Акустический способ оценки напряженно-деформированного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных пород

Акустический способ оценки напряженно-деформированного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЦЕНЮГ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ ПОРОД, включающий измерение времени распространения продольных и поперечных волн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и скорости измерений при уменьшении их трудоемкости, измерение времени распространения продольных и поперечных волн производят периодически в одной из точек зоны опорного давления, после чего определяют его изменение,;в соответствии с которым по установленным зависимостям изменения времени расi пространения волн на определенной базе производят оценку их напряженСО но-деформированного состояние.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) А

3(59 Е 21 С 39 OQ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3409690/22-03 (22) 12.03.82 (46) 07.12.83. Бюл.Р45 (72) П.A. Русило, A.Н.. Душкин, В.С. Ямши|<ов, В.Й. Безденежных и П.П. Рыжов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт золота и редких металлов (53) 622.281.5(088.8) (56) 1. Рогожников 13.H. Исследование ультразвуковым методом контроля напряженного состояния массива при подземной разработке полезных ископаемых (на примере Дх<езказганского мЬсторождения1. Автореферат канд,дис. М., 1968, с.27.

2. Мамбетов Ш.A. Геоакустический контроль состояния массива пород горных выработок, Фрунзе, "Илим", 1978, с.174. (54)(57) АКУСТИЧЕСКИЯ СПОСОБ ОЦЕНК1Г

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ ПОРОД, включающий измерение времени распространения продольных и поперечных волн, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и скоро<ти измерений при уменьшении их трудоемкости, измерение времени распространения продольных и поперечных волн производят периодически в одной иэ точек эоны опорного давления, после чего определяют его изменение,;.в соответствии с которым по установленным зависимостям изменения времени распространения волн на определенной Е базе производят оценку их напряженно-деформированного состояния.

1059181

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к ультразвуковым способам ><онтроля состояния массива пород.

Известен способ определения напря>кенно-деформированного состояния массива с использованием полевой тарировочной зависимости, предусматри вавщий предварительные исследования в ряде точек массива акустических характеристик и абсолютных напряжений10

s породах (11 .

Недостатком этого способа является дорогостоящая и трудоемкая работа при тарировке по получению дангых величин абсолютных напрк.жений в по- 5 левых условиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу является акустический способ оценки напряжен- 2О, но-деформированного состояния мас-: сива, включающий измерение времени распространения продольных и поперечных волн f2) .

Недостатками этого способа яв1 ляются необходимость проведения лабораторных испытаний для каждого конкретного месторождения, определение базы прозвучивания.

Целью изобретения.является повы.шение точности и скорости измерении при уменьшении их трудоемкости.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно акустическому способу сценки напряженно деформированного состояния массива вечномерзлых круп.; нОобломочных пород, включаи>щему изглерение времени. распространения продольных и поперечйых волн, изглерение времени: распространения продоль- 40 ных и поперечных волн производят периодически в одной из точек зоны

: опорного давления, после чего определяют его иэменеггие, в соответствии с которым по установленным зависи- ц мостям изменения времени распространения волн на определенной базе .производят оценку их иапряженнодеформированного состояния.

В процессе лабораторных H натур- 5О ных исследований деформационных свойств мерзлых крупнообломочных пород в>>выделены следующие этапы состояния горных пород и их образцовг квазиупругое деформирование; пласти- ческое деформирование; зарождение и развитие гликротрещий, объемное .развитие микротрещин и разрушение образца.

Характер изменения акустических

Характеристик мерзлых крупнообломочных пород определяют по процес. сам, протекающими в образцах на всех этапах нагружения.

Пространственно-временные из.менения акустических характеристик ф мерзлых ><рупнообломочны>< пород в зависимости от величины сжимающего напря>кения имеют следующий характер.

На этапе квазиупругого деформирования образцов происходит рост значений скоростей волн: продольной Ср на 15-25%, а поперечной СЭ на 15-20Ъ. На этапе пластического деформирования, также как на этапе зарождения и развития микротрещин, рост значений С замедляется. Стабилизация скорости поперечной волны Сб соответствует началу пластического деформирования, а спад ее значений отмечает этап развития микротрещин.

В момент объемного развития микротрещин и разрушения образца наблюдается уменьшение значений скоростей С <> и Сз волн.

Выполненный дисперсионный анализ результатов исследований показал воэможность оценки напряженно-деформированного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных поРод по пространственно-временным изменениям акустических характеристик (табл.1) .

Результаты обработки лабораторных и натурных испытаний позволяют рекомендовать следующие пределы изменения акустических параметров для прогноза состояния динамических процессов массива вечномерзлых пород (табл.2) .

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

После нарезки шактного поля в стенках массива в вершинах пря.моугольного треугольника горизонтально и параллельно бурят шпуры. Глу бина бурения 1,5 м, а расстояние

:между парой параллельных шпуров

0,8-1,0 м. В выбранной точке зоны опорного давления (Расстояние 1-,21,3 м от обнажения контура) устанавливают соосно датчики. По прибору берут отсчет времени первого вступления продольной волны. Поворачивая один из датчиков относительно соосной линии соединения датчиков под углом 45, берут отсчет времени

<> для распространяющейся поперечной волны.

Идентичные измерения проводят как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях пары шпуров.

Результаты измерений записывают в журнал. Такие измерения ведут периодически по мере отработки шахтного поля. Периодичность измерений зависит от горно-технологи- . ческих условий, интенсивности ведения горных работ и производственной необходимости.

105 Ý181

Применение данного способа оценки напряженно-деформированного состояния.массива вечномерэюрлх Крупнообломочных пород позволяет исключить трудоемкую работу по определению базы проэвучивания, измерение времени распространения ультразвука по всей длине шпура.

Т а б л и ц а 1 акустическая характеристика

Напряженно-деформированное состояние

Зарождение и развитие микротрещин

Пластическое деформирование

Время и скорость рас- дс пространения про дольных волн (И И (У И

СР СР СР СР

С " С С С

P P Р Р

il I с и I

СР Ср в III

ts >С

С С

С С С >

I(а Н

Время и скорость, t распространения поперечных волн Б

Таблица 2

Переход в состояние

Акустическая характеристика

Пластической деформации.

Разрушение массива

Развитие микротрещин сг Ъ О 4,tp 3 30 4

Изменение времени распространения продольных волн ср о

Изменение времени распространения .поперечных .волн

> о дс > го

Составитель Л. Березкина

Редактор С. Патрушева Техред С.Легеэа Корректор Г. Решетник

Заказ 9777/33 Тираж б03 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, иосква ж-35 р Раушская наб ° У д ° 4/5

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

Оценку прогноза динамического и напряженно-деформированного состояния массива вечномерзлых крупнообломочных .пород ведут по сопоставлерию пространственно-временных изменений акустических характеристик с данными табл.1 и 2, т.е. по сопоставлению изменения времени распространения продольной и поперечной волн.

Закрытие микротрещин н квазиупругое деформирование

Объемное развитие микротрещин и разрушение образца