Способ контроля положения фронта хрупкого разрушения в массиве горных пород

А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХеетао еаеРЕСПУЬЛИН ЯО С 39/О Е ИЗ БРЕТ ПИС Н АВТОРСН НИДЕТЕЛЬСТ овыш разра,Изобретение оорного дела и п осится к обл и редназначености конструкных сооружени дл оцен элем стно стоичив в лодзе в чаи поддерживающиь изобретения целик овыше ое точ ости онт СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬОИЯИ ГКНТ СССР(46) 07.04.91. Бюп. Е 13 (71) Московский горный институт (72) М,М. Манукян(56) Манукян М.М Малюжинец Д.Г. Деформационный способ контроля состояния хрупких горных пород. В сб. Физические и химические процессы при добыче полезных ископаемых. М,; ИГИ 1986, с. 78-80.Баклашов И.В. Деформирование и рушение породных массивов. М,; Нед 1988, с. 234-246,(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ФРОНТАХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ В МАССИВЕ ГОРНЫХПОРОД На фиг. 1 представлено расположение измерительного шпура в контролируемом целике; на фиг. 2 - изменение скорости деформаций пород по длине шпура; на фиг. 3 - расположение реперов при параллельном варианте измерении; на Фиг,4 - при последовательном варианте.Способ осуществляют следующим образом,(57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - п ение точности контроля. Предварительно пу тем испытания образцов пород на жестком прессе определяют предельное значение Н д дифференциального коэффициента поперечного расширения породы. Затем в контролируемом объекте (целике) бурят шпуры под угломК =агсс 11 Н к направлению наибольшего главного напряжения. По длине шпуров устанавливают реперы и измеряют продольные смещения породы. По смещениям определяют скорости деформаций массива по длине импульсов. Устанавливают точки массива, в которых скорость деформацийа меняет знак, и по ним определяют по- ложенне фронта хрупкого ранруненнн, Щ 4 илаС: Предварительно для пород, слагаю- фф щих контролируемый участок массива, ен" определяют предельное значение дифференциального коэффициента попереч ного Расширения при одноосном сжатии.а Для этого образец породы испытывают (ай на жесткой нагружающей системе с получением полных диаграмм напряжение " деформация. По полученным даннымрассчитывают дифференциальный коэффициент поперечного расширения поформулеай ьЯ,Н=- (1) ЬЕц где Ь С - деформация образца в направлении, перпендикулярномоси нагружения 3ДЕ - деформация образца в направлении, параллельном осинагружения.Искомое предельное значение Н дифференциального коэффициента пойеречного расширения определяют при напряжении в образце, равном пределу 10 прочности на сжатие:Нр = - б=б . (2)дЕ,йЗатем в контролируемом объекте .(целике) бурят измерительные шпуры (фиг. 1) под углом М к направлению наибольшего главного напряжения (НГН) Р, причем Ы = агсср -Н(3) 20 Размещают по длине шнура реперы 14 на измерительных базах 1 1 и,1Непрерывно измеряют изменения длинбаз Д 1 Д 1 и Д 1 4 за интервалы"25времени Дсд =- еи определяютсредние скорости деформаций пород извыражений Д 1 а .а Д 1234 1 Де фаз 1 Ье е Д 1 гз 30(4) Полученные таким образом средниескорости деформаций относят к середи-,нам соответствующих измерительных баз,После этого, рассматривая компоненту.скорости деформаций как непрерывную,функцию положения на оси шпура, находят аппроксимирующую функцию, связывающую компоненты скорости деформациис положением на оси шнура,На фиг, 2 показаны аппроксимирующие функции, полученные на момент й 45(кривая обозначена позицией 5, а компоненты скорости деформации обозначенылЯ и б) и на последующий момент С +, через интервал Ьд+,=1 д+,- йп (кривая обозначена позицией6, а компонентыскорости деформацийсоответственно Е, ,и ;), Пунктирные вертикальные лийии, обозначенные ФХРи ФХРотмечают наоси шпура (ось 1) точки, в которыхаппроксимирующие функции, проходячерез нулевое значение, изменяют знаки в которых в моменты Сипроходит фронт хрупкого разрушения(ФХР), Отрезок Д 1 показывает перемещение ФХР по осй шнура за интервал ДСд+, . Поскольку положение оси пптура по отношению к принятой системе координат известно, с помощью направляющих косинусов легко определяются координаты положения ФХР в пространстве.По мере разрушения пород в целике либо за счет дополнительной пригрузки, либо за счет длительного стояния под нагрузкой, близкой к предельной, положение ФХР перемещается от периферии целика к его центру. При этом для фиксирования моментов времени , ,н., и т,д, могут быть построены усредненные зависимости компоненты скорости деформации от координат за интервалы времени б С Й., и т.