Способ оценки напряженного состояния горных пород Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

I

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам определения напряженного состояния горных пород.

Известны способы определения напряжений в массиве методом разгрузки 1.

Недостатком этих способов является низкая точность измерений, в связи с бурением разгрузочной скважины произвольно по отношению к направлению действия напряжений в массиве.

Известен также способ оценки напряженного состояния массива горных пород, включаюший бурение скважины, герметизацию в ней камеры, нагнетание жидкости до критического давления, приводяшего к гидроразрыву и разгерметизацию камеры 2.

Недостатком способа является ограниченная информативность способа из-за невозможности определения направления главных компонент поля напряжений при разнокомпонентном напряженном состоянии, что зачастую присуше породному массиву.

Цель изобретения - повышение информативности способа.

Поставленная цель достигается тем, что после разгерметизации камеры в скважину ГОРНЫХ ПОРОД

вводят перископическое устройство, ориентируют его до совпадения реперной нити окуляра со скидами плоскости гидроразрыва, фиксируют пространственную ориентацию плоскости гидроразрыва и по ней судят о направлении большей компоненты поля напряжений.

В основу способа положена экспериментально установленная закономерность разрушения горных пород внутренним давлением жидкости. Она заключается в том, что гидроразрыв пород, находяшихся в разнокомпонентном сжимаюшем напряженном состоянии, происходит по плоскости, ориентированной в направлении большей и перпендикулярно меньшей компоненте внешнего поля напряжений.

Настояший способ заключается в следуюшем.

В намеченном для оценки напряженного состояния участке породного массива бурят скважину. В торце ее герметизируют камеру, в которую высоконапорным насосом через подводяшую систему закачивают жидкость под избыточным давлением. Давление жидкости повышают до критической величины, приводящей к гидроразрыву стенок камеры. Признаком гидроразрыва является контролируемое по манометру резкое падение давления жидкости в камере при постоянном темпе нагнетания.

После гидроразрыва и разгерметизации камеры в нее вводят перископическое устройство, при помощи которого осуществляют визуальный осмотр камеры, ориентируют его до совпадения реперной нити окуляра со следами плоскости гидроразрыва, фиксируют пространственную ориентацию плоскости гидроразрыва и но пей судят о направлении больщей компоненты поля напряжений.

Использование предлагаемого способа обеспечивает определение как величины напряжений, так и направлений главных компонент поля напряжений в породном массиве, что необходимо для выбора безопасных параметров систем разработки полезных ископаемых, рационального пространственного расположения горных выработок, наиболее устойчивой формы их поперечного сечения, прогнозирования опасности горного массива по условиям возникновения динамических явлений.

Формула изобретения

Способ оценки напряженного состояния горных пород, включающий бурение скважины, герметизацию в ней камеры, нагнетание жидкости до критического давления, приводящего к гидроразрыву, и разгерметизацию камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа, после разгерметизации камеры в скважину вводят перископическое устройство, ориентируют его до совпадения реперной нити окуляра со следами плоскости гидроразрыва, фиксируют пространственную ориентацию плоскости гидроразрыва и по ней судят о направлении больщей компоненты поля напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Г. Кораблев А. А. Современные методы и приборы для изучения напряженного состояния массива горных пород. М., «Наука, 1969, с. 15-26.

2. Шевелев Г. А. и др. Определение напряжений в выбросоопасных песчаниках методом гидроразрыва. - «Уголь, 1973, № 7, с. 51-55 (прототип).