Способ определения прочности горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 G01N3/08 

Изобретение относится к горной промьш1ленности и может быть использовано при определении прочности горных пород в массиве, прилегающем к контуру горной выработки.

Цель изобретения - повышение точности определения прочностных свойст массива горных пород на разных рас- стоя ниях от стенки выработки и в условиях его напряженного состояния.

На фиг. 1 изображена схема размещения испытуемых з астков по длине скважины; на фиг. 2 - схема радиального нагружения участка; на фиг. 3 - cxeka определения предела прочности при сдвиге со сжатием; на фиг. 4 - паспорт прочности для пласта впе- реди выемочного штрека.

Способ осуществляется следующим ;образом.

П р И м е р. По оси штрека бурят скважину I диаметром 42 мм, в которой из встречной выработки на расстоянии I5 м от забоя штрека устанавливают гидравлический датчик с начальным давлением 10 МПа, соответствующим гидростатическому давлению горных пород на данной глубине. По мере приближения штрека к датчику регистрируется давление в нем, которое изменяется с расстоянием 3 м от забоя до подсечки датчика исполнительным органом комбайна. Затем за- бой останавливают и на расстояниях Х,0,3 м, х« 1,4 м, Хз 2,15 м, ЗмиХ5 4мот забоя в скважа не 1 цилиндрическими выемками. 2 диаметром 80 мм ограничивают участки 3 длиной С 70 мм. На каждом из этих участков сначала стенки скважины нагружаются с помощью гидропатрона, подобного упоминавшемуся гидродатчику, до ранее замеренных на данных расстояниях значений С , т.е., до 0,8; 5; 7,4 и 10 МПа соответственно. Затем гвдродомкратом производится сдвиг участка 3 с регистрацией усилия Р , прилагаемого к задней круго- вой торцовой площадке 4 в направлении к передней площадке вдоль оси скважины. Разрушение горной породы происходит по вполне определенной поверхности, а именно по цилиндричес кой поверхности, соединяющей края одинаковых круговых торцовых площадок расположенных на границах испытываемо962

го участка массива. Площадь этой поверхности определяется выражением

S «fDE,

где S .- площадь поверхности разрушения;

D - диаметр круговой торцовой площадки, образованной на границе испытуемого участка цилиндрической соосной скважине выемкой;

t - расстояние между круговыми торцовыми площадка испытуемого участка. Пределы прочности на сдвиг на каждом участке определяются по формуле

Т DI

Также благодаря наличию на границах испытуемых участкоз круговых торцовых площадок обеспечивается и вполне определенная направленность разрушающего усилия, прилагаемого к одной торцовой площадке в сторону другой, по отношению к поверхности разрушения, а именно параллельно этой поверхности. Для этого по экспериментальным значениям средних нормальных напряжений d и соответствующим им пределам прочности на сдвиг строится график, представляющий для данной горной породы огибающую предельных кругов Мора. Коэффициент сцепления К определяется как отрезок, отсекаемый огибающей на оси ь (rf 0), предел прочности при одноосном сжатии d - как диаметр круга, проходящего через начало координат и касательного к огибающей, предел прочности,при одноос- ном растяжении р как отрезок, отсекаемый на оси отрицательных d продолжением графика огибающей, коэффициент внутреннего трения tg р при любом напряженном состоянии как отношение ut к . По тем же

1 il J

экспериментальным значениям «. и Cfj названные параметры паспорта прочности горной породы в массиве могут быть получены расчетом. Дпя этого необходимо аппроксимировать график огибающей соответствующим образом, Например, при аппроксимации огибающей в виде прямой имеем уравнение Кулона

|T Ktd.t3p,

откуда 1у . о;

где -ь

- предел прочности на сдвиг без сжатия (стенка выработки).

Далее

o-k p-tc cTDe

Iил|« Н4У1/

4p- -d;; DrЗатем

р t

ar

2k

. 9JO h-T

1213196 4 .По экспериментальным значениям djjHt (крестики, фиг. 4) строят часть графика огибающей предельных кругов (сплошная линия), которая 5 затем экстраполируется в обе сторон (пунктирная линия). По полученному паспорту определ яют следующие показатели:

dp , МПа 4,2

10 dc , fffla 12,0

К, МПа 3,9

tgp при („ 0,8МПаО,7

tg f при й„ 10 МПа О

Фиг.2

Фм.З

тг

At

Составитель Г. Алексеева Редактор О. Головач Техред,М.Гергель Коррекг-ор А.

Заказ 762/44 Тираж 470 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4