Способ измерения напряжений в горных породах

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОп бл икова но 15.11.82. Бюллетень42 пв делам изобретений. и открытийДата опубликования описания 25.11.82(72) Автор изобретения г 3 ( Г. И. Кулаков Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ1Изобретение 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 фото- упругого 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. 2Указанная цель достигается тем, чтоодновременно с кольцевым тензометромв торце измерительной скважины устанавливают кольцевой фотоупругий датчик напряжений, и после бурения центральной5 скважины в нее помещают силовой элемент,которым кратковременно воздействуют настенки центральной скважины, по показаниям измерительных устройств определяютупругие постоянные породы, затем силовой,о элемент убирают и по изменению показаний измерительных устройств судят обостаточных деформациях в породе и ее кон-станте пластичности,Способ осуществляют следующим образом.5 Из выработки бурят скважину 1 назаданную глубину, и ее забою 2 с помощьюспециальной коронки придают плоскую форму. На плоский забой 2 наклеивают кольцевое измерительное устройство 3, выполненное, например, в виде кольцевого фото)(пругого тензометра. Одновременно в торцескважины устанавливают дополнительноеизмерительное устройс во 5, выполненное,например, в виде кольцевого фотоупругого датчика. Последний приклеивается к973840 Формула изобретения 1 г Составитель Л. Ь Техред И. Верес Тираж 623Государственного комлам изобретений и оква, Ж - 35, Раушска Патент, г. Ужгород,езки Редактор Н.ПвыдкаяЗаказ 8251/40ВНИИПпо13035, МФилиал ППП Корректор А. ФеренПодписноетета СССРкрытийнаб д 4/5л. 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 вн принимается измерительными устройствами 3 и 5. Отсчеты по ним могут быть сгользованы для определения полных напряжений в породе (вычисления выполняются по соответствующим формулам механики твердого деформируемого тела или по экспе 1)иментально построенным номограммам 1. 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 цент 1)альной 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 пластичности.В дальнейшем по изменению показаний измерительных устройств 3 и 5 судят о приросте напряжений 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 сравнению с определением по кернам, соответственно повышается точность определения напряжений.Использование описанного способапозволяет повысить точность измерения напряжений в горных породах при решении О вопросов управления горным давлением нагорнодобывающих предприятиях, в частности позволяет более обоснованно рассчитывать нагрузки на крепи, размеры целиков и другие параметры систем разработок. Способ измерения напряжений в горныхпородах, включающий бурение измеритель 20 ной скважины, установку на ее плоскомзабое кольцевого фотоупругого тензометраи бурение через осевое отверстие последнего центральной скважины, отличающийсятем, что, с целью повышения точности измерений, одновременно с кольцевым тензометром в торце измерительной скважины устанавливают кольцевой фотоупругий датчикнапряжений, и после бурения центральнойскважины в нее помещают силовой элемент,которым кратковременно воздействуют настенки центральной скважины, по показаниям измерительных устройств определяютупругие постоянные породы, затем силовойэлемент убирают и по изменению показаний измерительных устройств судят обостаточных деформациях в породе и ее35 константе пластичности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР356402, Е 2 С 39/00,2. Вдох Н. П., Сашурин А. Д. Методыизмерения напряжений в крепких горныхпородах. - В кн.: Измерение напряженийв массиве горных пород. Новосибирск,1968, стр. 88 - 90 (прототип).