Способ определения напряжений в массиве горных пород
Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение точности определения максимальных напряжений. Из выработки перпендикулярно ее оси бурят шпур. Нагревают поверхность шпура по всей его длине в течение заданного промежутка времени. В результате нагрева поверхность шпура разрушается и образуются полости. Измеряют размеры поперечных сечений полости. Выделяют сечение с наибольшим максимальным размером. Измеряют расстояние от данного сечения до устья шпура. Для выделенного сечения измеряют его максимальный и минимальный размеры. Определяют по ним максимальную и минимальную скорости разрушения породы. По полученным данным определяют величину и положение максимальных напряжений в массиве. 3 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 Е 21 С 39/00, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,131iC t!lI IH
I,, Омвкс 1 амин l
Вмвкс аймаке в м к к ввмм (2) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4494725/23-03 . (22) 14.10.88 (46) 30.09.90. Бюл. № 36 (71) Московский горный институт (72) Ю. И. Протасов и В. И. Городниченко (53) 622. 289 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1209863, кл. Е 21 С 39/00, 1984.
Авторское свидетельство СССР № 1270329, кл. Е 21 С 39/00, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯ7КЕНИЯ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу.
Цель — повышение точности определения максимальных напряжений. Из выработки
Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения напряженного состояния массива горных пород.
Цель изобретения — повышение точности определения максимальных напряжений.
Способ осуществляют следующим образом.
Из выработки перпендикулярно ее оси бурят шпур и осуществляют нагрев его поверхности по всей длине шнура в течение заданного промежутка времени, Нагрев осуществляют, например, с помощью нагревателей типа ТЭН 20 В 16/1С 110 в течение
30 мин. Нагрев поверхности шпура интен-сифицирует ее разрушение под действием тектонических и гравитационных сил. В p& зультате в массиве образуются полости, причем размеры поперечного сечения образованных полостей зависят от величины и направления главных напряжений, действующих в массиве. Измеряют размеры попереч,ных сечений полостей по длине шпура, вы-, деляют сечение с наибольшим максималь-, ным размером и измеряют расстояние от данного сечения до устья шпура. Данное рас„„SU„„159611О Д1
2 перпендикулярно ее оси бурят шнур. Нагревают поверхность шпура по всей его длине в течение заданного промежутка времени.
В результате нагрева поверхность шлура разрушается и образуются полости. Измеряют размеры поперечных сечений полости.
Выделяют сечение с наибольшим максимальным размером. Измеряют расстояние от данного сечения до устья шнура. Для выделенного сечения измеряют его максимальный и минимальный размерь.. Определяют по иим
:максимальную и минимальную скорости разрушения породы. По получеииым данным определяют величину и положение максимальных напряжений в массиве. 3 табл. стояние соответствует положению максимальных напряжений в массиве.
Для выделенного поперечного сечения полости измеряют его максимальный и минимальный размеры, по которым, с учетом времени нагрева, определяют максимальную о„,„, и минимальную u„„„, скорости разрушения породы в направлениях действия MHKсимального и минимального напряжений..
Скорости разрушения определяют по формулам где l„,„„ l„„„— соответственно максимальный и минимальный размеры поперечного сечения полости;
1 — время нагрева поверхности шп ур са.
Скорости разрушения породы связаны с величинами действующих напряжений зависимостью
1596110 д макс омакс =7Н ом ин (3) Таблица 1
Номер сечения
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Размер поперечного сечения, мм
Максимальный
1 иакс
Минимальный
1 цци
54 65 84 84 80 80 78 78 78
48 50 54 54 53 53 53 53 53
Таблица 2
Номер сечения
2 3 4 5 6 7 8
Скорость разрушения породы мм/ч
Максимальная ат а вакс
Iä4íèìàëüная нин
10 21 -40 40 36 36 34 34 34
4 6 10 10 . 9 9 9 9 9
Таблица 3
I I
1, 2 3 4 5 6 7 8 9
Номер сечения
Величина максимальных напряжений, 1Ка 22,5 31,5 36 36 36 36 34 34 34 где о, и а„,„„ — соответственно значения максимального и минималь-; ного действующего напряжения.
В случае, когда максимальное напряжение определяется действием тектонических сил, а минимальное — действием гравитационных снл (ока„=уН, где у — плотность пород, Н вЂ” глубина залегания выработки), данный способ позволяет определить величину максимальных напряжений
По значениям размеров поперечного сечения и времени нагрева t=30 мин определили скорость разрушения породы по формулам (1).
Величина напряжения от действия rpa. витационных сил равна о=уН, где 7 — плотность пород, для апатито-нефелиновых пород — у=3,0 10 н/м, Н вЂ” глубина залегания исследуемого массива пород, для рассматриваемого случая Н=ЗОО м.
Таким образом, напряжения от действия гравитационных сил в исследуемом массиве
Пример, На руднике на горизонте+460 м из штрека пробурен шпур диаметром 44 мм. на глубину 3 м, равную ширине выработки.
Нагрев горной породы в шпуре осуществлен
5 ïîñðåäñòâîì нагревателей типа ТЭН 20 В16/ /1С 110, расположенных по длине шнура, в течение 30 мин. После нагрева измеряли размеры каждого поперечного сечения, расположенного по глубине шпура через ка>кдые 20 см с последующим определением максимального и минимального размеров поперечного сечения. Результаты измерений при;ведены в табл. 1.
Результаты определения. v приведены в табл. 2. горных пород равны а„„„=З 104 3"10 =
=9,0 МПа.
Д5
Величина максимальных напряжений определена из соотношения (3). . Результаты вычислений максимальных .-напряжений приведены в табл; 3.
l5961I0
Из табл. 3 следует, что максимальные напряжения действуют на глубине 60—
120 см между сечениями 3 — 6. л Формула изобретения
Данный способ позволяет повысить тЖ= ность определения напряжений в массиве за счет образования полостей разрушения более правильной формы.
Способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий бу1>ение шпура, образование в массиве полостей 1ту гем разрушения поверхности шнура и измерение максимального и мшеимального размеров поперечного сечения образованных поостей,. отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения максимальных напряжений, разрушение поверхности шпура производят путем ее нагрева по всей длине шнура в течение заданного промежутка времени, выделяют сечение с наибольшим максимальным размером, определяют для него максимальную и минимальную скорости разрушения породы, измеряют расстояниЕ от данного сечения до устья шпура и определяют величину и положение максима пьных йапряжений в массиве по полученным данным.
Составитель К. Лыков
Редактор М. Недолуженко Техред А. Кравчук Корректор С. Черни
Заказ 2899 Тираж 389 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат сПатенг», r. Ужгород, ул. Гагарина, 10!
