентации излома хрупких равнопрочных колец, с внутренней стороны которых на равных расстояниях друг от друга выполнены насечки. (Л

N5

Ф|/г.5