Способ определения деформаций горных пород Советский патент 1980 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при изучении и контроле геомеханического состояния горных пород в окрестности действуюш,их подготовительных, нарезных и очистных выработок.

Известен способ определения деформаций горных пород, вызванных подземными разработками, включающий измерения по смещающимся глубинным реперам 1.

Известен также способ определения деформаций горных пород, включающий бурение скваи: Ш, установку в них реперов, периодическую регистрацию положения реперов и сопоставление результатов исходных и последующих наблюдений 2.

Недостатками способа являются низкая надежность вследствие того, что компоненты деформаций определяют по реперам, практически не защищенным от механических воздействий, а также недостаточная информативность способа, так как объем информации ПС каждо.му из заложенных реперов ограничен..

Цель изобретения - ловыщение надежности измерений и увеличение объема ин

формации, получаемой по одним и тем же реперам.

Поставленная цель достигается тем, что скважины располагают веерами, расходящимися из одной точки, устанавливают в них реперы из оптически упругого материала с первыми щкалами и отражателями, ориентируют их по взаимно перпендикулярным мерным шкалам, размещая в плоскостях, нормальных осям скважин, и устанавливают

ш одну из шкал по горизонтали, при этом положение реперов регистрируют посредством оптического визирования на мерные шкалы с фиксированными от базового направления углами, а деформации горных пород определяют по разности редуцированных исход5 ных и последующих отсчетов по шкалам с ведением поправки на отклонение точки пересечения вершин углов от опорны.ч реперов, а также тем, что забоям скважин придают форму усеченного конуса и на их стенки

20 наклеивают мерный репер, повторяющий конфигурацию забоя я тем, чтг; места наклейки реперов из оптически rip roro материала скважине придаю- б|11и1.1индроконическу:о форму.

сированными от базового направления углами, а деформации гориых пород определяют по разности редуцированных исходных и последующих отсчетов по шкалам с введением поправки на отклонение точки пересечения вершин углов от опорных реперов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

л roAxi (OI тодч -a rrK«i) + (SmQxi + (,ггюх У(С1т1гг1-Гат,-г,г-)г + (gmmi -b ) i™..j. /-iL. -Хй j-/ fi. va где QJ И a(-проекции максимумов и минимумов изохром по горизонтали; feи fet - проекции максимумов и минимумов изохром в вертикальной плоскости; ©1, - углы наклона максимальных и минимальных деформаций от горизонтали; i - расстояние между точками мак симумов и минимумов изохром. Путем сопоставления величин Д , полученных при исходных и последующих измерениях, находят величины максимальных и минимальных перемещений изохром, и по ним оценивают деформации пород, используя тарировочные графики или существующие методы расчета. По этим данным в случае необходимости определяют напряжения на участке измерений, а по полученным деформациям и упругим характеристикам массива при необходимости вычисляют напряжения в массиве, вмещающем скважины. В случае определения деформаций пород на больших базах при исходном наблюдении измеряют горизонтальные и вертикальные углы на реперы и берут отсчеты по шкалам, а при последующих наблюдениях откладывают эти углы и берут только отсчеты по мерным шкалам. Ошибки установки инструмента при повторных измерениях и малых смещениях реперов могут превосходить сами перемещения реперов, а при больших смещениях составлять главную часть общей ощибки измерения. Для исключения этой ошибки при каждом измерении вводится поправка за положением инструмента, вычисляемая по базовому направлению и двум рабочим реперам, принимаемым за опорные, и по отношению к которым определяются перемещения всех реперов. За опорные принчмаются реперы, расположенные в наименее подвижных (деформируемых) частях массива. Для определения величины и направления перемещения прибора относительно опорных реперов используют величины разностей отсчетов по шкалам при исходном и последующем наблюдениях, редуцированные относительно системы координат, при которой за ось У принимают базовое направление. При этом учитывая, что ошибки вертикальных и горизонтальных углов зависят только от соответствующих составляющих отклонения центра инструмента от начального положения, изменение его положения при последующих измерениях можно вычислить по формулам (см. фиг. 1 и 2): -(Ш,(.} i -((otg, ДХ°, ЛУ° .мещение центра инструмента от первоначального положения по соответствующим осям, да - разность текущего и исходного отсчета по горизонтальной шкале репера; горизонтальный угол между базовым направлением и репером;Д6: разность текущего и исходного отсчетов по вертикальной шкале t репера; с вертикальный угол на опорный репер из точки стояния инструмента. Зная вычисленные величины °, Ду° ° и разности текущих и исходных отсчерабочих реперов, находят компоненты емещений последних из выражений (см. . 3): AX uafcoSoliP-AX-AYt rii йу UCLAS inrfiP- дх° Ctg di .р-дг°-(дхЛ, .Au9ro.rf.-UrfB..P + ), AXt,uy/,dZ;- компоненты с.мещений i-того рабочего репера, мм; &ai разность текущего и исходного отсчетов i-Toro репера по горизонтальной и вертикальной шкале, мм; -, углы отклонения осей визирования от базового направления и от вертикали. По разностям компонент смещений репенаходят перемещения реперов относино друг друга и рассчитывают компонендеформаций на больших базах. Формула изобретения 1. Способ определения деформаций горпород, включающий бурение скважин, новку в них реперов, периодическую рерацию положения реперов и сопоставе результатов исходных и последуюнаблюдений, отличающийся тем, что, с ью повышения надежности измерений и ичения объема информации, получаепо одним и тем же реперам, скважины олагают веерами, расходящимися из одточки, устанавливают в них репера из чески упругого материала с мерными лами и отражателями, ориентируют их заимно перпендикулярным мернмм шка, размешая в плоскостях, нормальных скважин, и устанавливают одну из л по горизонтали, при этом положение ров регистрируют посредством оптичесвизирования на мерные шкалы с фик;ftfi ...j -J : : ,; .- #4 5«; ,r-, «jvi.

1