д. Эти интервалы времени выбираются из условия обеспечения заданной погрешности определения компонент скоростей деформации, от которой зависит погрешность определения положения ФХР, определяемая скоростью процесса деформирования исследуемого массива и погрешностью аппаратуры, определяющей смещение Д 1.Данный способ контроля ФХР реализуется с помощью продольных деформометров как по параллельной, так.и по последовательной схеме измерения.. На фиг. 3 представлен вариант реализации способа по параллельной схеме с тремя измерительными базами с помощью аппаратуры Иассив, серийно выпускаемой опытным производством НПО "Сибцветметавтоматика". В исследуемом целике (тело целика обозначено косой штриховкой) под углом 0 = агсстд -Н к направлению НГН (НГН совйадает с направлением нагружающей силы Р) в средней по высоте целика части в непосредственной близости друг от друга пройдены три параллельных измерительных щпура 7, 8, 9. В каждом из них устанавливаются радиодатчики ,(продольные деформометры) аппаратуры, "Иассив" с разными измерительными базами 17, 1 В и 1 . В состав каждого радиодатчика входят раскрепляющие устройства (реперы) 10 и 11, устанавливаемые в глубине и устье шпуров, измерительные штанги 12, жестко соединенные с одной стороны с реперами 10.и с другой с подвижными штоками 13 измерительных устройств 14, которые жестко связаны с реперами 11.Информация о смещениях между реперами 10 и 11 с измерительных уст1840 1 б 6и 22 жестко соединенные с подвижнымиштоками 27, 28 и 29 соответствующихизмерительньж устройств 30, 31 и 32.5Измерительные устройства 30 31 и 325жестко соединены с соответствующимиустройствами раскрепления 21, 22 и 23.В состав измерительного устройства32 входит радиопередеюцее устройствос антенной 33, с помощью которого информация об изменении плин баз 1г1 и 1 з, излучается в беспроводнуюлинию связи ЗЬ Данная информациявоспринимается приеморегистрирующимустроиством 35 и по проводнои линиисвязи Зб передается на ЭВМ, расположенную на поверхности, В ЭВМ осуществляется определение скоростей деформаций отрезков 1 1 и 1соответственно по формулам (4).Данный способ позволяет повыситьточность контроля положения ФХР засчет того, что используемые скоростидеформаций не зависят от момента на 25 чала наблюдения, а также за счет выбора ориентации измерительных .шпуров. ройств 14 через антенны 15 поступаетв беспроводную линию связи 1 б и принимается приеморегистрирукпрю устройством 17, с которого по проводной линии связи 18 поступает на ЭВМ,,расположенную на поверхности. В ЭВМосуществляется определение скоростей деформаций отрезков 1 1 з и 1 з.согласно следующим Выражениям: Ь 19 8)9 где Ь 17, 118 и 119 - смещения на соответствующих базах, зарегистрированные за интервал времени ЬфДалее полученные данные используются для получения аппроксимирующей Функции для зависимости компоненты скорости деформацюж от положения по длине шпура.Нацценная зависимость приравнива,ется нулю, и из решения этого уравнения определяется точка, соответствующая положению ФХР во всех трех шпурах, При этом предполагается, что зависимость скорости деформаций От положения на оси измерительных шпуров одинакова во всех измерительных пптуРахоНа Фиг. 4 представлен вариант реализации способа по последовательной схеме с тремя измерительньжи базами с помощью аппаратуры "Массив". В ис исследуемом целике под углом (6 = = агссд Н, к направлению НГН в средней по высоте целика части приходится один измерительный шпур 19. В шпуре 19 на измерительных базах 1, 1 и 1 с помощью раскрепляющих устройств (реперы) 20, 21, 22 и 23 устанавливается многорепер".лй радио- датчик аппаратуры "Массив". В состав радиодатчика входят измерительньк штанги,24, 25 и 26 и реперы 20, 21 111 т с 61 б Ы 7 ю 1 б Яз Формула изобретен Способ контроля положения фронта 30 хрупкого разрушения в массиве горныхпород, включающий измерение продольных смещений породы с помощью реперов по длине шпуров и определение положения фронта хрупкого разрушения, о т - 35 л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности контроля, предварительно определяют предельное значение диФФеренциального коэффициента Н поперечного расширения пороп40 ды при одноосном сжатии и располагаютшпуры под углом. ф,=агсс.С Й к направлению наибольшего главного напряжения, по измеренным смещениям определяют скорости деформаций пород, а положение Фронта хрупкого разрушения пород определяют по точке, в которой скорость деформации меняет знак, 164041 б.Заказ 1260. Тираж 301 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагар101