Способ определения напряженного состояния горного массива

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК йоСОМ ВИПаствГ зд р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт. горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Авторское свидетельство СССР У 711287, кл. Е 21 С 39/00, 974.Ямщиков В.С.Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М., 1982, с.127-129. (54)(57) 1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГО МАССИВА, включающий определение суммарных деформаций скважины, пробуренной на исследуемом участке, по которым судят о величине напряжений в масси,801214925 Аб 1) 4 Е 2 С 39/00,ве, отличающийся тем,что, с целью повышения производительности за счет снижения трудоемкости измерений, деформации скважи ны определяют по величине .деформаций восстановления исходной формы цилиндра, установленного в скважине и выполненного из сплава с эффектом памяти формы при его нагреве до температуры обратного мартенситного превращения. 2. Способ по и,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что деформации восстановления исходной формы цилиндраопределяют при помощи установки цилиндра в камеру высокого давления,заполненную жидкостью, и определения объема вытесненной жидкости после нагревания цилиндра, 121 с 925510 15 2 б 25 ЭО 35 40 5 С55 П р и м е р. При подготовке нового горизонта 740 м на месторождении, бурые угли которого являются удароопасными, при проведений подгоИзобретение относится к способамисследования напряженно-деформирован.ного состояния массива горных пород и может быть использовано для определения степени удароопасности горного массива, для прогноза внезапных выбросов угля., породы и газа, для определения нагрузки на крепь горных выработок, для определения напряженного состояния различных сооружений и объектов, эксплуатирующихся в сложных условиях (например под водой, в агрессивных средах и т.д.), а также для определения напряженного состояния космических тел и планет.Целью изобретения является повышение производительности за счет снижения трудоемкости измерений.Способ осуществляют следующимобразом.В скважину назаданную глубину помещают цилиндр, диаметр которого равен диаметру скважичы, выполненный из сплава, обладающего свойством запоминания формы, например сплава системы Соп-А 1 или Сп-йп-Яп, извлекают его в процессе проведения выработки или выемки полезного ископаемого или при выбуривании места установки керновой коронкой, помещают в камеру высокого давления и заполняют ее оставшийся объем рабочей жидкостью, нагревают цилиндр до температуры, при которой он принимает исходную форму до получения деформации в скважине, и по объему вытесненной рабочей жидкости из камеры высокого давления по показаниям манометров определяют средние напряжеб;о. ония2,. действующие в горном массиве. Можно также определять направление действия максимальных напряжений б, . Для этого цилиндр из сплава, обладающего свойством запоминания формы, извлекают из горного массива не изменяя его ориентации в пространстве, а затем устанавливают направление действчя максимальных напряжений б которые будут перпендикулярны поверхностям цилиндра, получившим наибольшие деформации о товительных выработок по углю соглас но предложенного способа определяли напряженное состояние и направление действия максимальных напряжений для прави,льной ориентации выработок относительно них. Мощность буроугольного пласта "В" месторождения 15-17 м, мощность вынимаемого слоя 2,4-2,7 м,оугол падения 17-26 , предел прочности угля на сжатие 10-12 МПа. В забое выработки, проходимой по первому удароопасному угольному слою, были пробурены три скажнны диаметром 43 мм и длиной 3,5 м и в них на глубинах 15-2,5-3,5 м .установлены по три цилиндра длиной 20 см, диаметром 42,5 мм иэ сплава Сы-Еп-Яп, обладающего свойством запоминания форма. Через 3 сут после воздействия на них горного давления и по мере проходки выработок они были извлечены. Наибольшую деформацию получили цилиндры, находившиеся в скважинах на глубине 2,5 м, что соответствовало расположению зоны максимума опорного давления. По ориентации максимальных деформаций цилиндров было установлено направление действия максимальных напряжений в угольном пласте. Затем три цилиндра, получившие максимальную деформацию 1 иэвлеченные с глубины 2,5 м, по отдельности были помещены .в камеру высокого давления, оставшийся объем заполнялся рабочей жидкостью, цилиндры путем пропускания по ним электрического тока нагревали до темопературы бО С, при которой они принимали исходную форму до получения деформации в скважине, По объему вытесненной рабочей жидкости из камеры высокого давления по показаниям манометров определяли средние напряжения в угольном пласте, которые составили соответственно 21,1; 20,8 20,3 МПа. Усреднив эти значения, по- лучим 20,7 МПа. В нетронутом горными работами массиве эта величина соответственно равна 92 МПа. Отсюда следует, что на глубине 2,5 и впереди забоя проводимой по углю выработки существует коэффициент концентрации напряжений, равный 2,2.Зная глубину, на которой действуют наибольшие средние напряжения и коэффициент концентрации напряжений взоне опорного давления подготовительной выработки, можно установить1214925 Составитель Г.АлексееваРедактор Н.Горват Техред М.Пароцай Корректор С,щекмар 1 еаказ 894/47 Тираж 470 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгороде ул,Проектная, 4 степень удароопасности участка пласте "Вн земеле место 1 степень носуществить в этом месте меры борьбыс динамическими явлениями. Кроме того, по известному направлению действия максимальных напряжений, подготовительная выработка была сориентирована относительно них таким образом, что концентрация напряженийв зоне опорного давления при ее проходке была минимальной, а следова"тельно, снизилась и степень удароопасности с 1 категории (опаснор)до Ш категорйи (неопасной),