Способ измерения напряжений в горных породах
Патент 973840
Авторы
Классы МПК
Способ измерения напряжений в горных породах
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
i» i973840
Ж
Ф (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 28.05.81 (21) 3294202/22-03 с присоединением заявки №-(23) Приоритет— (5 ) М. Кл.з
Е 21 С 39/00
Гесударственнмй комитет
СССР (53) УДК 622.289 (088. 8) Оп бл икова но 15.11.82. Бюллетень № 42 пв делам изобретений. и втхрмтий
Дата опубликования описания 25.11.82 (72) Автор изобретения
I.
I (Г. И. Кулаков
Институт горного дела Сибирского отделения
АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
В ГОРН ЫХ ПОРОДАХ
Изобретение относится к горному делу, в частности к способам измерения напряжений в горных породах.
Известен способ измерения напряжений, включающий бурение измерительной скважины, установку в ней измерительного устройства и бурение разгрузочной скважины (1).
Недостаток данного способа состоит в его низкой точности из-за невозможности обеспечить строгую параллельность измерительной и разгрузочной скважин.
Известен также способ измерения напряжений в горных породах, включающий бурение измерительной скважины, установку на ее плоском забое кольцевого фотоупругого тензометра и бурение через осевое отверстие последнего центральной скважины (2) .
Недостатком этого способа является его .низкая точность вследствие того, что упругие постоянные породы определяют на образцах кернов, свойства которых отличаются от свойств массива.
Цель изобретения — повышение точности измерений напряжений в горных породах.
Указанная цель достигается тем, что одновременно с кольцевым тензометром в торце измерительной скважины устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений, и после бурения центральной скважины в нее помещают силовой элемент, которым кратковременно воздействуют на стенки центральной скважины, по показаниям измерительных устройств определяют упругие постоянные породы, затем силовой ,о элемент убирают и по изменению показаний измерительных устройств судят об остаточных деформациях в породе и ее кон - станте пластичности.
Способ осуществляют следующим образом.
is Из выработки бурят скважину I на заданную глубину, и ее забою 2 с помощью специальной коронки придают плоскую форму. На плоский забой 2 наклеивают кольцевое измерительное устройство 3, выполненное, например, в виде кольцевого фото)(пругого тензометра. Одновременно в торце скважины устанавливают дополнительное измерительное устройс во 5, выполненное, например, в виде кольцевого фотоупругого датчика. Последний приклеивается к
973840
Формула изобретения
1 2 5
Составитель Л. Березкина
Редактор И. !Цвыдкая Техред И. Верес Корректор A. Ференн
Заказ 8251/40 Тираж 623 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стенкам скважины по боковой поверхности.
Фотоупругий тензометр и фотоупругий датчик могут не соприкасаться друг с другом для исключения их непосредственного воздействия. После затвердевания клея через осевое отверстие 4 фотоупругого тензометра 3 бурят центральную скважину 6, диаметр которой меньше диаметра центральной скважины 1. Бурение центральной скважины 6 вызывает перераспределение напряжений в породе вокруг нее, что во: принимается измерительными устройст .«:, ми 3 и 5. Отсчеты по ним могут быть
>спользованы для определения полных напряжений в породе (вычисления выполняются по соответствующим формулам механики твердого деформируемого тела или по экспериментально построенным номограммам1. Для определения необходимых при расчстах механических констант породы в центральную скважину 6 помещают силовой элемент 7 с магистралью 8, выполненный, например, в виде резиновой трубки, в которую подается под давлением жидкость или сжатый воздух. Воздействие на стенки центральной скважины 6 вызывает перераспределение напряжений и деформаций вокруг нее и изменяет показания измерительных устройств 3 и 5. Зная последние и величину воздействия на стенки скважины 6, можно вычислить упругие постоя нные породы. Далее силовой элемент 7 удаляют из центральной скважины 6 и тем самым снимают вызванные его давлением дополнительные напряжения в породе. По изменению показаний измерительных устройств 3 и 5 судят об остаточных деформациях в породе и ее константе пласI и ч ности .
В дальнейшем по изменению показаний измерительных устройств 3 и 5 судят о приросте 1!апряже11ий в породе, вызванном, например, последующим ведением очистных работ:
Фиксирование деформаций породы двумя различными измерительными устройствами позволяет судить о напряжениях в плоскости забоя скважины и в плоскости, параллельной оси скважины. Измерение механических констант породы непосредственно в месте измерения позволяет определить их с более высокой точностью по
5 сравнению с определением по кернам, соответственно повышается точность определения напряжений.
Использование описанного способа позволяет повысить точность измерения напряжений в горных породах при решении
10 вопросов управления горным давлением на горнодобывающих предприятиях, в частности позволяет более обоснованно рассчитывать нагрузки на крепи, размеры целиков и другие параметры систем разработок.
Способ измерения напряжений в горных породах, включающий бурение измеритель20 ной скважины, установку на ее плоском забое кольцевого фотоупругого тензометра и бурение через осевое отверстие последнего центральной скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, одновременно с кольцевым тензометром в торце измерительной скважины устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений, и после бурения центральной скважины в нее помещают силовой элемент, которым кратковременно воздействуют на стенки центральной скважины, по показаниям измерительных устройств определяют упругие постоянные породы, затем силовой элемент убирают и по изменению показаний измерительных устройств судят об остаточных деформациях в породе и ее
35 константе пластичности.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 356402, Е 2! С 39/ 00.
2. Влох Н. П., Сашурин А. Д. Методы измерения напряжений в крепких горных породах. — В KH. Измерение напряжений в массиве горных пород. Новосибирск, 1968, стр. 88 — 90 (п рототи п) .