Способ определения деформаций горных выработок Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для определения деформации горных выработок.

Известен способ контроля состояния горных выработок, включающий измерения во времени смещений приконтурных пород с помощью комплекта глубинных реперов, по которым судят о состоянии приконтурных пород вокруг выработок и фиксируют момент изменения знака смещений пород и глубину в массиве, на котором это изменение происходит, по моменту изменения знака судят о времени возникновения нарушения, а по глубине - о его мощности, при этом комплект реперов размещают в шпурах, пробуренных под углом 45° в сопряжение кровли и целика 1.

К недостаткам известного способа относится невозможность определения состояния пород вокруг выработок в глубине массива, т.к. производятся измерения смещения только приконтурных пород. Кроме того, невозможно определить распределение напряжений и деформаций вокруг выработок в вертикальной и горизонтальной

плоскостях, что снижает достоверность определения деформаций горных выработок.

Известен способ определения деформации горных выработок, включающий бурение скважин в кровле, почве и боках выработки на глубину не меньше ширины выработки, размещение в них глубинных реперов, расположенных через 1-2 м по длине скважин 2.

Недостатком известного способа является невозможность определения деформаций вокруг выработок в вертикальной и горизонтальной плоскостях, что снижает достоверность определения деформаций горных выработок.

Цель изобретения - повышение точности определения деформаций.

Указанная цель достигается тем, что скважины бурят в местах сопряжения кровли выработки и целиков попарно, а реперы размещают на глубине, равной половине ширины целика.

Известно, что вблизи контура подготовительных и очистных выработок формируется зона нарушенных пород, в пределах

СО

о ел

ю

которой в породах получают развитие смещения с частичным разрывом первоначаль ной монолитности (см. Турчанинов И.А., Иоффе М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. - Л.: Недра, 1977, с. 133-136). Это приводит к локальным расслоениям горных пород в кровле и целике с радиусом зоны нарушенных пород до 2 м. На глубинах свыше 200 м горное давление в окрестности выработок бывает, как правило, выше прочности породы в массиве. Породы разрушаются, образуется зона разрыхления. Однако, образование такой зоны является причиной конвергенции и в зависимости от размеров этой зоны изменяется величина конвергенции. Так, на глубине 1000 м радиус зоны разрыхления может достигать 15 м (см. Якоби О. Практика управления горным давлением. М.. Недра, 1987, с. 283-284). Следовательно, чтобы достоверно определить деформации горных выработок, необходимо реперы устанавливать длиной, равной 1/2 ширины целика, т.к. если длина репера будет менее 1 /2 ширины целика, то деформация зоны разрыхления породы целика не будет полностью определена, а если длина репера будет более 1 /2 ширины целика, то деформация целика при измерении будет завышена за счет суммарной деформации первой и второй половины целика.

Бурение скважин под углом 90° в сопряжение кровли и целика попарно необходимо для повышения достоверности при определении деформаций вокруг выработок, т.к. измерение деформаций в одной скважине под углом 45° в сопряжение кровли и целика не позволяет определять верти- кальные и горизонтальные величины конвергенции, что в свою очередь не дает полной картины распределения напряжений и деформаций вокруг горных выработок.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ определения деформаций горных выработок отличается тем, что скважины бурят в местах сопряжения кровли выработки и целиков попарно, а реперы размещают на глубине, равной половине ширины целика. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизна.

Анализ известных технических решений по определению деформации горных выработок, используемых в горном деле, показал, что некоторые элементы определения деформации горных выработок известны, например, установка в пробуренные скважины распорных анкеров, определение

напряжения анкера во времени и сдвижения заанкерованной кровли, по величине которых судят о состоянии горных пород (см. Широков А.П. Теория и практика применения анкерной крепи. М., Недра, 1981, с. 315-325). Однако их применение не обеспечивает достаточную достоверность определения деформации выработок, т.к. не позволяет определить полную величину деформации выработок. Таким образом, данный способ определения деформации горных выработок позволяет определить полную величину деформации выработок с учетом разрыхления центральной части

целиков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию существенные отличия.

На фиг.1 показана схема (а) расположения распорных анкеров в массиве; б - выработка, вид сверху.

Способ осуществляется следующим образом.

При отработке горной выработки 1 забуривают в сопряжение кровли и целика скважины 3 и устанавливают в них глубинные реперы, причем длина репера должна составлять 1 /2 ширины целика. Это необходимо для определения полной деформации

горного массива, которая зависит от степени разрыхления массива и неравномерна по его ширине. Размещение скважин в сопряжении кровли и целика горной выработки необходимо потому, что в данном месте находятся наибольшие напряжения, а деформации массива еще не развились. Деформации развиваются по мере отработки горной выработки и достигают наибольших значений после полной отработки

контура выработки 2. После установки реперов по мере отработки контуров выработки 2 измеряют смещение репера, по разнице показаний которых судят о деформации горного массива вокруг горной выработки.

Применение предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность определения полной деформации выработок с учетом

разрыхления центральной части целиков, кроме того, позволяет определять деформации не только вблизи контура горной выработки, но и в области неупругих деформаций. Это особенно важно в тех случаях, когда целики сложены из различных видов

горных пород.

Формула изобретения Способ определения деформаций горных выработок, включающий бурение

скважин в целиках и кровле выработки перпендикулярно к ним, размещение в скважинах глубинных реперов и измерение смещений реперов по мере проведения выработки, по которым определяют деформации приконтурного массива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения деформаций, скважины бурят в местах сопряжения кровли выработки и целиков попарно, а реперы размещают на глубине, равной половине ширины целика.

Использование: определение деформаций горных выработок. Сущность изобретения: в местах сопряжения кровли выработки и целиков бурят попарно скважины из одной точки перпендикулярно кровле и целику. На глубине, равной половине ширины целика, устанавливают глубинные реперы. Измеряют смещения реперов по мере проведения выработки. По величине смещений определяют деформации горных выработок. 1 ил.

|