Способ определения параметров массива вокруг горной выработки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8 21 С 39/О БРЕТЕ ИСАН К АВТОРСКОМУ ДЕТЕЛЬС технический ина и А.В.Тк ство СССР00, 1988.ство СССР .00, 1988.ЕНИЯ ПАРАМЕТГОРНОЙ ВЫРА рному делу я параметрных выра л Мф 1 ю авек вен-, СО. мо-лаивающегося ственно отсланой выработки мерно распрещей на модель ение сиды тяжести ность материала по с);ы кр и кН ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(54) СПОСОБ ОПРЕДЕ РОВ МАССИВА ВОКР БОТКИ Изобретение относится к и предназначено для определ ро зоны расслоения кровли бото к.. Цель изобретения - снизить трудоем. кость способа при определении параметров расслоившегося массива горной выработки,Сущность способа заключается в следуютем. Участок расслоившейся кровли горной выработки можно приближенно рассматривать как пластинку, жестко за щечленную по всему контуру и нагруженную равномерно распределенной нагрузкой в Фиде собственного веса. Поэтому и модель-пластинку необходимо изготавливать с срблюдением условий жесткого защемления по контуру. Произведение максимального статического прогиба модели 9 Чм на квЭдрат резонансной частоты колебаний отслаивающегося слоя горной выработки С выражается следующим соотношением Я 21802(57) Использование: определение параметров расслоений в кровле горной выработки. Сущность изобретения: в кровле горной выработки возбуждают изгибные упругие колебания. Измеряют резонансную частоту колебаний и их амплитуду. Устанавливают границы и форму расслоения. Из материала слоя изготавливают модель в виде пластины с формой подобной форме расслоения. Нагружают модель распределенной равномерно нагрузкой, Измеряют величину максимального прогиба, По полученным значениям прогиба, частоте колебаний слоя и их упругим параметрам определяют толщину отслоившегося слоя. 1 з.п.ф-лы. 2 4 Л Ес 1 Ям Нс Чмц2 2,2В 4 Ем 1 И 2 НЗ У 4 -где К - коэффициент пропорциональности, . зависящий от формы зоны расслоения;й - коэффициент подобия формы зоны расслоения и модели-пластинки;Ес. Ем - модули упругости соответст но материала отслаивающегося слоя и дели-пластинки (МПа);/4 с /с м" коэффициенты Пуассона соответственно материала отсслоя и модели-пластинки;Нс, Нм - толщины соответивающегося слоя кровли гори модели-пластинки (см);цм - интенсивность равноделенной нагрузки, действую (кН /см );9 - ускор (см/у- плот род ов 1802118, 0,5(1+ К =1,6 где Кф.кв. = 8 - коэффициент формы квадрата,2К,.= 4(а/в + в/а) - коэффициент формы прямоугольника (а, в- длины сторон прямоугольника);для расслоений с ф ли экой к.элормойб ипсу,Из этого выражения определяется скрытаятолщина слоя расслаивающейся кровли горной выработки с 1 - р,9 м 9 Если модель-пластинка выполнена из пора ДЫ СЛОЯ (Ем - ЕсИ м =ф с ), то Для подсчета величины коэффици пропорциональности К, входящего в фо лы (2) и (3), можно использовать фор приведенные в авт,св, % 1643714, а имдля расслоений с формой, близк прямоугольнику,1618, о,( -кф,квкф) (5 Кф,кр. - 2 л- коэффициент формы круга:Кф - (а/в + в/а) - коэффициент формы . эллипса(а, в - размеры осей эллипса),Таким образом, если для отслаивающегося слоя кровли горной выработки экспериментально определить форму зоны расслоения. резонансную частоту изгибных колебаний, значения модуля упругости Ес и коэффициента Пуассона тс, а для пластинки- модели- максимальный статический прогиб 9/м от некоторой заданной равномерно рас-.пределенной нагрузки.