Способ измерения деформаций массива горных пород

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности определения деформаций. С контура выработки выполняют керновое бурение скважины. На образцах полученных кернов проводят испытание механических свойств вмещающих пород. По результатам испытаний выполняют из эквивалентных материалов плоскую модель натурного состояния вмещающих пород с соблюдением подобия модели и натурного экспериментального участка. Затем нагружают модель и определяют направление главных максимальных деформаций, закон распределения деформации по этому направлению и максимальное смещение. Эти параметры переносят с учетом масштабного фактора на натурную скважину и размещают в ней глубинные реперы с гибкими тягами на расстоянии друг от друга, соответствующем равным приращениям деформации модели. Измеряют перемещения реперов с оценкой погрешности измерения и определяют величины относительных нормальных деформаций ε вдоль оси скважины по соотношению @ ε=(ΔL<SB POS="POST">I</SB>-δL<SB POS="POST">I+1</SB>)/B<SB POS="POST">I</SB>,<SB POS="POST">I+1</SB> где I - порядковый номер репера в скважине

ΔL<SB POS="POST">I</SB> - изменение положения I-го репера за время от предыдущего до последующего измерений

B<SB POS="POST">I,I+1</SB> - исходное расстояние между I и I+1 реперами. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)5 Е 21 С 39 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4389484/23-03 (22) 09.03.88 (46) 15.01.90. Бюл. № 2 (75) В. В. Назимко (53) 622.831(088.8) (56) Методические указания по примененикз глубинных реперов для изучения напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Л.: ВНИсМИ, 1983, с. 16 — 20. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДГчФОРМАЦИЙ МАССИВА ГОРНЫХ Г1ОРО"( (57) Изобретение относится к горнол1х делу.

Цель изобретения — — повышение точности определения деформаций. С контура выработки выг1олняк>г керш>вое бурение скважины. На образцах полученных кернов проводят испытание механических свойств вмещающих пород. По результатам испытаний выполняют из эквивалентных материалов плоскую модель натурногo состояния вмесцающих поИзобретение относится к горному делу, в частности к методам непосредственного измерения нормальных деформаций вдоль фиксированного направления в горном массиве на месте разработки месторождения.

Цель изобретения — повышение точности определения дефорл1аций.

Hd фиг. 1 11оказан план горных работ; на фиг. 2 сечение выработки (штрека) со скважинами.

На фиг. 1, 2 обозначены; !Hxpel 1, в кровле 2, боковои поверхности 3 и почве 4 которого выполнены скважины 5, предпола гаемая к отработке смежная лавы 6; 7 — график распределения прочности пород ны cjKd тие в кровле 2 штрека 1; 8, 9 - — предполагаемые распределения деформаций в кровле 2

„„SU„„1535985 А 1

2 род с соблюдением подобия модели и натурного экспериментального участка. Затем нагружают модель и определяют H;l.1равление главных максимальных деформаций, закон распределения деформации по этому направлению и максимальное смещение. Эти параметры переносят с учетом масштабного фактора Hd натурную скважину и размещают в ней глубинные реперы с гибкими тягами на расстоянии друг от друга, соответствующем равным приращениям деформации модели. Измеряют перемегцения реперов с оценкой nol решности измерения и опрсделяю I величины относительных нормальных деформаций I: вдсх1ь оси скважины по соотноп1ению е== (х1,— -Л(,: ) h,,+I где i порядковый номер регер 1 в скважине; изл1енение положения i-гi репера за время от предыдущего до последующего измерений;

Ь,,+1 исходное расстояние между i u

1-(-1 реперами. 2 ил. штрека 1 соответсTIIPHHH сразу после прохода смежной лавы 6 и спустя 8 мес.

Пример. Исследуют деформировынне массива I-opHI Ix пород в окрестности штрек;. 1, цоддс рживаемого в ранее рызгр1женной зоне и испытывающего вредное влияние развития (проходка лавы 6) очистных работ. До развития с>чистных работ давление в окрестности штрека 1 соответствует эквивыле1г1 ной глубине заложс ния 600 м. Г1осле отработки смежной лавы 6 давление в окрестно«1и штрекы 1 возрастет в двы раза.

)о начала отработки смежной лавы 6 с контх ра выработки (штрека 1) в кровлс 2, боковых поверхностях 3 и почве 4 проводят керновое бурение «квыжин 5 диал1етром 56 мм длиной 15 м. что с надежнои гарантией

1535985 обеспечн, d<.T охват зоны п)ед(юла гаемого влияния выработки на массив. Из отобранHhIx нри бурении кернов изготавливают образцы и испытывают их механически для определения предела прочности на сжатие и растяжение. На фиг. 2 приведен график (цоз. 7) распределения прочности на сжат:(е пород в кровле 2 штрека 1.

Затем из эквивалентных матерна.н>в Hd основе гиисоцесчаной смеси выполняют плоскун) чодс ль натурного состояния вмещаю(цих пород в масштабе 1:40. Г!рочность порол в л(одсли подбирают эквивалентной прочности нат) рных пород, полученной Ilo данным и«tlhlTclHHH образцов кернов. Моде.ib нагружак)т с тветству T давлению

)ш глхбitHo 600 м), затем 0,2 МПа. С.двикение экнивал HTHhlx чатериа.)ов фиксиру K) 1 на фо«>н,)астинки H цо разности положений ч "I()K ()lip(.геляют деформации I3 пло K()< .ти чодели. В результате анализа выявляют ,(инин, Ii,l().lh которых щ>рмальные деформации с<)<>i!!< Ixlтвук)т главным максимальным, И 11(i III).1ожс НИК) ЭТИХ ЛИНИЙ (МОДЕЛЬНЫХ

