Способ определения напряжений в массиве горных соляных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 9) .Я,ц 5 Е 21 С 39/00 П ИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ ряженки в мас, Использоваь изобретения: олняют в маса в качестве ьзуют породу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 972094, кл. Е 21 С 39/00, 1981,Техника экспериментального определения напряжений в осадочных породах, подред. Е,И.Шемякина, Новосибирск, Наука,1975, с. 150,Изобретение относится к горному делу, а именно к способам определения напряжений в массиве горных соляных пород,Известен способ определения напряжений в массиве горных пород, включающий бурение скважин, установку скважинных деформометров или наклейку измерительных деформометров на забой скважины и последующее керновое бурение с обуриванием части пород вокругдеформометров (см. Техника экспериментального определения напряжений в осадочных породах, под ред, д,т.н. Е.И.Шемякина, Наука, Новосибирск, 1975, 150 с),Для обуривания части пород вокруг деформометров необходимо применять специальные буровые станки, использование которых в действующих забоях горных выработок усложняется из-за работы забойного оборудования, Недостатком способа является сложность его выполнения,Известен способ, принятый в качестве прототипа, определения напряжений в массиве горных соляных пород, включающий 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕИЙ В МАССИВЕ ГОРНЫХ СОЛЯНЫХ ПООД 57) Способ определения нап сиве горных соляных пород ние; в горном деле. Сущност камеру для растворения вып сиве горных соляных пород растворяемой породы испол стенок камеры . 1 ил. растворение породы в камере в определенном объеме растворителя, измерение объема усадки, сравнение его с эта.1 онными значениями и определение напряжений в массиве по тарировочным зависимостям (авт.св, ч. 972094, кл. Е 21 С 39/00, 1982),К недостаткам этого способа необходи- а мо отнести сложность его осуществления и снизкую точность определения напряжений. О Сложность его осуществления заключается в том, что он предусматривает изготовление образцов заданного объема, Операция эта сложная и в шахтных условиях практически неосуществима. Второй недостато.; проис ф СЛ ходит из того, что в процессе изготовления образца нарушается плотность соляного компонента, и усадка в этом случае не будет соответствовать плотности исследуемого массива. Анализ плотности показывает, что погрешность определения напряжений в этом случае может достигать 20%.Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса определения напряжений в массиве.Поставленная цель достигается тем, что камеру выполняют в массиве горных соляных пород, а в качестве растворяемой породы берут породу стенок камеры,Осуществление способа поясняется чертежом.На чертеже изображены камера 1, пробка 2 с отверстием, в которое вставлена стеклянная трубка 3 с градуировкой, растворитель 4, мешалка 5 и горная порода 6.Способ осуществляют следующим образом.На исследуемом участке соляной горной породы 6 делают камеру 1, объем которой заранее известен и постоянен. Для этого бурят шпур или скважину заданных длины и диаметра, Затем устье камеры перекрывают герметично пробкой 2 с вставленной в ее отверстие стеклянной трубкой 3 с градуировкой. Через трубку 3 камеру 1 заполняют растворителем, объем которого постоянен, и уровень раствора контролируют по делениям трубки 3, По мере растворения стенок камеры 1, вследствие усадки породы при растворении, уровень раствора в трубке 3 изменяется, пока не наступит его насыщение исследуемой породой, К моменту насыщения уровень раствора в трубке 3 равен 1 ъ Этот уровень меньше начального уровня 1, соответствующего началу растворения, объем усадки Чу при этом определяют по известной формуле Л =(1 о- И) Лб4 где б - внутренний диаметр стеклянной трубки.Полученное значение Лсравнивают с известным эталонным значениемЬ, и по калибровочной характеристике определяют значение напряжения, действующего в массиве,Сущность способа заключается в том, что соляные породы относятся к упруго-пластическим, и увеличение напряжений в породе вызывает увеличение пластической деформации, которая трансформируется в увеличение плотности соляного компонента породы, Зависимость усадки соляного компонента от его напряженностии плотности удовлетворительно описывается уравнениема сЪ где о и оЬ - напряжение.в породе исследуемого и калибровочного массива, н/м,Л 1 и Ьо - объем усадки породы исследуемого и калибровочного массивов, мз;5 а - масса растворенной породы, кг;Е - модуль упругости соляного компонента породы, н/м;р - плотность соляного компонента породы калибровочного массива, н/м .з10 Далее, при заполнении камеры, выполненной в исследуемой породе, известным ипостоянным объемом растворителя на момент полного насыщения раствора, мы будем иметь всегда постоянную и известную15 массу раствора и его плотность, поскольку визвестном объеме растворителя может раствориться при заданных условиях известнаямасса породы, Таким образом, контролируяобъем породы посредством контроля изме 20 нения объема раствора через трубку 3 с делениями (разницу между начальным иконечным уровнями раствора, мы получаемхарактеристику, отражающую объем растворенной породы, находящейся в опреде 25 ленном напряженном состоянии, Очевидно,что при этом исключается влияние нерастворимого остатка,Осуществление способа покажем напримере определения напряжений в породе30 межкамерного целика калийного пластаКр.П Верхнекамского месторождения нарасстоянии 1,5 м от обнажения.Предварительно в лабораторных условиях в соответствии с формулой (2) была35 построена калибровочная характеристикаспособа в координатах "напряжение-усадка" для этих пород. При этом были принятыследующие постоянные величины: объемрастворителя 3 10 м; объем камеры 1 был40 меньше на величину объема стекляннойтрубки 3 объем которой составлял2,84 10 м (28,4 см ), Это предопределило объем камеры 4, который составляет2,716 10 м (271,6 см ), Затем в целике45 бурили шпур диаметром 42 мм с неоольшимтехнологическим наклоном к горизонту(дляисключения пролива растворителя в нашихопытах угол наклона составлял 10), В шпурвводились латунная трубка 3 внутренним50 диаметром 5 мм с градуированным стеклянным наконечником, которую устанавливалигерметично с помощью пробки 2 (резиноваяпробка с пластилиновой замазкой). Предварительно в камеру 4 ввели мешалку 5 в виде55 латунной крыльчатки на тонкой проволоке,конец которой через стеклянную трубку вывели наружу. Через трубку 3 в камеру 1 заливали растворитель 4 ( водопроводнаявода при температуре шахтной окружаю1767175 ставитель А.Я рагинхред М.Моргентал едактор Т,Федото Корректор З.Салко каз 3533 ВНИИП Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ГКНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 щей среды 18 С). Поскольку растворение соляного компонента происходит сразу же после контакта с растворителем, нулевое положение уровня растворителя определяли предварительно на модели из нераство римой породы (мраморный блок), в котором изготавливали аналогичную камеру, В процессе растворения породы стенок камеры 1 раствор перемешивали мешалкой для исключения преждевременной стабилизации, 10 Растворение до полного насыщения, как правило, продолжается не менее 1,2 с. Измеренная по градуированной трубке усадка составила Ь 1 = 1,38 10 м, чему по калибровочной характеристике соответствует на пряжение о 1 = 75 МПа. В нетронутом массиве и в массиве вне зоны влияния очистных работ напряжение оо = 38 МПа,Формула изобретения Способ определения напряжений в массиве горных соляных пород, включающий растворение породы в камере в определенном объеме растворителя, измерение объема усадки, сравнение его с эталонными значениями и опоеделение напряжений в массиве по тарировочным зависимостям, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса определения напряжений в массиве, камеру выполняют в массиве горных соляных пород, а в качестве растворяемой породы берут породу стенок камеры.