Способ определения величины неупругого смещения пород на контуре горной выработки

Способ определения величины неупругого смещения пород на контуре горной выработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцкапкстнческкх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 1002581 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11.81 (21) 3358730(22-03 с присоединением заявки РЙ (28) Приоритет (51)М. Кл.

Е 21 С 39/00

Г44744рстккккый кемктат

СССР

Опубликовано 07.03 83. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07.03.83

III аеяам кэебретеккк и вткрмтий (53 ) УД К 622.289 (088.8) (72) Автор изобретения

В. П. Николаенко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ НЕУПРУГОГО СМЕЩЕНИЯ

ПОРОД НА КОНТУРЕ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения величин смещения контура выработки.

Известен способ определения величины смещения контура выработки, включающий бурение скважин, установку в них реперов

5 на различных расстояниях от контура выработки и измерение смешений пород на контуре выработки 11) .

Недостатками данного способа, являются его высокая трудоемкость и длительность.

Известен способ определения величины неупругого смещения пород на контуре горной выработки, включающий измерение напряжений нетронутого породного массива, оп- 15 ределение глубины зоны неупругих деформаций, отбор проб, изготовление иэ них образцов, их испытание и расчет величины неупругого смещения пород на контуре выработки на основании полученных результа- 2о то в (21.

Однако этот способ характеризуется низкой. точностью, поскольку он не учитывает характер нагружения пород в массиве.

Целью изобретения является повышение точности исследований.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему измерение напряжений нетронутого породного массива, определение глубины зоны неупругих деформаций, отбор проб, изготовление из них образцов, их испытание н расчет величины неупругого смещения пород на контуре выработки на основании полученных результатов, образцы изготавливают ориентированными по трем главным осям напряжений, возникающих вокруг выработки, а испытания образцов проводят при их трехосном нагружении, при этом сначала нагружают образец по трем осям до напряжений нетронутого массива, затем прекращают нагружение по продольной оси, продолжая нагружение по тангенциальной оси до начала неупругого де- формирования образца и одновременно уменьшая нагрузку по радиальной оси до величины заданного сопротивления крепи, измеряют длину образца по радиальной оси в начале и в конце процесса его неупругого деформи2581 4 о

Полученный образец помещают в камеру трехосного сжатия и равномерно нагружают по трем осям до напряжений нетронутого массива, затем нагружение оси продольных напряжений прекращают, по оси тангенциальных напряжений увеличивают, а по оси радиальных напряжений нагрузки синхронно и пропорционально, в соответствии с распределением условно-мгновенных упругих напря О жений вокруг выработки по радиальной координате уменьшают, причем повышение нагружения по. тангенциальной оси ведут до начала неупругого деформирования образца и останавливают, а уменьшение нагружения

15 по радиальной оси продолжают вести до величины заданного сопротивления крепи.

В момент начала неунругого деформирования образца измеряют его длину по оси радиальных напряжений и величины напряже2я ний, вызвавших его неупругое деформирование. После прекращения процесса неупругого деформирования образца при снижении нагрузки до величины заданного сопротивления крепи опять измеряют длину образца по оси у радиальных напряжений. Результаты измерений представляют в формулу (2), по которой вычисляют величину неупругого смещения пород на контуре горной выработки

3 1ОО рования. и определяют величину неупругого смещения пород на контуре горной выработ,ки по формуле

« =оЗ =О, (1) где о,Д, Сл — напряжения в массиве по

21 з взаимно ортогональным осям (вертикальное и боковые); — средневзвешенная плотность чалегающих пород. — глубина заложения проектируемой выработки.

После определения напряжений в нетронутом породном массиве намечают в пространстве породного массива трассу — положение продоль- ной оси >(будущей выработки и строят графики распределения условно-мгновенных упругих тангенциальных ((р, ) и радиальных (, ) напряжений по радиальной координате (т ) .

