Способ определения прочности горной породы Советский патент 1983 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для построения паспорта прочности горной породы.

Известен способ определения прочности горной породы на одноосное сжатие, включакяций нагружение образца горной породы и регистрацию паралюхрОв .акустической эмиссии fl Недостаток этого способа заключается в том, что определяют лишь один параметр прочности породы.- предел на одноосное сжатие, который не может характеризовать ее в сложнрнапряженном состоянии.

Известен способ определения проч11ости массива, включающий нагружение породного ЬбНс1ЖеНИЯ при

штампа, измерение: усилия нагружения и регистрацию параметров акустической эмиссии 2. Недостатком известного способа является то, что он не учитывает зависимость параметров акустической эмиссии от скорости нагружения и не позволяет определять прочность раз.личных пород, отличающихся структурой.

Целью изобретения является повыше;ние точности измерений.

указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему нагружение породного обнажения при помощи штампа, измерение усилия нагружения и регистрацию параметров акустической эмиссии, параметры акустической эмиссии регистрируют при постоянной скорости деформирования породы, определяют отношение мощности акустической эмиссии к усилию нагружения, по величине которого судят о коэффициенте сцепления, и эффективную частоту акустического сигнала, по которой судят об угле внутреннего трения породы.

На фиг. 1 изображена схема испытаний, на фиг, 2 - типичный вид акустической характеристики; на фиг. 3 и 4 - графики- зависимости сцепления

20 породы от интенсивности акустической эмиссии и угла внутреннего трения от эффективной частоты акустического сигнала.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность 1 породного обнажения устанавливают индентор 2 круглого сечения, имеющего диаметр, d 100Г, где а - характерный размер структурных зерен, из которых состоит порода. К индентору 2 прикладывают силу Р от нагрузочного; устройства (не показано). При этом величину силы постоянно фиксируют: силоизмерителем (не показан) . Усилие Р регулируют так, что бы подцержив|ать скорость деформации поверхности 1 постоянной и равной 0,03 мм/с. Контроль за постоянством скорости ведут с помощью чувствитель ного индикатора 3 деформаций. В процессе деформирования поверхности 1 и меряют с помощью пьеэоэ ектрического датчика 4 акустическую эмиссию породы. На графике (фиг. 2) приведено количество акустической энергии О, выделяемое в единицу времени (акустическая мощность), и акустическая мощность, отнесенная к уровню напряжения (интенсивность) в зависимости от частоты колебаний. Суммарную мощность или интенсивность подсчитывают как площадь, огра ниченную графиком. Эффективную частоту определяют как средневзвешенную по формуле S . lYIi где f. и NN- - средняя частота и интенсивность акустических колебаний на фикси рованном частотном диапазоне. Перед проведением массовых испытаний целесообразно провести тариров ку прибрров с целью устранения искажений от различных конструктивных особенностей этих приборов. Для это го выбуривают креи1 из пород разной крепости и разных составов,изготавливают образцы со строго параллельными поверхностями и испытывают пределы их прочности при одноосном сжатии и растяжении на прессе в .лабо ратории. Одновременно в йахтных условиях на обнажении этих же пород снимают акустическую эмиссию при вдавливании индентора, затем определяют интенсивность W и эффективную частоту f эмиссии. По результатам лабораторных испытаний строят паспорта прочности пород и определяют величины сцепления С и углов внутреннего трения tp . После этого строят тарированные зависимости результатов лабораторных и шахтных испытаний, т.е. зависимость С от W и V отi . В дальнейшем испытания проводят только в шахтных у-словиях, а С и определяют по тарировочным зависимостям. Применение данного способа позволит повысить точность определения паспорта прочности горных пород и упростить работы при проведении испытаний. Формула изобретения Способ определения прочности горной породы, включающий нагружение породного обнажения при помощи штампа, измерение усилия нагружения и регистрацию параметров акустической эмиссии, отличан щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, параметры акустической эмиссии регистрируют при постоянной скорости деформирования породы, определяют отношение мсмцности акустической эмиссии к уси - ЛИЮ нагружения, по величине которого судят о коэффициенте сцепления,и эффективную частоту акустического сигнала, по которой судят об угле внутреннего треиия породы. Источники информации, принятые во внимание при экспер тизе 1. Разработка месторождений полезных ископаемых, 1980, 57, с.33. 2.Авторское свидетельство СССР 789739, кл. G 01 N 29/04, 1978.

w;er/«/7ff

асз

аог

dOJ

0.01 0.0i поз 1 Вт1мПа о ffut.}

юоо

/.ц

Фиг.