Способ исследования тектоническихНАпРяжЕНий B пРОХОдиМыХ гОРНыХВыРАбОТКАХ Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

напряженно-деформированное состояние масс впереди забоя выработки, в том числе .вокруг скважины 2 с фотоупругим датчиком 3, изменяется, и в датчике возникают нгшряжения, пропорциональные первоначальным напряжениям в породе. Наблюдаемая при этом в датчике в поляризованнс 1 свете оптическая картина (фиг. 2) имеет две оси 4 и 5 симметрии, поичем в случае наличия тектонических напряжений ось 4 совпадает с направлением их действия.

В качестве фотоупругих датчиков могут использоваться только датчики из оптически активного материала, выполненные в виде цилиндра с осевым отверстием небольшого диаметра, оптическая картина в таком датчике имеет две оси 4 и 5 симметрии, ориентированные под углом ЭО друг к другу и совпадающие с направлениями . главных напряжений в породе; узор оптической картины относительно этих осей различен, так что всегда можно отличить ось симметрии, совпадаквцую с направлением наибольшего главного напряжения (ось- 4), от оси симметрии, совпадающей с направлением наименьшего главного напряжения (ось 5); характер узора оптической картины зависит от соотношения главных напряжений в породе.

Если напряжения в породе обусловлены только силами тяжести (тектони еские силы отсутствуют), то наибольшее главное напряжение сэ ориентируется па вертикали (ось 4 вертикальна) ,а наименьшее главное напряжение по горизонтали (ось 51 горизонтальна

В этом случае отношение наименьшего главного напряжения к наибольшему определяется формулой

6й л)

1

5:г.

где л) - коэффициент Пуассона.

Из этой формулы следует, что 6д.ХЗ..., 6- I т.е. наименьшее главное напряжение, или боковой отпор, целиком определяется весом столба перед б и свойствами пород -{).

Если кроме сил тяжести в породе действуют и тектонические си.пы, которые обычно ориентированы в горизонтальном или близком к нему направлении, то горизонтальные напряжения больше вертикальных. В этом случае наибольшее главное напряжение в по;6оде ориентируется в горизонт ьном направлении и в том же направлении, ориентирьгется соответствующая ему ось 4 на оптической картине в датчике. Следовательно, если оказывается, что оптическая картина в датчике ориентирована так, что ось 4 направлена в горизонтальном или близком к нему направлении, то 9X0 говорит о том, что в породе действуют тектонические силы. Сравнивая горизонтальные напряжения с вертикальными по виду оптической картины в датчике, можно оценить, насколько тектонические напряжения пре. вьаиают напряжения веса пород.

Установка датчика в скважине на расстоянии от. забоя, превышающем не менее чем на 2,0 м его подвигание за один цикл, связано с тем, что после подвигания забоя датчик должен остаться в массиве ненарушенных за счет взрывных работ пород впереди забоя. Если после подвигания забоя датчик оказывается слишком близко от плоскости забоя, то его показания искажаются за счет системы трещин, образовавшихся в процессе взрывной отбойки. Из практики ведения горных работ известно, что интенсивная трещиноватость за счет взрыв0 Hfcjx работ распространяется на глубину до 0,5 м от стенок выработки, небольшая трещиноватость - на глубину до 1,0 - 1,2 м, отдельные трещины иногда наблюдаются до глуби-

5 ны 1,5 - 1,6 м от стенок выработки. Таким образом, на расстоянии от забоя в глубь массива пород 2,О м и более трещины за счет проведения выработки не образуются и, следовательно, показания датчика на таком расстоянии от забоя не искажаются за , счет трещинообразования.

Знание величины и направления тектонических напряжений необходимо при планировании горных работ, при расчете крепей горных выработок, при расчетах на прочность целиков и т. д. При наличии тектонических . напряжений подготовительные выработки необходимо ориентировать в направлении наибольшего сжимающего наг пряжения в породе. В этом случае устойчивость выработок оказывается значительно выше и соответствен-.

5 но, ниже затраты на их поддержание .

Формула изобретения

.Способ исследования тектонических напряжений в проходимых горных выработках, включающий бурение сква,жйны из забоя выработки и установку в ней кольцевого фотоупругого датчика из оптически активного материала, отлич.ающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости измерений, перед датчиком производят удаление части массива путем подвигания забоя выработки, а

о наличии тектонических напряжений

судят по совпадению оптической оси

картины в датчике, соответствующей

наибольшему главному напряжению, с

горизонталью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Газовский М. В. Основы тектоюфизики. М., Наука, , с. 425.

2.Авторское свидетельство СССР 377514. кл. Е 21 С 39/00, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2028311/22-03. 1974.