Способ определения напряженно-деформированного состояния закладочного массива

ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 896240(53)М. Кл,Е 21 С 39/00 ЬаударстванныЯ квинтет СССР ао делам нмбрвтеннЯ и открытиЯ(72) Авторы изобретения Норильский ордена Ленина и ордена Трудового .ого Знаменигорно-металлургическийкомбинат им. А. П. Завенягина(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА Изобретение относится к горному делуи может быть использовано при подземной разработке месторождений полезных ископаемых с поддержанием налегающих пород твердеющей закладкой,Известны способы определения абсо% лютных напряжений в поддерживающих массивах с помощью закладочных датчиков давления или .деформаций) упруго-пласти ческих сред, по поведению которых судят10 о характере работы реального массива(1Известен также способ определения напряженно-деформированного состояния закладочного массива, включающий механическое нагружение образца исследуемого массива и составление эталонной зависи. мости его, характеристик.от действующих нагрузок 21.Недостатком известного способа является низкая достоверность данных при распространении результатов испытаний образца, полученных прн его плоском нагруженви на массив испытывающий обьемную нагрузку, Кроме того, известным, способом можно получать информацию для определенной точки только один раз, что делает невозможным использование его в системах непрерывного контроля напряженно-деформироввнного состояния массивов при очработке удароопасных месторождений.Цель изобретения - повышение достоверности информации о состоянии закладочного массива н обеспечение непрерыв. ности контроля за ним.Поставленная цель достигается тем, что :определяют влажность н пористость образца со свойствами, идентичными свойствам .закладочного массива, определяют его исходную пложость, после чего выявляют эталонную зависимость изменения этих характеристик при обьемном сжатии образца в режиме дейс)вующих на массив нагрузок до полного уплотнения образца затем измеряют плотность и)влажность непосредственно в нагруженном массиве, определяют рвсче тным путем его пористость, сравнивают эти хвракте йМ 24 дристики с эталонными зависимостями и по их изменениям судят о напряженно- деформированном состоянии закладочного массива, при этом прогноз дальнейшей несущей способности поддерживающего закладочного массива осуществляют по его остаточной фактической пористости.Причем измерения в массиве плотнос ти и влажности в одних и тех же точках производят радиоизотопными приборами, 10 а определение напряженно-деформированного состояния закладочного массива проводят по трем взаимно перпендикулярным направлениям,13Способ определения напряженно-деформированного состояния закладочного маосива осуществляют следующим образом.Берут образец с начальными свойствами изучаемого закладочного массива 20 (выбуривают его из незагруженного маосива после окончания его формирования и набора им нормативной прочности или изготовляют его в лабораторных условиях по известному рецепту применяемой И закладки), определяют начальные характеристики пористости, влажности и плотности, затем помещают его в обойму, и нагружают образец при объемном сжатии нагрузкой, превышающей в 3-10 раз З 0 предел его структурной прочности до полного уплотнения образца при данном режиме нагрузки, получая при этом эталонные зависимости изменения характеристик пористости, влажности и плотности З от нагрузки. Затем в исследуемом нагруженном массиве бурят скважины по трем взаимно перпендикулярным направлениям, путем их зондирования (каротажа) определяют характеристики плотности и влажности по показаниям приборов и по их значениям вычисляют фактичеокую пористость. Измерение характеристик плотности и влажности производят радиоизотопными4 приборами (например, с помощью глубинного гамма-плотномера ГГП и нейтронно; го измерителя влажности НИВ) через заданные интервалы времени в одних и тех же точках массива и регистрируют волу- ф 0 ченные данные дистанционно в общей системе непрерывного контроля за напряжен- нЬ-деформируемым состоянием обрабаты - ваемого участка месторождения. Для характеристики объемного поля напряжений фф закладочный массив опробуют по трем взаимно перпендикулярным направлениям, Последующие определения характеристик плотности, пористости и влажности проводят в тех же точках массива.Сопоставляют результаты определенийплотности, пористости и влажности закладочного массива с эталонными графиками деформирования образца и судят о напряженно- деформированном состоянии маосива по изменению характеристик пористости, влажности и плотности, При этомпо остаточной фактической пористостиосуществляют прогноз дальнейшей несущей способности поддерживающего закладочного массива,По технологическим журналам опреде-,ляют состав (рецепт) закладочной смеси,уложенной в выработанное пространство.