«снв,)жи11») намечак)т цоложени«натуpllblx скн(1 ни и .1, iÿ размен(ения глубинных реперов. ()lip<.toëян)т также закон раснределения д< ф )рм;(ций вдоль чоде lbHblx «скважин» и

Ъ1;>н(Ч(Ч;1.1 ttt t< СЧЕц(С Ння. Hd <>СНОВаНИИ ЭТИХ

>1;I H III I x (; >1(тол(час(цтаон() (О фа ктОРа IIOf1) i< ны 11релночагаечые распределения (сч. фи1. ", I рс>фики с (н>зициямн 8 и 9) деформации H кровле 2 щтрека 1 сразу после прохо.кдения o÷åæíîé лавы 6 (график 110 позиции (<) и с11устя 8 мес. (график Ilo позиции !t t. Г1редцолагаемое максимальное смен нис I3 нро1)лс на момент tip(>xodd лавы 6 ч и чо III Tðoêd 1 (в пересчете Hd нату ру )

10;> чч.

Поскольку более 95% числа трещин на д 1нном натурном участке имели раскрытие не более 5 мч, то в качестве по. решносill изчеp< ния из-за неоднородности сдвижеHlIH принята величина 6 мм. Иск(>дя из этогo о))рс дс«1))н> г до(>устимое число lidp реперов для уст;(но13ки в скважину как Hdoitt0(. ol дслсния максима lbtloio смещения Hd цогрешtI()(."ть измерения, 105:6= 17. 0.1нако, учитывс(я рс (1.11>H t>l<. ноз чожности раз ° I(. 1ц(. ив я I uokHx THI г lx()Hit)It>tx реперов, и. число llpltHHто равным восьчи, что обеспечит гарантированну н> точность измерения с надежи<>стью бо Ioo 95,У,,. Предполагаемые равноинтерва.)ьные 11рирашения дефорчаций OK13;IK«itны 5 н кровле 2-105 мм: 8 = 13,2 чм. Раз бивня (см. график Но позиции 8 Hd фиг. 2) величину чаксимальногo смешения на 8 отрс зков ll(> 13,2 мм, находят р;>сoтояния H

< нважинс 5, с<и>тветствукнцие раич>ыч !IpHpd4 (цснияч дсформаций л)оде>)ьной «скважины».

Точно так же определяют расстояния для максимального смещения пород 160 мм, соответствующего временному интервалу в

8 мес. После этого устанавливают в скважи5 не 5 в кровле 2 глубинные реперы с гибкими тягами на расстоянии друг от друга, принимаемом по усредненным данным обоих расчетов (для максимального смещения в

105 мм и 160 мм).

В процессе обработки смежной лавы 6 регулярно (1 раз в месяц) измеряют перемещения глубинньь реперов с оценкой Iloгрешности измерений и во измеренным вели<инам определяют относительные нормальные деформации н вдоль скважины по следукнцему соотношению: где i — порядковый номер репера в скважине.

> э0 Л1, — изменение положения 1-го репера за вречя <>г нр< дыдушего до последующего измерений;

I .),, -- исходное расстояние между i и i+ ( репера м и.

25 Таким образол<, изобретение позволяет исклк>чить риск грубой ошибки нри определении малых (квази упруги х деформаций) и максимально испо.(ьзовать возможность онре.".елс ния нс.л чругих (самы., опасных) деформаций благодаря оптимальному (гущ HHIo р и ров в этих местах

Ф(>р.чс(.1(1 ll. 3()0!>е 7i Nll>l с.пособ измерения деформаций чассива горных пород, вклк>чающий керноное буренис скважины с контура выработки, испытание механических свойс7в вмещающих Iloрод, установку H сква ки)н l iiót>HH ttlx рсперов с гибкичи тягами. измсрсние иерем ещени и реllt. ðîâ с оцеHKo é ног р IHHoc I u

40 и 3л1срений и онредсленис по изчср< иным Вс личинам оТНо<. итсльных нормальных деформаций вдоль оси скв(<жин1.1. (>7 Ill><èloè lléñ>l т 131, (то, с целью повышения точности опрс деления деформаций, неред ) (тановкой

I .лубинных реперов вы11олнян>т из эквивалент

Ht lx ч(17ериалов модель натуt)Hot î с(стл>яния вч«цсан>щих ворот с собл(оденис ч подобия моде.>и и натурного энсп< риментального у(асгbа, затем нагружают модель и онредел)1н>1 закон раси редсления деф<)рча и <и вдоль чодсли и чаксимальные счещс HHB, d глубинные р< иены устанав.ièâàþò в чатурн<>й сквакине Hа расстоянии дрх(о) друl а, сооТН<. 1ствую(цем равным при ра)цен(ям дефорЧ )ЦИИ М(>;(ЕЛИ.

1535985 иг, 1

И, г.2 ((>с1 H BHTE!Ih (> Тн.tbt>I>HI>I

Ре;tltkri>f) О (.и(ивы (Терре,1 Г!. Верес ;»русл р Л О()р> чнр

:>н;11 > ((Ч Ти;а к ff>iHiiиr н(н

В!(!М! (! !! ! »с 1:>рстн(Гии>Г> к»сии Гсти tt(> из»()рег(ниии и и> лрл IIIH»1:>f>II ЕН ((.(.Р ! f ; >(!:>5..Чослв(>, Ж:);>, Рн> 1 сл,>и н il> .:1 4 5 ! ffi >и,I«> 1>Гисl>HI>и I l > Г> .It i > иЙ л>) >Г)иtt tr «f)>iT r», I > )лГI> iii1,.) .> ириil I, I)!