Способ определения напряжений в нарушенном массиве горных пород

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВпо делам изобретений 3 2.235 3.01.82. Бюллетеньбли 88.8) ткрыт Дата опубликования описания 28.01.8 К. А. Ардашев, В. И. Ахматов, Ю. Д, Орлов, Б. В. алитка 1 н",:-,-, Б. Н. Севастьянов и В. Н. Дудник) Авторыизобретен и Знам нахЧи и маркшеи Всесоюзный ордена Трудового Красног сследовательский институт горной геомехан дела ВНИМИ) Заявите ДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В НАСС ИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД ЕНН 4) СПОСОБ Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для исследований статистических напряжений в нарушенном трещинами массиве горных пород.Известен ультразвуковой способ определения зависимости скорости прохождения волны от напряжения, включающий отбор образцов из исследуемого массива, прозвучивание образцов ультразвуковыми импульсами, нагружение образцов и определение зависимости скорости прохождения импульсов от напряжения 1 .Известен также способ определения на,пряжений в нарушенном массиве горных пород, включающий прозвучивание нарушенного участка массива ультразвуковыми импульсами, измерение в нескольких точках времени прохождения импульсов через нарушенный участок массива, тарировку и выбор базы измерения 12.Недостатком этого способа являются низкие чувствительность и точность измерений, обусловленные большой погрешностью измерений скорости ультразвуковой волны на небольших расстояниях и малым относительным изменением величины с увеличением напряжений вплоть до разрушающих (обычно изменение скорости упругой волны не превышает 5 - 10%, что не выходит за пределы погрешности измерений).Цель изобретения - повышение точности определения напряжений.Поставленная цель достигается тем, чтоопределяют время прохождения импульсов через ненарушенный участок массива, а базу измерения выбирают в месте, где изменение времени задержки прохождения импульсов 10 не превышает 5%, при этом время задержкиопределяется как разность между временами прохождения импульсов через нарушенный и ненарушенный участки массива, причем тарировку проводят по зависимости времени задержки от напряжения.На фиг. 1 представлен график тарировочной зависимости; на фиг. 2 - схема получения тарировочной зависимости.Некоторый участок массива определенной толщины, нарушенный трещинами, прозвучивают ультразвуковыми импульсами и измеряют после каждого прозвучивания время прохождения импульсов через нару-, шенный участок.,ро:;вучивают нарушенный участок гор,. о массива ультразвуковыми импульсами и , глеля 1 от участок, где время задержки про:,звин импульсов не превышает 5% от "1:.его значения при измерении на разныхон тах горного массива, находящихся поднпем одинаковых нагрузок.: б р базы измерения производится с,он:,н, образом.б гее время прохождения импульса Т:.ро;.; складывается из времени прохож.,ця с по монолиту То (ненарушенной г, о;. и времени задержки на трещинахс . больше время задержки, тем больиТ отличается от То. При большом .,сле 1 ч ц 1 ин в массиве значительнаядостигается на малых базах, при ,а рушениости необходимо выби: лзие базы.нзчер,.м базы определяется и методи;:.1 чснная тарировочных зависимос-. ., е цу напряжением и временем задерж:рн .:.;лых оазах измерения (0,5 -м)л.,гния тарировочных зависимостейнмеияться методика искусственного", еннп массива. Для ее осуществления :, ебыь использован комплект оборудо., "я БИМИ, в который входит щелеоб 50 Лрозвучивают ультразвуковыми импуль":,:с у гасток массива, ненарушенный тре,;:,з,1 и, толщина которого соответствует толщине нарушенного участка массива, Опре,елякп время задержки прохождения импульсов на трещинах как разность времени прохождения через нарушенный и ненарушенъ:;й, чистки массива,Определяют участок, где время задержки не превышает 5%, и принимают его за базу измерения. Для определения напряжений по времени задержки прохождения импульсов проводят тарировку, т. е. получают тарировочные зависимости между напряжением и временем задержки с помощью физико- механических методов. Полученные тарировочные зависимостииспользуют для определения напряжений при проведении ультра, .