Способ определения напряжений горных пород в массиве

Способ определения напряжений горных пород в массиве

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД В МАССИВЕ , включающий измерение скоростей распространения упругих волн по длине скважин и сравнение измеренных значений с параметрами тарировочной зависимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, последние проводят в точках, кратноудаленных по глубине массива , определяют отношение скоростей, измеренных в зоне влияния горной выработки и в нетронутом массиве, определяют по тарировочной зависимости величину напряжения , соответствующего максимальному отношению скоростей, и по полученным значениям судят о величине напряжений в массиве .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1086158 з(511 Е 21 С 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

15 я9

Нип йжение d, юг Ьг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г)О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3378946/22-03 (22) 06.01.82 (46) 15.04.84. Бюл. № 14 (53) 622.289 (088.8) (72) Ф. Г. Меденков (71) Горный институт ордена Ленина Кольского филиала им. С. М. Кирова АН СССР (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 798298, кл. E 21 С 39/00, 1979.

2. Ржевский В. В., Ямщиков П. С. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве. М., «Наука», 1973, с. 187 — 193 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯДЕНИЙ ГОРНЪ|Х ПОРОД В MAC 72 л 10

1 о 4

2 ф

СИВЕ, включающий измерение скоростей распространения упругих волн по длине скважин и сравнение измеренных значений с параметрами тарировочной зависимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, последние проводят в точках, кратноудаленных по глубине массива, определяют отношение скоростей, измеренных в зоне влияния горной выработки и в нетронутом массиве, определяют по тарировочной зависимости величину напряжения, соответствующего максимальному отношению скоростей, и по полученным значениям судят о величине напряжений в массиве.

108615Â

1 = а(4х)Ь е еа

У = а(5х) е (2) 45

50 х мак= С

Ъ ч = ayÜe Ст (4), Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля напряженнодеформированного состояния массива ropvûõ пород.

Известен способ определения напряженного состояния массива горных пород, включающий измерение физических параметров орных пород в массиве, по которым судят о величине действующих напряжений (1}.

Недостатком данного способа является низкая точность измерений.

Известен способ определения напряжений горных пород в массиве, включающий измерение скоростей распространения упругих волн по длине скважин и сравнение измеренных значений с параметрами тарировочной зависимости (2).

Однако данный способ характеризуется низкой точностью измерений, обусловленной существенным влиянием физической составляюгцей погрешности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигаетсн тем, что согласно способу определения напряжений горных пород в массиве, включающему измерение скоростей распространения упругих волн по длине скважин и сравнение измеренных значений с параметрами тарировочной зависимости, измерения проводят в точках, кратноудаленных по глубине массива, определяют отношение скоростей, измеренных в зоне влияния горной выработки и в нетронутом массиве, определяют по тарировочной зависимости величину напряжения, соответствующего максимальному отношению скоростей, и по полученным значениям судят о величине напряжений в массиве.

На фиг. 1 показана тарировочная зависимость измерения скорости упругих волн от напряжения fg, полученная на образцах горных пород; на фиг. 2 — семейство тарировочных зависимостей акустический градиент-напряжение, полученных по данным тарировочной зависимости ),при различных отношениях 6,/ .

Способ основан на том факте, что, если в массиве горных пород создать локальный градиент напряжений и изменить его таким образом, что отношение максимального значения напряжений к минимальному остается неизменным, то отношение скоростей при этих напряжениях будет по мере изменения абсолютных значений напряжений обладать выраженным экстремумом, положение которого по оси напряжений строго фиксировано.

Тарировочные зависимости (фиг. 2) с высокой точностью апроксимируются зависимостью вида

40 где у -значение отношения скоростей; х — текущая координата (глубина, напряжение); а,b,c, -константы, характеризующие данную зависимость.

Из вида уравнения (1) видно, что для оценки напряжений необходимо проводить измерения минимум в трех точках массива, причем эти точки должны быть кратноудаленными друг от друга по глубине.

Способ осуществляют следующим образом.

На трех рабочих горизонтах рудника—

106 м, 156 м и 206 м закладывается сеть наблюдательных станций.

В каждой точке определяют отношения средних значений скоростей Ч, измеренных в зоне влияния горной выработки (расположенной на глубине 0,5 — 0,6 м от стенки) и в нетронутом массиве (на глубине

=2,0 м). Полученные отношения скоростей имеют следующие значения: на горизонте

106 м — 1,016, на горизонте 156 м

1,018, «а горизонте 206 м — 1,018 вЂ,019

На фиг. 2 выделены зоны возможных значений отношений скоростейЧ„для указан ных горизонтов.

Поскольку отношение напряжений в точках измерений (в зоне опорного давления и в нетронтом массиве) остается неизменным при одновременном увеличении абсолютных значений напряжений, то значения отношений скоростей должны принадлежать одной из криво и семейства зависимостей, показанных на фиг. 2.

Исходя из условий измерений (кратноудаленность точек измерений по глубине Мас сива), можно записать

-э к где Ъ,ЪД вЂ” значения отношений скоростей

Чщ на горизонтах 106, 156, 206 м;

Х вЂ” интервал заложения горизонтов.

Решение системы уравнений (2) дает

Ь = l5,4947 I„ Ф 3 с = < - (0,2877Ь вЂ” 1„ф) Q у, + Зсх — bt„Çõ

При этом значение Х, при котором тарировочная зависимость имеет максимум, равно

10861 з а значение Уо„„находится из выражения (5) Ъ «Г а(се

У 8,0 0 036 МПа

225 м (6) Расчеты по уравнениям (2) — (5) показывают, что измеренным значениям соответствует Y — — 1,86, которое должно наблюдаться на глубине 225 м.

Из сравнения этих значений с параметрами тарировочной зависимости (фиг. 2) 1О следует, что значению Y „= 1,86 соответствует зависимость с соотношением напряжений, равном 1,45, а хна„— — 80 МПа.

Следовательно, измерения с глубиной градиента напряжений в приконтурной зо10 15 2Р Д

Напракение d, мпк

Ь2. 2

Составитель И. Назаркина

Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Тираж 564 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

Редактор Г. Гербер

Заказ 2208/32 %

1Р

Ъ в Ñ ф ф

58 не на расстоянии 2 м от контура стенки выработки равен

Исходя из этого, легко перейти к абсолютным напряжениям в нетронутом массиве и в зоне опорного давления, где величина напряжений в 1,45 раза больше. На горизонте 106 м эти напряжения равны

5 32 МПа и 7 24 МПа соответственно; на горизонте 156 м — 7,1 и 10,3 МПа; на горизонте 206 м — 8,88 МПа.

Рассмотрение параметров поля напряжений в динамике повышает точность определения напряжений горных пород в массиве.