В лабораторных условиях изготавливаютсерию образцов- близнецов закладкиидентичного состава с хранением их донабора нормативной прочности, Определяют начальные характеристики состояниязакладки: плотность, влажность, пористо"сть и контрольную характеристику прочности. Эти работы могут быть выполнены на образцы-керны, выбуренных из закладочного массива на момент, предшествующий начальному учету состояния закладки.После этого производят испытания образцов. Зля этого задается режим пригрузки образцов по ступеням; соответствующим кратному увеличению отношения действующей нагрузки к нормативной прочности закладки (например, Ро = ГКскйсж 3 3 Гйсж 1 41 Ксж 1 5Ксж), При этом. крайнее значение Р должно соответствовать максимально возможной нагрузке в массиве (в данном случае Р = 5 Р, с, =200 кгс/см О" Н),Образцы-"близнецы" одной серии помещаются в обоймы и пригружаются каж дый на свою ступень нагружения. В процессе нагружения производят учет деформаций в плоскости действия нагрузки (осадки) на данный образец.После окончания испытаний строят график нагружения в координатах осадка времй для каждого из образцов-"близнецов ф. По графику определяются точки стабилизации осадки (полное уплотнение образца при данной нагрузке), после которых не наблюдается: роста деформации (осадки) образца под действием этой нагрузки. По найденным точкам строится график в координатах осадка - нагрузка.5 896По окончании испытаний определяютхарактеристики плотности, влажности ипористости каждого образца и строятграфик зависимости их изменения от действующей нагрузки. После этого строятсовмещенный график зависимости характеристик состояния от нагрузки в качестве эталонного для данного состава закладки. Затем в исследуемых точках реального массива определяются геофизи Оческими методами влажность и плотность,и высчитывается поркстость закладки. Полученные значения сравнивают с эталонЭными графиками и определяют нагрузкуна закладочный массив, По известной нагрузке определяют деформацию закладочного массива,Использование предлагаемого способа по сравнению с известными повышает достоверность информации о состоянии искусственных опор из твердеющей заклад.ки под нагрузкой путем испольэованкя в качестве характеристики напряженно-деформированного состояния изменения плот-ности, пористости и влажности в одних и тех же точках массива, позволяет производить регистрацию результатов дистанционно, что обеспечивает условия и. пользования его в системах непрерывного 3 контроля за напряженно-деформируемым состоянием поддерживающих массивов в условиях отработки удароопасных месторождений, снижает трудоемкость расчетных и эксперементальных работ за счет35 упрощения математического .аппарата, сокращения определений эмпирических коэффициентов, оборудования и числа наблюдательных станций.За ечет повышения достоверности ин,40 формации о состоянии массива и обеспе -чения непрерывности контроля за нкм своевременно и наиболее верно прогнозируют поведение закладочных массивов в, процессе развития горных работ. От это 43 го в значительной степени зависят безопасность труда и эффективность" добычи. 240 бФормула изобретения1 Способ определения напряженно. деформированного состояния закладочного массива, включающий механическоенагружение образца исследуемого массиваи составление эталонной зависимости изменения его характеристик от действующих нагрузок, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения достоверности информации о состоянии закладочного массива и обеспечения непрерывности контроля эа ним, определяют влаж; -ность и пористость образца со свойствами, идентичными свойствам закладочногомассива, определяют его исходную плотность, после чего выявляют эталоннуюзависимость изменения этих характеристик при объемном сжатии образца в режиме действующих на массив нагрузокдо полного уплотнения образца, затемизмеряют плотность и влажность непосредственно в нагруженном массивеопределяют расчетным путем его поркстость, сравнивают эти характеристики сэталонными зависимостями и по их изменениям судят о напряженн.деформирсванном состоянии закладочного массива,при этом прогноз дальнейшей несущейспособности поддерживающего закладочного массива осуществляют по его остаточной факткческой пористости.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что измерения в массивеплотности и влажности в одних к тех жеточках производят радиоиэотопными приборами,3, Способ по п, 1 и 2, о т л и ч аю щ и й с я тем, что определение напряженно-деформированного состояния закладочного массива проводят по 1 рем взакмно перпендикулярным направлениям.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 397645, кл. Е 21 С 39/ОО, 1972.2, Авторское свидетельство СССРМо 548712, кл, Е 21 С 39/ОО, 1974,с Составитель Е, Борисова Редактор Н. Егорова Техред А. Ач Корректор Н. Стец Заказ 11656/18 Тираж 623 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений к открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб,. д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород., ул, Проектная, 4