Способ определения деформаций горных пород

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 773266 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл.з Е 21 С 39/00 Государственный комитет Опубликовано 23.10.80. Бюллетень39Дата опубликования описания 27,10.80ло делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерскогодела(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ ПОРОДИзобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть ис юльзовано при изучении и контроле геомеханического состояния горных пород в окрестности действующих подготовительных, на резных и очистных выработок.Известен способ определения деформаций горных пород, вызванных подземными разработками, включающий измерения по смещающимся глубинным реперам 11.Известен также способ определения деформаций горных пород, включающий бурение скважин, установку в них реперов, периодическую регистрацию положения реперов и сопоставление результатов исходных и последую;цих наблюдений 12. Недостатками способа являются низкая надежность вследствие того, что компоненты деформаций определяют по реперам, практически не защищенным от механических воздействий, а также недостаточная информативность способа, так как объем информации пс каждому из заложенных реперов ограничен,Цель изобретения - повышение надежности измерений и увеличение объема ин формации, получаемой по однчм и тем жереперам. Поставленная цель достигается тем, чтоскважины располагают веерами, расходящимися из одной точки, устанавливают в них реперы из оптически упругого материала с перными шкалами и отражателями, ориен- тируют их по взаимно перпендикулярным мерным шкалам, размещая в плоскостях, нормальных осям скважин, и устанавливают 1 о одну из шкал по горизонтали, при этом положение реперов регистрируют посредством оптического визирования на мерные шкалы с фиксированными от базового направления углами, а деформации горных пород определяют по разности редуцированных исходных и последующих отсчетов по шкалам с велением поправки на отклонение точки пересечения вершин углов от опорных рейеров, а также тем, что забоям скважин придают форму усеченного конуса и на их стенки наклеивают мерный репер, повторяющий конфигурацию забоя и тем, чтосста наклейки реперов из оптически упругого материала скважине придан бьшглиндроксническ:о форму.сированными от базового направления углами, а деформации горных пород определяют по разности редуцированных исходных и последую.цих отсчетов по шкалам с введением поправки на отклонение точки пересечения вершин углов от опорных реперов.2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что забоям скважин придают форму усеченного конуса и на их стенки наклеивают мерный репер, повторяющий конфигурацию забоя.3. Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что у места наклейки реперов скважинам придают бицилиндроконическую формуИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Петухов И. М. Воскобоев Ф. Н. Опытприменения глубинных реперов для излучения сдвижения и деформации горных пород в массиве М., НЛЕДРА, 1967.2. Билик Ш. М., Кораблев А. А., Панов А. Д., Слободов Н. А, Приборы и аппара ура для исследования проявлений горно(о го давления. М., Углетехиздат, 1958. с. 234236 (прототип).-:,ю-а -.: где Ои а" - проекции максимумов и минимумов изохром по горизонтали;и 4; - проекции максимумов и мини мумов изохром в вертикальной плоскости; О - углы наклона максимальных и минимальных деформаций от горизонтали; расстояние между точками мак О симумов и минимумов изохром. Путем сопоставления величин Ь, полученных при исходных и последующих измерениях, находят величины максимальных и минимальных перемешений изохром, и по ним оценивают деформации пород, используя тарировочные графики или существующие методы расчета. По этим данным в случае необходимости определяют напряжения на участке измерений, а по полученным деформациям и упругим характеристикам мас ф сива при необходимости вычисляют напряжения в массиве, вмещающем скважины. В случае определения деформаций пород на больших базах при исходном наблюдении 15 измеряют горизонтальные и вертикальные углы на реперы и берут отсчеты по шкалам, а при последующих наблюдениях откладывают эти углы и берут только отсчеты по мерным шкалам.Ошибки установки инструмента при повторных измерениях и малых смещениях реперов могут превосходить сами перемещения реперов, а при больших смещениях составлять главную часть обшей ошибки измерения. Для исключения этой ошибки при каждом измерении вводится поправка за положением инструмента, вычисляемая по базовому направлению и двум рабочим реперам, принимаемым за опорные, и по отношению к которым определяются перемещения всех реперов. За опорные принчмаются репе- Ю ры, расположенные в наименее подвижных (деформируемых) частях массива.Для определения величины и направления перемещения прибора относительно опорных реперов используют величины разнос тей отсчетов по шкалам при исходном и последующем наблюдениях, редуцированные относительно системы координат, при которой за ось У принимают базовое направление, При этом учитывая, что ошибки верти 50 кальных и горизонтальных углов зависят только от соответствующих составляющих отклонения центра инструмента от начального положения, изменение его положения при последуюших измерениях можно вычислить по формулам (см. фиг. 1 и 2): 55Д" =йщ)- 5,:(ДИ"-СДСН)6до Ьб" (4 Х ЬЮ 4+ ду Со 54 с)Яд. где ЬХ,ЬЧ,А 7. - смещение центра инструмента от первоначального положения по соответствуюшим осям,- разность текущего и исходного отсчета по горизонтальной шкале репера;ф - горизонтальный угол междубазовым направлением и репером;- разность текущего и исходного отсчетов по вертикальной шкалерепера;Р - вертикальный угол на опорный репер из точки стоянияинструмента.Лная вычисленные величины Ьх, Ьу и Ьг и разности текущих и исходных отсчетов рабочих реперов, находят компоненты перемещений поеледних из выражений (см. фиг. 3):ЬХ; =да,Соы-дхо-дуфу а,"ДУ= ЬО;3 пбР- дуф- дхо сну 4ЬЕ, . р Д (ЛХ 5 па+у М о .р Р+ ЛУ с 054)156 г, И ) где ЬХ;,ду;,дЕ; - компоненты смещений 1-тогоррабочего репера, мм;- разность текущего и исходного отсчетов 1-того реперапо горизонтальной и вертикальной шкале, мм;ф "Ф - углы отклонения осей визирования от базового направления и от вертикали.По разностям компонент смещений реперов находят перемещения реперов относительно друг друга и рассчитывают компоненты деформаций на больших базах.формула изобретения1. Способ определения деформаций горных пород, включаюший бурение скважин, установку в них реперов, периодическую регистрацию положения реперов и сопоставление результатов исходных и последующих наблюдений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерений и увеличения объема информации, получаемой по одним и тем же реперам, скважины располагают веерами, расходящимися из одной точки, устанавливают в них репера из оптически упругого материала с мерными шкалами и отражателями, ориентируют их по взаимно перпендикулярным мерн м шкалам, размещая в плоскостях, нормальных осям скважин, и устанавливают одну из шкал по горизонтали, при этом положение реперов регистрируют посредством оптического визирования на мерные шкалы с фик773266 Фиг Ьг едактор И. Нанкина аказ 7463/42 ВНИИПИ Рос по делам 113035, Москва Филиал ППП Пат