Способ определения деформируемости горных пород в выработке Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 E21D11/10 

Изобретение относится к способам (Ьиределения деформативных- свойств ijiaccHBa горных пород применительно ijc проектированию крепей подземных Сооружений.

Целью изобретения является повы- ibeHHe достоверности измерений и снижение их трудоемкости.

На фиг.1 показано исходное положение, начальное разновесное состояние (уравновешивание подпорным давлением Действующих в массиве напряжений, например, для кровли ); на (иг.2 - нарушение начального равно- иесного состояния при понижении подпора до величины PgCPg д ) 5 оиг.З - снятие напряжений в массиве до величины и рост сопротивления крепи до величины Р при их совместном деформировании (б f PC фиг,4 - установление нового равновес lioro состояния между породным масси- и крепью () ; на фиг.3,4 йунктирной линией показано первона- альное положение контура вьфаботки; ilia фиг.5 показаны процесс (стрелка- «|си) и результат определения деформируемости горных пород в выработке кровли по предлагаемому способу виде графического представления 1 заимодействия породного массива с 1{1змерительной крепью при ступенчатом понижении ее отпора; на фиг.6 - ре- ультаты испытаний - графическое Представление равновесных состояний дородного массива, ослабленного выработкой, в ее характерных точках - ровле (1), боках (2) и подошве (3). i Способ осуществляют следующим образом.

Выработку проходят с минимально возможным.нарушением природного нап- |)яженного состояния массива. В коренных породах это достигается, напри- Мер, использованием щитового комплек Са с роторным исполнительным органом диаметр которого соответс твует диаметру выработки, а в наносах, например, путем разработки породы с некоторым недобором и последующей ее под резкой ножевой частью проходческого 1)шта при его передв1яжке на очередную : аходку. Б обоих случаях измерительную крепь монтируют в хвостовой части щита и устанавливают в проектное положение (в выработку) прги его передвижке на следующую заходку.

Как только измерительная крепь Окажется в выработке, действующие в

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

массиве напряжения, которые предварительно определяют одним их известных способов, уравновешивают подпорным давлением, создаваемым в плоских резинотканевых домкратах 1, расположенных между жестким опорным кольцом 2 и металлическими штампами 3, контактирующими с породой на контуре выработки 4 (фиг.1). При этом в соответствии с фактической степенью неравно- компонентности напряжений в массиве подпорное давление задают неравномер- HEJM по контуру сечения выработки. В результате этого в массиве устанавливается начальное равновесное состояние (например, для кровли, т. А на фиг.5 - 6;, Р;,) ..

После того, как за бой отойдет на расстояние, при котором его влияние не сказывается на деформации массива, в каждом из резинотканевых домкратов подпорное давление понижают на величину ступени (фиг.2, т. В на фиг.5), устанавливаемую в зависимости от требуемой точности измерений, В результате нарушения равновесия в массиве происходит снятие (уменьшение) напряжений, сопровождающееся смещением контура выработки (смещение Uc на фиг.5), под действие которого рези- нотканевые домкраты 1 сжимаются, а давление в них повьппается (фиг.З, тт. С,С на фиг.З).

По мере, дальнейшего смещения контура выработки (смещение Ujj на фиг.5) напряжение в массиве уравнивается с давлением в домкратах 1, устанавливается новое равновесное состояние (фиг.4, т. D на фиг.З -б1)1 д). Критерием его наступления является прекращение деформаций выработки и стабилизация давления в домкратах 1. Таким образом, производя во времени замеры приращения подпорного давления и смещения контура выработки, экспериментально получаем кривую BD (фиг.З), являющуюся жесткостной характеристикой измерительной крепи нарастающего сопротивления. Соединяя точки А и D (фиг.З), получаем графическое изображение равновесных состояний массива, ослабленного выработкой кругового сечения, которые обеспечиваются отпором крепи Р, однозначно зависящим от смещения U. При зтом кривая A-D-B является графическим представлением взаимодействия крепи с массивом пород на данной ступени.

На каждой последующей ступени понижения давления процесс повторяют вплоть д о превышения равновесным давлением (т. F на фиг.5) значения на предыдущей ступени (т. Е на фиг.5), т.е. перемены знака приращения подпорного давления, что соответствует началу нарушения сплошности массива (вывалообразования). Для более точ- ного определения этого момента, по мере снижения напряжений в массиве величину ступени изменения подпорного давления уменьшают.

С целью получения более полной информации о деформируемости, массива, подобные измерения проводят одновременно с нескольких характерных точках, например кровле, боках и подошве выработки (фиг.6).

Формула изобретения .Способ определения деформируемости горных пород в выработке, включающий проходку выработки, монтаж измерительной крепи и проведение измерений по определению нагрузки на крепь и ее перемещений, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния достоверности измерений и снижения их трудоемкости, проходку выработки осуществляют с недобором породы и последующей ее подрезкой для обеспечения минимального нарушения природного напряженного состояния массива, при этом измеряют напряжени в массиве и уравновешивают их путем создания в измерительной крепи подпорного давления по всему контуру сечения выработки, после чего подпорное давление ступенчато понижают до наступления равновесного состояния массива и производят измерения, причем дополнительно на каждой ступени равновесных состояний измеряют приращение подпорного давления и его знак до перемены на противоположный.

Изобретение относится к способам определения деформативных свойств массива горных пород применительно к проектированию крепей подземных сооружений. Цель - повышение достоверности измерений и снижение их трудоемкости. Для этого выработку проходят с недобором породы и последующей ее подрезкой для обеспечения минимального нарушения природного напряженного состояния массива. В выработке монтируют измерительную крепь. Измеряют напряжения в массиве и уравновешивают их путем создания в измерительной крепи подпорного давления по всему контуру сечения выработки. В результате этого в массиве устанавливается начальное равновесное состояние. После того, как забой отойдет на расстояние, при котором его влияние не сказывается на деформации массива, подпорное давление понижают на величину ступени, устанавливаемую в зависимости от требуемой точности измерения. В результате на рушения равновесия в массиве происходит снятие напряжений, сопровождающееся смещением контура выработки. По мере дальнейшего смещения конТура напряжения в массиве уравниваются и устанавливается новое равновесное состояние. Таким образом, измеряя на каждой ступени равновесных состояний приращение подпорного давления и его знак до перемены на противоположный, получают кривую, являющуюся жесткост- ной характеристикой измерительной крепи нарастающего сопротивления. 6 ил. i Л «1 со о СП hO 4iik

дзиг.1

cpu.Z

Мл

сри.З

Uc и.

фаг.5

сриг

(f)US.6

и