Способ определения напряжений в массиве горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения напряженного состояния массива горных пород.

Цель изобретения - повышение точностей определения максимальных напряжений.

Способ осуш,ествляют следуюш.им образом.. .

Из выработки перпендикулярно ее оси бурят шпур и осуществляют нагрев его поверхности по всей длине шпура в течение заданного промежутка времени. Нагрев осуществляют, например, с помощью нагревателей типа ТЭН 20 В 16/1C ПО в течение 30 мин. Нагрев поверхности шпура интенсифицирует ее разрушение под действием тектонических и гравита ционных сил. В ре в массиве образуются полости, причем размеры поперечного сечения образованных полостей зависят от величины и направления главных напряжений, действующих в массиве. Измеряют размеры попереч- .ных сечений полостей по длине шпура, вы-, деляют сечение с наибольшим максималь-; ным размером и измеряют расстояние отданного сечения до устья шпура. Данное расстояние соответствует положению максимальных напряжений в массиве.

Для выделенного поперечного сечения полости измеряют его максимальный и минимальный размеры, по которым, с учетом времени нагрева, определяют максимальную у„.,, и минимальную и„„„ скорости разрушения породы Б направлення.х де1 стиия максимального и минимального напряжений.. Скорости разрушения опреде.ляют по формулам СО

о:

мЛКС ,, М Ж

U---- f 7}- -

мвкс 1 1 мин1

(1)

где/макс, - соответственно максимальный и минимальный размеры поперечного сечения полости; i -время нагрева поверхности

шпура.

Скорости разрушения породы связань с величинами действующих напряжений зависимостью

макс Тмаке мнн ОМУ л

(2)

где Ofj, соответственно значения максимального и минималь--, него действующего напряжения.

В случае, когда максимальное напряжение определяется действием тектонических сил, а минимальное - действием гравитационных сил (с,,„„-чН, где 7 - плотность пород, Н - глубина залегания выработки,), данный способ позволяет определить величину максимальных напряжений

Ома

мин

(3)

Пример. На руднике на горизонте +460 М из штрека пробурен шпур диаметром 44 млЬ на глубину 3 м, равную ширине выработки. Нагрев горной породы в шпуре осуществлен 5 чЛосредством нагревателей типа ТЭН 20 В16/ /1C 110, расположенных по длине шпура, в течение 30 мин. После нагрева измеряли размеры каждого поперечного сечения, расположенного по глубине шпура через каждые 20 см с последующим определением максимального и минимального размеров поперечного сечения. Результаты измерений при- ведены в табл. 1..

10

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности определения максимальных напряжений. Из выработки перпендикулярно ее оси бурят шпур. Нагревают поверхность шпура по всей его длине в течение заданного промежутка времени. В результате нагрева поверхность шпура разрушается и образуются полости. Измеряют размеры поперечных сечений полости. Выделяют сечение с наибольшим максимальным размером. Измеряют расстояние от данного сечения до устья шпура. Для выделенного сечения измеряют его максимальный и минимальный размеры. Определяют по ним максимальную и минимальную скорости разрушения породы. По полученным данным определяют величину и положение максимальных напряжений в массиве. 3 табл.

Таблица 1

Размер поперечногоНомер сечения

сечения j мм1г1- 1 1--тг

l.l...Ll..

Максимальный

65 84 84 80 80 78 78 78

Минимальный.;

„„„.48 50 54 54 53 53 53 53 53

По значениям размеров поперечного се-Результаты определения v приведены в

чения и времени нагрева 30 мин опреде- ..табл. 2. лили скорость разрушения породы по форму- лам (1).

Таблица2

Скорость разруше-Номер сечения

ния породы мм/ч -тт-:-г- iг т

„„.l.L..LL-LL-d -lLL -I-i

Максимальная

.V«,cc10 21-40 40 36 36 34 34 34

Минимальная . .

VHUH4 6 10 10 , 9 99 99

,„,„ .и „„ ,„..-,™-«--в--.-.--.------ввей-------- --- - ™

Величина напряжения от действия гра-/горных пород равны а„„н 3 0 -3 1t)

витационных сил равна , где V - плот-. 9,0 МПа.

ность пород, для апатито-нефелиновых

род - ,0- Ю н/м Н - глубина зале- Величина максимальных напряжений

гания исследуемого массива пород, для рас-определена из соотношения (3).

сматриваемого случая// 300 м. ..Результаты вычислений максимальных

Таким образом, напряжения от действия..напряжений приведены 6 табл. 3.

гравитационных сил в исследуемом массиве

Т .а б л и ц :а 3

Номер сечения

iIirTJIIIlL-ljE-IIl

Величина максимальных напряжений, МПа

22,5 31,5 36 36 36 36 34 34 34

Из табл. 3 следует, что максимальные напряжения действуют на глубнне 60- 120 см между сечениями 3-6.

Данный способ позволяет повысить тб«Р ность определения напряжений в массиве за счет образования полостей разрушения более правильной формы.

Формула изобретения

Способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий бурение Шпура, образование в массиве полостей tiy- ем разрушения поверхности шпура и изме

рение максимального и минимального размеров поперечного сечения образованных полостей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения максимальных напряжений, разрушение поверхности шпура производят п}тем ее нагрева по всей длине шпура в течение заданного промежутка времени, выделяют сеченне с наибольшим максимальным размером, определяют для него максимальную и минимальную скорости разрушения породы, измеряют расстояние от данного сечения до устья шпура и определяют величину и положение максимальных Напряжений в массиве по полученным данным.