Способ определения деформаций горных пород

Способ определения деформаций горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

зеВи ие иео 3 jgr "евеееевае фс ф,о1рввте 11 III,ф

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„773266

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 15.01.79 (21) 2712475/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Е 21 С 39/00

Государственный комитет

Опубликовано 23.10.80. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 27.10.80 (53) УДК 622.831.3 (088.8) ло делам изобретений н открытий

Ю. С. Афанасьев, И. К. Ворошилов, В. Д. ПалиГ, И. И. Протопопов, В. Н. Рева, Е. С. Смелянский, Л. А. Спирин, А. Н. Тимохин, В. С. Троицкий и А. В. Пащенко (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерскогодела (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть ис тользовано при изучении и контроле геомеханического состояния горных пород в окрестности действующих подготовительных, на резных и очистных выработок.

Известен способ определения деформаций горных пород, вызванных подземными разработками, включающий измерения по смещающимся глубинным реперам (1) .

Известен также способ определения деформаций горных пород, включающий бурение скважин, установку в них реперов, периодическую регистрацию положения реперов и сопоставление результатов исходных и последую;цих наблюдений (2) .

Недостатками способа являются низкая надежность вследствие того, что компоненты деформаций определяют по реперам, практически не защищенным от механических воздействий, а также недостаточная информативность способа, так как объем информации пс каждому из заложенных реперов ограничен.

Цель изобретения — повышение надежности измерений и увеличение объема ин формации, получаемой по однчм и тем же реперам.

Поставленная цель достигается тем, что скважины располагают веерами, расходящимися из одной точки, устанавливают B них реперы из оптически упругого материала с перными шкалами и отражателями. ориен тируют их по взаимно перпендикулярным мерным шкалам, размещая в плоскостях, нормальных осям скважин, и устанавливают

1о одну из шкал по горизонтали, при этом положение реперов регистрируют посредством оптического визирования на мерные шкалы с фиксированными от базового направления углами, а деформации горных пород определяют по разности редуцированных исходных и последующих отсчетов по шкалам с ведением поправки на отклонение точки пересечения вершин углов от опорных рейеров, а также тем, что забоям скважин гридают форму усеченного конуса и на их стенки наклеивают мерный репер, повторяющий конфигурацию забоя и тем, что с-ста наклейки реперов из оптически упр г ro материала скважине придан би!и!линдроксническу:о форму.

773266 сированными от базового направления углами, а деформации горных пород определяют по разности редуцированных исходных и последую цих отсчетов по шкалам с введением поправки на отклонение точки пересечения вершин углов от опорных реперов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что забоям скважин придают форму усеченного конуса и на их стенки наклеивают мерный репер, повторяющий конфигурацию забоя.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что у места наклейки реперов скважинам придают бицилиндроконическую форму

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петухов И. М. Воскобоев Ф. Н. Опыт применения глубинных реперов для излучения сдвижения и деформации горных пород в массиве М., «НЛЕДРА, 1967.

2. Билик Ш. M., Кораблев А. А., Панов А. Д., Слободов Н. А. Приборы и аппара ура для исследования проявлений горно(е rn давления. М., Углетехиздат, 1958. с. 234236 (прототип) .

773266

" ) Ю где Q„è а(— проекции максимумов и мини( мумов изохром по горизонтали; ь и ь — проекции максимумов и минимумов изохром в вертикальной плоскости;

GL — углы наклона максимальных и минимальных деформаций от горизонтали; 4 — расстояние между точками мак- 14 симумов и минимумов изохром.

Путем сопоставления величин 6„-, полученных при исходных и последующих измерениях, находят величины максимальных и минимальных перемешений изохром, и по ним оценивают деформации пород, используя тарировочные графики или существующие методы расчета. По этим данным в случае необходимости определяют напряжения на участке измерений, а по полученным деформациям и упругим характеристикам массива при необходимости вычисляют напряжения в массиве, вмещающем скважины.

В случае определения деформаций пород на больших базах при исходном наблюдении и измеряют горизонтальные и вертикальные углы на реперы и берут отсчеты по шкалам, а при последующих наблюдениях откладывают эти углы и берут только отсчеты по мерным шкалам.

Ошибки установки инструмента при повторных измерениях и малых смещениях реперов могут превосходить сами перемещения реперов, а при больших смещениях составлять главную часть обшей ошибки измерения. Для исключения этой ошибки при каждом измерении вводится поправка за положением инструмента, вычисляемая по базовому направлению и двум рабочим реперам, принимаемым за опорные, и по отношению к которым определяются перемещения всех реперов. 3а опорные принчмаются репе- <4 ры, расположенные в наименее подвижных (деформируемых) частях массива.

Для определения величины и направления перемещения прибора относительно опорных реперов используют величины разнос- 4 тей отсчетов по шкалам при исходном и последующем наблюдениях, редуцированные относительно системы координат, при которой за ось У принимают базовое направление. При этом учитывая, что ошибки верти50 кальных и горизонтальных углов зависят только от соответствующих составляющих отклонения центра инструмента от начального положения, изменение его положения при последуюших измерениях можно вычислить по формулам (см. фиг. 1 и 2): н

hX =(<Ä вЂ” :(ИД<„- САД<(;,) (3) 6

Ьу = .", -(4> -Éè .„+ у «ьх,)1 ф,, где ЬХ,ЬЧ,А7. — смещение центра инструмента от первоначального положения по соответствуюшим осям, — разность текущего и исходного отсчета по горизонтальной шкале репера; — горизонтальный угол между базовым направлением и репером; — разность текущего и исходного отсчетов по вертикальной шкале репера; — вертикальный угол на опорный репер из точки стояния инструмента.

Зная вычисленные величины Ьх, Лу и Лг и разности текущих и исходных отсчетов рабочих реперов, находят компоненты перемещений поеледних из выражений (см. фиг. 3): лх ; =да, соы, -лх -лу -tg Г

6У„= ьа sineÐ-лу — лхоctg 4

° е

Ь2 = . р -hZ -(AXt, Б!п4„+

М о + aM СОЬЯ„. )Ц ф;, (4.) где ЬХ;,Ьу;,dZ; — компоненты смещений i-того р рабочего репера мм. — разность текущего и исходного отсчетов i-того репера по горизонтальной и вертир, кальной шкале, мм;

" Ф вЂ” углы отклонения осей визирования от базового направления и от вертикали.

По разностям компонент смещений реперов находят перемещения реперов относительно друг друга и рассчитывают компоненты деформаций на больших базах.

Формула изобретения

1. Способ определения деформаций горных пород, включающий бурение скважин, установку в них реперов, периодическую регистрацию положения реперов и сопоставление результатов исходных и последующих наблюдений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерений и увеличения объема информации, получаемой по одним и тем же реперам, скважины располагают веерами, расходящимися из одной точки, устанавливают в них репера из оптически упругого материала с мерными шкалами и отражателями, ориентируют их по взаимно перпендикулярным мерн. м шкалам, размещая в плоскостях, нормальных осям скважин, и устанавливают одну из шкал по горизонтали, при этом положение реперов регистрируют посредством оптического визирования на мерные шкалы с фик773266

IZ

1/ 12

Составитель В. Борисова

Редактор И. Нанкина Техред К. Шуфрич Корректор С. Щомак

Заказ 7463/42 Тираж 626 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