Способ контроля напряженности состояния массива горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

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

Известен способ, согласно которому в массиве бурят скважину, устанавливают в ней устройства для измерения деформаций и оценивают по ним напряженно-деформированное состояние массива с фиксированием перехода горных пород из упругой в неупругую область деформаций. При этом скважину ориентируют под углом так, что arctg vju :Ј0 я:-агст.д v/, к направлению главного напряжения (w - коэффициент Пуассона), измеряют продольные деформации скважины и о напряженном состоянии массива горных пород и о переходе от упругих деформаций к неупругим судят по знакам приращения деформации.

Недостатком данного способа является невозможность его применения в породах блочной структыры, отличие которых от сплошных состоит в неоднородности распределения свойств и напряжений в блоках, а переход от упругого состояния к неупругому возникает при достижении предельных напряжений, сопровождающихся относительными перемещениями блоков в направлении минимального напряжения. В таких средах коэффициент Пуассона, характеризующий сплошное тело, не применим, а приведенное соотношение теряет смысл.

Цель изобретения - повышение информативности и достоверности контроля в массиве горных пород блочного строения.

На фиг. 1 представлена стадия выделения в скважине блоков различного уровня, на фиг. 2 - схема установки многокомпоненVI

-N СЛ Ю

Q

тных измерительных устройств по длине скважины.

На фиг. 1, 2 приняты следующие обозначения: 1 - участки массива с максимальной длиной керна; 2 - участки массива с минимальной длиной керна; 3 - границы блока; 4 - многокомпонентные деформо- метры; 5 - однокомпонентные (осевые) де- формометры; 6 - измерительная база одноком- понентного деформометра.

Способ осуществляется следующим образом.

В контролируемом участке массива бурят скважину с отбором самоотделяющихся кернов. Определяют участки с максимальной длиной керна 1 и с минимальной длиной керна 2, и по ним определяют расположение естественных блоков и границ 3 между ними. На участках 1 блоков с максимальными размерами кернов, разделенных границей 3 раздела, устанавливают многокомпонентные деформометры 4 для измерения продольных (сг) и поперечных (ЕЬ) деформаций стенок скважины, а также устройства 5 для измерения осевой (Ј0) деформации скважины на базе 6 таким образом, чтобы она включала в себя границу 3 раздела блоков.

При последующих наблюдениях регистрируют приращения поперечной еь и продольной Јг деформации блоков, приращения осевой деформации Е0 на базе 6 и вычисляют отношения между продольной и поперечной составляющими деформаций блоков, а также осевой составляющей деформации на базе 6 с поперечной составляющей блоков. По этим соотношениям судят о напряженном состоянии массива.

Если соотношение Ег/Јь 0,5 и ЕО/ЕЬ 0,5, то состояние массива горных пород оценивается как упругое, а при условии ЕО/ЕЬ 0,5 регистрируют переход массива пород в область неупругих деформаций,

Наблюдая таким образом за изменением продольных и поперечных деформаций в блоках первого уровня на участках 1 с максимальной длиной керна на малых базах с

помощью многокомпонентных деформо- метров 4, можно судить о состоянии блоков первого и второго уровня, а фиксация перемещений блоков второго и последующего

уровней относительно друг друга на больших базах б позволяет с высокой информативностью и достоверностью установить картину подвижки блоков и судить о состоянии контролируемого массива пород и о

переходе их из упругой в неупругую стадию деформирования, что очень важно для обеспечения безопасности ведения горных работ.

Способ может применяться в породах

любого строения и позволяет повысить информативность о состоянии отдельных элементов (блоков различных уровней) контролируемого объекта и более достоверно оценить его состояние в целом.

Формула изобретения

Способ контроля напряженного состояния массива горных пород, включающий измерение осевых деформаций скважины между двумя реперами, по которым определяют переход горных пород от упругих деформаций к неупругим, отличающий- с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, предварительно по выбуренному керну выделяют размеры и

местоположение естественных блоков первого и последующего уровней вдоль сквзжи- ны, в блоках первого уровня измеряют продольные и поперечные-деформации стенок скважины на малых базах, а репера для

измерения осевой деформации устанавливают в пределах блоков более высокого уровня, при этом по отношениям

40

,5 и 0,5, ЕьЕЬ

где Ег - продольная деформация стенок скважины;

ЕЬ - поперечная деформация стенок скважины;

45Ј0 осевая деформация скважины,

определяют упругое состояние горных пород, а при условии ЕО/ЕЬ 0,5 регистрируют переход пород к неупругим деформациям.

фиг. 2

Использование: определение перехода горных пород из упругой области деформаций в неупругую. Сущность изобретения: на контролируемом участке массива бурят скважину и отбирают керн. По керну выделяют естественные блоки первого и последующего уровней и границы между ними. Определяют размеры блоков. В блоках первого уровня устанавливают многокомлонен- тные деформометры для измерения продольных Ег и поперечных еь деформаций стенок скважины. В блоках более высокого уровня устанавливают реперы для измерения осевой е0 деформации скважины. Во времени измеряют значения ЕьЕьиБо. При условиях ег/Јь 0,5 и Ј0/ЈЪ 0,5 состояние массива определяют как упругое. При SO/SB 0,5 фиксируют переход массива в область неупругих деформаций. 2 ил. -г Ё