ок измерений без постановки ком, наблюдений. Время задержки про-.ня импульсов через трещины более," рте 1 ьио к напряжениям, чем время про. .,":лен; я импульсов в ненарушенном масс .зе. Его величина зависит от характера ия ,: контактов по трещинам (ширины , н н.нь., а кустического сопротивления ее : н,нителя, отношение ширины трещины к ;,и импульса и др.), Под действием на,;зон соприкосновение по контактам улучи.н,ся и величина времени задержки па.йиы:.еиеиие времени задержки в зависи,н от напряжений составляет до 50%Способ опробован в лабораторных и шахт;,овиях,. особ осуществляется следующим обраразователь, гидравлическая давильная установка и насос.Щелеобразователем в массиве прорезываются щели, оконтуривающие породнуюпризму с трех сторон. Верхнюю щель дополнительно расширяют с тем, чтобы в образовавшуюся нишу поместить гидродомкратыустановки. Количество гидродомкратов зависит от размеров грани призмы и обычноне превышает 6 - 9 штук.Гидродомкраты при нагружении призмы питаются от ручного двухплунжерногонасоса,Перед нагружением призмы проводятизмерения времени прохождения ультразвуковых импульсов между ее боковыми гранями вдоль направления трещиноватости, т,е.определяют время То.В процессе нагружения (ступенями через 20 кг/см) определяют величину нагрузки и время прохождения Т импульсов в приз 20 ме для каждой ступени,По результатам определения величин нагрузок и времени Т = Т - Т, строится график тарировочной зависимости Т = 1(6),где 6 - напряжение.На схеме получения тарировочной зависи-25 мости (фиг. 2) обозначены ультразвуковойпреобразователь 1, генератор 2 импульсов,приемный ультразвуковой преобразователь 3,усилитель 4 измеритель 5 времени задержкипрохождения ультразвуковогр импульса.При больших базах измерения (свыше 1для получения тарировочной зависимостиТ = 1( 6) можно применить методику естественного нагружения массива за счет проводимых горных работ (например при приближении очистного забоя к опорным целикам). С этой целью в целиках проводят ультразвуковое прозвучивание между двумя парами скважин, пробуренных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Для определениянапряжений используют метод разгрузки.Напряжение 6 и время задержки Т40 определяют одновременно в процессе изменения нагрузки иа целики. В результате получают тарировочную зависимость Т = 1( 6),аналогичную представленной на фиг. 1.Для определения на основе полученных45 тарировочных зависимостей напряжений вгорном масиве бурят две пары скважин нарасстоянии выбранной базы измерений вовзаимно перпендикулярных плоскостях. Затем производят ультразвуковое прозвучивание межскважинного пространства с шагом0,5:м. По результатам измерений определяют среднюю величину времени задержки Тз для зоны, расположенной за трещинами, образовавшимися от взрывных работ (0,2 - 0,5 м), и по тарировочному графику находят величину напряжения, соответствующую данному времени задержки.Изобретение позволяет повысить точностьизмерений величины напряжений в нарушенном массиве горных пород.899941Формула изобретения ет 5%, пи этом ве Способ определения напряжений в нарушенном массиве горных пород, включающий прозвучивание нарушенного участка массива ультразвуковыми импульсами, измерение в нескольких точках времени прохождения импульсов через нарушенный участок массива, тарировку и выбор базы измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения напряжений, определяют время прохождения импульсов через ненарушенный участок массива, а базу измерения выбирают в месте, где изменение времени задержки прохождения импульсов не превышар р я задержки ч 1 рсд ляется как разность между времси чп п 1 - хождения импульсов через нарушепцы 111 цнарушенный участки массива, причл тлрцровку проводят по зависимости времени задержки от напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Исследование горного давления геофизическими методами. М., Наука, 1968, с. 61 - 67.2. Ржевский В. В. и Ямщиков В. С. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве, М., Наука, 973. с. 184 - 193 (прототип).рощи ВНИИПИ Го по делам 113035, Москва филиал ППП Па