Способ измерения деформаций массива горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам непосредственного измерения нормальных деформаций вдоль фиксированного направления в горном массиве на месте разработки месторождения.

Цель изобретения - повышение точности определения деформаций1.

На фи 1 доказан план горных работ; на фиг. 2 сечение выработки (штрека) со скважинами.

На фиг. 1, 2 обозначены: штрек 1, в кровле 2, боковой поверхности 3 и почве 4 которого выполнены скважины 5, предпола гаемая к отработке смежная лава 6; 7 - график распределения прочности пород на сжатие в кровле 2 штрека 1; 8, 9 - - предполагаемые распределения деформаций в кровле 2

штрека 1 соответственно ера iy после прохода смежной лавы 6 и спустя 8 мес.

Пример. Исследуют деформирование массива горных пород в окрестности штрека 1, поддерживаемого в ранее разгр женной зоне и испытывающего вредное влияние развития (проходка лавы 6) очистных работ. До pai вития очистных работ давление в окрестное- ти штрека 1 соответствует эквивалентной глубине заложения 600 м. После отработки смежной лавы 6 давление в окрестности штрека 1 возрастет в два раза.

До начала отработки смежной лавы 6 с контура выработки (штрека 1) в кровле 2, боковых поверхностях 3 и почве 4 проводят керновое бу рение скважин 5 диаметром 56 м м. длиной 15 м. что с надежной гарантией

СП

со

Сп

СО

ос

СЛ

3

обеспечи,ает охват зоны предполагаемого влияния выработки на массив. Из отобранных при бурении кернов изготавливают образцы и испытывают их механически для определения предела прочности на сжатие и растяжение. На фиг. 2 приведен график (поз. 7) распределения прочности на сжатие пород в кровле 2 штрека 1.

Затем из эквивалентных материалов на основе гипсопесчаной смеси выполняют плоскую модель натурного состояния вметающих пород в масштабе 1:40. Прочность пород в модели подбирают эквивалентной прочности натурных пород, полученной по данным испытания образцов кернов. Модель нагружают с соблюдением масштаба времени вни- чале до 0,1 МПа (соответствует давлению на глубине 600 м), затем 0,2 МПа. Сдвижение эквивалентных материалов фиксирукм на фотопластинки и по разности положений меюк определяют деформации в плоскости модели. В результате анализа выявляют линии, вдоль которых нормальные деформации com I .eicT вуют главным максимальным, и по положению этих линий (модельных х скважп н) намечают положение натурных скважин для размещения глубинных реперов. Определяют также закон распределения деформаций вдоль модельных «скважин и максимальные смешения. На основании этих данных с учетом масштабного фактора получены предполагаемые распределения (см. фш. 2, i рафики с позициями 8 и 9) деформации в кровле 2 штрека 1 сразу после прохождения смежной лавы 6 (график по позиции 81 и спустя 8 мес. (график по позиции )|. Предполагаемое максимальное смешение в кровле на момент прохода лавы 6 мимо штрека 1 (в пересчете на натуру) ЮГ) мм.

Поскольку более 95% числа трещин на данном натурном участке имели раскрытие не более 5 мм, то в качестве погрешнос- и измерения из-за неоднородности сдвижений принята величина 6 мм. Исходя из этого определяют допустимое число пар реперов для установки в скважину как частое от деления максимальною смешения на погрешность измерения, 105:6 17. Однако, учитывая реальные возможности размещения i иб- ких тяг глубинных реперов, их число принято равным восьми, что обеспечит гарантированную точность измерения с надежностью более 95%. Предполагаемые равноинтер- вальные приращения деформаций скважины 5 в кровле 2-105 мм : 8 13,2 мм. Pa i бивая (см. график по позиции X на фиг. 2) величину максимального смешения на 8 отрезков по 13,2 мм, находят расстояния в скважине 5, соответствующие равным прира

щениям деформаций модельной «скважины. Точно так же определяют расстояния для максимального смещения пород 160 мм, соответствующего временному интервалу в 8 мес. После этого устанавливают в скважине 5 в кровле 2 глубинные реперы с гибкими на расстоянии друг от друга, принимаемом по усредненным данным обоих расчетов (для максимального смещения в 105 мм и 160 мм).

В процессе обработки смежной лавы 6 регулярно (1 раз в месяц) измеряют перемещения глубинных реперов с оценкой погрешности измерений и по измеренным величинам определяют относительные нормальные деформации вдоль скважины по следующему соотношению:

F

f, At.

ь.,;г

5

ю 5 0

0 Q

0

5

5

где i - АИ ь,.

порядковый номер репера в скважине; изменение положения i-ro репера за время от предыдущего до последующего измерений;

- исходное расстояние между i и i-f-1 реперами.

Таким образом, изобретение позволяет исключить риск грубой ошибки при определении малых, (квазиупругих деформаций) и максимально использовать возможность определения неучругих (самых опасных) деформаций благодаря оптимальному сгущению реперов в этих местах

Форму.ги trionpeiенип

Способ измерения деформаций массива горных пород, включающий керновое бурение скважины с контура выработки, испытание механических свойств вмещающих пород, установку в скважине iдубинных pt- перов с гибкими тягами, и шерение перемещений реперов с оценкой погрешности и шерений и определение по измеренным величинам относительных нормальных деформаций вдоль оси скважины. п пинающийся тем, что, с целью повышения точности определения деформаций, перед установкой глубинных реперов выполняют и эквивалентных материалов модель натурного состояния вмещающих порот с соблюдением подобия модели и натурно о экспериментального участка, затем нагружают модель и определяют чакон распределения деформации вдоль модели и максимальные смещения, а глубинные реперы устанавливают в натурной скважине на расстоянии друг от друча, соответствующем равным приращениям деформации модели.

I «J Л J J I iHul H ИИЧ I ll II Г I И ОНИ 14 L 1 I,H HI l J

BPMMI %}/ PHMIO CjfOVII лкин uod(j( ; и oil pj ни лом n ICHU НП(1 Г ю 11 | ЩЦЫ

j Hf f . HJ wd.y radxa {

6 vfj Ч1ЧЯИ Mil ) (jd UVCIOJ

iiiMorini PJ fjqiaiHHHL O)

6 vfj Ч1ЧЯИ Mil ) (jd UVCIOJ

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности определения деформаций. С контура выработки выполняют керновое бурение скважины. На образцах полученных кернов проводят испытание механических свойств вмещающих пород. По результатам испытаний выполняют из эквивалентных материалов плоскую модель натурного состояния вмещающих пород с соблюдением подобия модели и натурного экспериментального участка. Затем нагружают модель и определяют направление главных максимальных деформаций, закон распределения деформации по этому направлению и максимальное смещение. Эти параметры переносят с учетом масштабного фактора на натурную скважину и размещают в ней глубинные реперы с гибкими тягами на расстоянии друг от друга, соответствующем равным приращениям деформации модели. Измеряют перемещения реперов с оценкой погрешности измерения и определяют величины относительных нормальных деформаций ε вдоль оси скважины по соотношению @ ε=(ΔL_I-δL_I+1)/B_I,_I+1 где I - порядковый номер репера в скважине

ΔL_I - изменение положения I-го репера за время от предыдущего до последующего измерений

B_I,I+1 - исходное расстояние между I и I+1 реперами. 2 ил.

Г

i

ft/I,

7Ф