Способ определения физико-механических свойств и напряженного состояния массива горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для получения исходной информации о свойствах и состоянии массива горных пород при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных сооружений.

Цель изобретения - снижение трудоемкости.

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемой горной выработке на ее контуре устанавливают реперы в кровле, боках и почве. Реперы располагают вблизи забоя выработки. Для трех последовательных моментов времени измеряют смещения приконтурных пород в кровле, боках и в почве. Максимальный интервал времени измерений ограничивают периодом выявления характера деформирования. Характер деформирования выработки выявляется в течение времени, при котором смещения достигают 100 мм. Поэтому при достижении в одном из элементов выработки смещений контура 100 мм измерения прекращают Максимальный момент /з времени измерений принимают равным времени окончания замеров, а промежуточные моменты выбирают из условий: , ,1/з. В моменты времени t, tz, t$ измеряют значения фактических смещений U (i 1,2,3). По данным геологической разведки определяют ориентировочные значения физико-механических характеристик и напряженного состояния массива горных пород Данные параметры - прочность на сжатие, коэффициент 6 ползучести горных пород и напряжения q в массиве - оценивают по значениям прочности горных пород на обСП J

СО

J to

разцах, коэффициенту структурной нарушен-

ности массива, плотности пород и глуби-

не расположения выработки.

На основе ориентировочных значений Параметров R, 6 и q рассчитывают ожи- Даемые смещения приконтурных пород. Сравнивают ожидаемые смещения с измеренными и определяют истинные значения физико-механических характеристик и напряженного состояния массива и условия равенства измеренных и ожидаемых смещений для трех последовательных моментов времени по зависимостям:

-Х2;

«г 7-/з;

где Ям, 8, q-истинные значения соответственно прочности на сжатие, коэффициента ползучести горных пород и напряжений в мас

Корректирующие коэффициенты Х, Х%, Хз определяют отдельно для пород кровли, боков и почвы выработки, используя измесиве; л ренные смещения соответствующих элеменRH, б, q - соответствующие ориентире- тов

вочные значения параметров; Х, Xi, Хз - корректирующие коэффициенты, определяемые из системы уравнений Xt Ufi/Fi., i 1,2,3. где Uq,i - значения измеренных смещений в

моменты времени /,(,2,3); Ftt - функция, зависящая от времени /„ физико-механических свойств и напряженного состояния мас30

Определение истинных значений прочности на сжатие и коэффициента ползучести горных пород, а также величины напряжений в массиве позволяет существенно 25 повысить обоснованность и надежность проектных решений при строительстве и эксплуатации горных выработок.

Формула изобретения

сива горных пород.

Вид функции Ftt в общем случае зависит от принятой модели среды. Для основных угольных бассейнов СССР коэффициенты X, могут быть определены из решения Следующей системы нелинейных уравнений:

Ґl

А,(2,4+В,Х2) (3+1)(%7 + 1Ґ-Д.

и.

X,A2X,)№+)d-D2

X,

Op,

,(2,4 + )(3+1)-Оз л

Способ определения физико-механических свойств и напряженного,состояния массива горных пород, включающий установку реперов в кровле, боках и почве выработки, измерение смещений приконтурных пород, определение ориентировочных значений физи- 35 ко-механических характеристик и напряженного состояния массива горных пород по данным геологической разведки, расчет ожидаемых смещений приконтурных пород и их сравнение с измеренными, и корректиров- j 40 КУ значений физико-механических характе- .,4 fa ; ристик и напряженного состояния массива ъ горных пород, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, реперы устанавливают на контуре выработки, вблизи ее забоя измерения проводят для трех по-4 f-Xi, (V

где Ц,,, 1/фг, UVi -значения смещений приконтурных пород,измеренные в моменты времени t, tz, /з,

А, В„ С,, d, S - коэффициенты, определяемые по формулам:

Л Ј В,3036/°-3;

.

.

D, l-fk,, -«Шф;

3 45 следовательных моментов времени, максимальный из которых ограничен периодом

выявления характера деформирования, а истинные значения физико-механических характеристик и напряженного состояния массива определяют из условия равенства из- 50 меренных и ожидаемых смещений для трех последовательных моментов времени по зависимостям

,

где R, 6,1 - истинные значения соответственно прочности на сжатие, коэффициента ползучести горй),

1 -хшф

где го - половина ширины выработки; Ям, 8, 7 - соответственно ориентировочные значения прочности на сжатие, коэффициента ползучести горных пород и напряжений в массиве; Е - модуль упругости пород; ftt - коэффициент снижения прочности

в момент /,;

f. - отношение остаточной прочности к исходной в момент tt; Ф - угол внутреннего трения пород массива.

Корректирующие коэффициенты Х, Х%, Хз определяют отдельно для пород кровли, боков и почвы выработки, используя измеренные смещения соответствующих элеменОпределение истинных значений прочности на сжатие и коэффициента ползучести горных пород, а также величины напряжений в массиве позволяет существенно повысить обоснованность и надежность проектных решений при строительстве и эксплуатации горных выработок.

Формула изобретения

выявления характера деформирования, а истинные значения физико-механических характеристик и напряженного состояния массива определяют из условия равенства из- меренных и ожидаемых смещений для трех последовательных моментов времени по зависимостям

,

где R, 6,1 - истинные значения соответственно прочности на сжатие, коэффициента ползучести гор5 15731726

ных пород и напряжений вX,-UVi/F,i, (1,2,3,

массиве;где UVi - значения измеренных смещений в

RH,d,q - соответствующие ориентиро-моменты времени /, 1,2,3);

вочные значения параметров;Ftt - функция, зависящая от времени /„ Х, Xz, Хз - корректирующие коэффициен-§ физико-механических свойств и паты, определяемые из системыпряженного состояния массива уравненийгорных пород

Изобретение относится к горному делу. Цель - снижение трудоемкости. На контуре горной выработки, вблизи ее забоя устанавливают реперы в кровле, боках и почве выработки. Для трех последовательных моментов времени T_I измеряют смещения приконтурных пород (ПП). По данным геологической разведки определяют ориентировочные значения физико-механических характеристик и напяженного состояния массива горных пород. Рассчитывают ожидаемые смещения ПП на основе ориентировочных значений и сравнивают ожидаемые смещения с измеренными. Истинные значения физико-механических характеристик ПП и напряжений в массиве определяют из условия равенства измеренных и ожидаемых смещений для трех моментов времени T_I.