Затем отбирают в породном массиве монолит, например керн иэ буровой скважины, и изготавливают из него образец, который ориентируют таким образом, чтобы его стороны бьши перпендикулярны главным осям условно-мгновенных упругих напряжений, возникающих вокруг выработки при ее проведении, так же, как и в массиве: нижняя и верхняя стороны перпендикулярно оси тангенциалькых напряжений 4 . боковые стороны, параллельные плоскости поперечного сечения выработки, перпендикулярно. оси продольных напряжений (эХ и две другие боковые стороны — перпендикулярно . оси SS радиальных напряжений .. Соответствие сторон образца главным осям условно .,мгно-, венных упругих иалряжений маркируют.

S — 5

0=0,ЗЬ8 . Е„, А где $ — длина образца по радиальной оси в начале его неупругого деформирования;

S — длина образца по радиальной оси

Р в конце его неупругого деформирования; — глубина зоны н упругих деформаН ций пород вокруг выработки.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряют напряжения в нетронутом породном массиве известными способами. Например, для слабых осацочных пород, где давление веса налегающего массива превосходит сопротивление пород одноосному сжатию, определяют по гидоостатическому закону распределения напряжений в нетронутом массиве где U — величина неупрутого смещения нород на контуре горной выработки;

S — длина образца по оси радиальных

P напряжений в конце процесса его неупругого деформирования;

$ — длина образца в начале процесса

А его неупругого деформирования по оси радиальных напряжений; — глубина зоны неупругих деформаций пород вокруг горной выработки.

Глубина зоны неупругих деформаций может быть определена известным расчетным путем, например по Ю. М. Лнберману (см. Ю. М. Либерман. Давление на крепь капитальных выработок. М., Изд-во "Наука", 1969, с. 65 — 66).

Предлагаемый режим ориентирования и испьпания образцов в камере трехосного сжатия и расчет величины неупругого смещения пород на контуре горной выработки позволяет получать более точный конечный результат с меньшими трудозатратами.

Уменьшение трудозатрат обусловлено тем, что все характеристики породы, необходимые для расчета, получиот на одном образце и на одной установке. В известном решении, прототипе, необходимо для каждой характеристики породы испытать свой образец на специальной индивидуальной установке.

Повышение точности обеспечивается тем, что при испытаниях единого образца измеряют сразу все необходимые для расчета характеристики пород, приближенные к характеристикам реального массива. В известном решении все характеристики разобщены одна от другой, конечный результат не учитывает характеры развития напряжений в реальном массиве и получается с большей ошибкой.

Способ определения величины неупругого смещения пород на контуре горной выработки, включающий измерение напряжений нетронутого породного массива, определение глубины зоны неупругих деформаций, отбор проб, изготовление из них образцов, их испытание и расчет величины у неупругого смещения пород на контуре выработки на

° оснований полученных результатов, о т л ича юшийся тем,что,c целью повышения точности исследований, образцы изготавливают ориентированными по трем главным осям напряжений, возникающих вокруг

Составитель Л. Березкина

Техред О.Неце Коррректор Ю. Макаренко

Редактор М. Бандура

Заказ 1488/7.Тираж 601 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

1002581 6 выработки, а испытания образцов проводят при их трехосном нагружении, при этом сначала нагружают образец по трем осям до напряжений нетронутого массива, затем прекращают нагружение по продольной оси, продолжая нагружение по тангенциальной оси до начала неупругого деформироваиия образца и одновременно уменьшая нагрузку по радиальной оси до величины заданного сопро1о тивления крепи, измеряют длину образца по радиальной осн в начале и в конце процесса

его неупругого деформирования и определяют величину неупругого смещения пород на контуре горной выработки по формуле где $я — длина образца по радиальной оси

20 в начале его неупругого Реформирования;

S — длина образца по радиальной оси

P в конце его неупругого деформирования;

25 9и — глУбнна зоны неУпРУгих дефоРмаций пород вокруг выработки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе"

1. Глушко В. Т. и др. Охрана выработдк глубоких шахт. M., "Недра", 1975, с. 89 — 90.

2. Там же, с. 165 — 172.