Способ определения состояния горного массива

(46) 15.10.83. Бюл. М (72) В. ф. Андрушко 8Е. И. Кольчик ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1. Руководство по измерению напряжений в угольном массиве скважинными гидравлическими датчиками. Новосибирск, 1969, с. 56.2. Инструкция по определению прирашения напряжений с помощью фотоупругих датчиков. Свердловск, 977, с. 44 (прототип).(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА, основанный на измерении напряжений и включаюший бурение скважины, заполнение ее твердеюшим материалом и установку в скважину датчиков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, после установки датчиков в скважине создают давление, равное давлению, создаваемому весом пород на данной глубине, которое поддерживают постоянным до затвердевания материала, при этом скважину заполняют твердеющим материалом на глубину, достаточную для ликвидации зоны неунругих деформаций в месте установки датчика.1Изобретение относится к горному делу ипредназначено для исследования состояниямассива горных пород при ведении горныхработ.Известен способ определения состояния горного массива, основанный на измерении напряжений и включающий бурениескважины и установку в нее датчика напряжений 1.Недостаток способа заключается в низкой точности определения напряжений в массиве.Известен способ определения состояниягорного массива, основанный на измерениинапряжений и включающий бурение скважины, ее заполнение твердеющим материаломи установку в скважину датчиков 2.Недостатком известного способа является низкая точность определения напряжений, связанная с тем, что при измеренияхне учитывается влияние зоны неупругих деформаций вокруг скважины,Цель изобретения - повышение точности измерений.Указанная цель достигается тем, что согласно способу, основанному на измерениинапряжений и включающему бурение скважины, заполнение ее твердеющим материалом и установку в скважину датчиков, послеустановки датчиков в скважине создают давление, равное давлению, создаваемому весомпород на данной глубине, которое поддерживают постоянным до затвердевания материала, при этом скважину заполняют твердеющим материалом на глубину, достаточнуюдля ликвидации зоны неупругих деформацийв месте установки датчика.На фиг. 1 представлена схема установкидатчика в скважине; на фиг. 2 - схема заполнения скважины твердеющим материалом.Предлагаемый способ определения напряжений в горном массиве заключается в том,что в горном массиве бурят скважину 1, ко.торую частично заполняют твердеющим ма.териалом 2 (фиг. 1). Материал 2 можетбыть изготовлен из смеси песок-цемент-вода.Твердеющий материал 2 должен после затвердевания иметь прочность и упругость, равные горному массиву, в котором производится определение изменения напряжений.После заполнения части скважины 1 твердеющим материалом 2 производят досылкудатчика 3 в скважину 1 (в качестве примера установки датчика 3 в скважине 1 принят гидравлический датчик). Досылку датчика 3 осуществляют досылочным устройством 4. При этом датчик 3 вдавливают втвердеющий материал 2. Перед досылкой вскважину 1 датчик 3 соединяют металлической трубкой 5 с манометром 6 и заполняютдатчик 3 и трубку 5 жидкостью (маслом). О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2После вдавливания датчика 3 в твердеющий материал 2 досылочное устройство 4 извлекают и вводят в скважину 1 металлическую трубку 7, заполненную твердеющим материалом 2 (фиг. 2) . С помощью поршня 8 твердеющий материал 2 выдавливают в скважину 1. По мере выдавливания твердеющего материала 2 в скважину 1 производят извлечение трубы 7 из скважины 1. Причем скорость извлечения трубы 7 из скважины 1 не должна превышать скорость движения поршня 8 относительно устья скважины 1.После заполнения скважины 1 твердеющим материалом на необходимую глубину, к устью скважины 1 подсоединяют высоко- напорный насос и создают давление в скважине 1, равное давлению создаваемому весом горных пород на глубине производства замера напряжений (равному У Н, где 3 объемная плотность; Н - глубина производства замера напряжений). Давление в скважине 1 поддерживают насосом до затвердевания материала 2, Вместо насоса создание необходимого давления в скважине 1 можно осуществить с помощью напрягающего цемента, который помещают в скважину 1 в качестве твердеющего материала 2,В результате создания давления в скважине 1, равного) Н, в горном массиве, заключенном в зоне неупругих деформаций 9, происходит восстановление напряжений до величины, равной напряжениям нетронутого массива, и зона неупругих деформаций ликвидируется.В результате создания давления (равного 3 Н) в скважине 1 в гидросистеме датчика 3 происходит возрастание давления до ЬН,После затвердения материала 2 можно приступать к замеру изменений напряжения в горном массиве. При этом любые изменения напряжений в горном массиве фиксируются датчиком 3. Увеличение (уменьшение) напряжений в горном массиве приводит к увеличению (уменьшению) давления в гидросистеме датчика 3, что может быть зафиксировано с помощью манометра 6.Использование предлагаемого способа измерения напряжений в горном массиве позволяет повысить точность замера напряжений путем устранения влияния зоны неупругих деформаций, что дает возможность более точно оценивать зоны предельных состояний горного массива при прогнозировании формирования выбросоопасных ситуаций при ведении горных работ. Точное определение выбросоопасной зоны позволяет своевременно применять мероприятия по предотвращению газодинамических явлений, что ликвидирует затраты на устранение последствий внезапных выбросов в среднем на 10 - 15 тыс. руб. на один выброс.1048117 2 А. Зимокосо 11303Филиал Редактор С. ЛисинаЗаказ 7884/36ВН Составитель К. ЛТехред И. Верес Тираж 603 ИПИ Государственного ком по делам изобретений и оМосква, Ж - 35, Раушска ППП Патент, г. Ужгород,ыксвКорректоПодписно итета СССР ткрытий я наб., д. 4/5 ул. Проектная