рм и значения величин Ем и /см, то по формулам (2) и (3) с учетом напряжений (4) и (5) найдем открытую толщину отслаивающегося слоя,Если породы, слагающие кррвлю горной выработки, обладают анизотропией, то модель целесообразно выполнить непосредственно из материала слоя, ориентируя ее подобно зоне расслоения, с целью соблюдения физического подобия. При этом скрытую толщину слоя находят по формуле (3). Если породы, слагающие кровлю горной выработки, обладают изотропными свойствами, то модель-пластинку можно изготавливать из любого изотропного материала,При этом скрытую толщину слоя находят поформуле (2),Способ осуществляется следующим об 5 разом,) В кровле контролируемой горной выработки возбуждают упругие колебания путемнанесения механического удара и измеряютчастоту этих колебаний. На участке, где рас 10 положено расслоение будут иметь место изгибные колебания, частота и амплитудакоторых значительно отличается от соответствующих параметров колебаний кровли научастке; не имеющем расслоения, По дан 15 ным признакам устанавливают границу зоны расслоения, определяют его форму иизмеряют резонансную частоту изгибныхколебаний.Затем из материала контролируемого20 участка кровли изготавливают модель-пластинку, форма которой в плане подобна форме зоны расслоений и подобно расположена.На этой пластинке моделируют жесткое защемление ее краев и нагружают некоторой5 равномерной нагрузкой, вызывающей в пластинкеупругие прогибы. Измеряют величинумаксимального прогиба, например, с помощью прогибомера индикаторного типа.Скрытую толщину отслоившегося слоя под 30 считывают с учетом полученных экспериментальных данных по формуле (3),Для кровли из изотропного материаламодель-пластинку изготавливают из любогоизотропного материала. а скрытую толщину35 отслоившегося слоя подсчитывают по формуле (2).П р и м е р. Определить толщину отслоившегося слоя в гипсовой горной выработке(ус = 203 г/смз = 0,00023 кН/смз). После40 проведения виброакустических исследований была установлена зона расслоениякровли, форма которой оказалась близка кпрямоугольнику со сторонами ас х в, = 6 х11,93 м (ас - 11,58 м ), и основная частота45 колебаний слоя 1 с = 49,5 Гц. Из материалапотолочены этой же выработки была изготовлена пластинка толщиной 0,6 см и размером в плане а х в - 42 х 81,5 см (ам х вм = 40х 19,5 см (К - 15). Припуск по одному санти 50 метру в каждую сторону был сделан дляобеспечения условий жесткого защемления.На специально изготовленном устройствебыло создано условие жесткого защемления краев. пластинки (прижатие верхней55 прижимной планки к пластинке и станинеустройства осуществлялось с помощьюструбцин), ПлаСтинка была нагружена чугунной дробью интенсивностью о = 0,04кН/см (боковая поверхность нагружающе- г1802118 го устройства представляла собой кожух из жести). Измерение прогиба производилось с помощью индикатора часового типа, установленного под средней точкой пластины. Максимальный прогиб пластинки от заданной нагрузки составил Я -0,066 см,Подсчитаем значение коэффициента К, входящего в выражение (3) по формуле (4) Формула изобретения 1. Способ определения параметров массива вокруг горной выработки, включающий опре деление физико-механических свойств пород,иэготовление модели контролируемого участка массива с соблюдением условий геометрического подобия, нагружение модели распределенной нагрузкой и измерение деформаций модели, 10 по которым определяют параметры массивавокруг горной выработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью понижения трудоемкости определения параметров расслоившегося массива, предвйительно определяют форму зоны рас слоения в кровле выработки и резонансную частоту изгибных колебаний слоя путем проведения виброакустических измерений, модель изготавливают из породы слоя в виде жестко защемленной по контуру пластины, в 20 качестве деформаций модели измеряют величину максимального прогиба пластины и по полученным данным определяют глубину расслоения.2. Способ поп.1, отлича ющийся тем, 25 что в случае изотропных пород слоя модельизготавливают из любого упругого изотропного материала; Кф - 4(4/7,95+ 7,95/4) = 9,963;К =1,618() =1,543. Подставляя это значение и экспериментальные данные в формулу (3) получим Нс =2 Л 15 495= 16,29 см Таким образом, использование предлагаемого. способа уменьшает .трудоемкость оенки скрытой толщины отслоившегося слоя кровли горной выработки,Составитель В. КоробкоТехред М;Моргентал Корректор Н.Слободяник Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 837 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5