Способ определения смещений массива горных пород в скважинах, обсаженных гибкими трубами

СОЮЗ СОЕЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБ ЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ горных выработок. Изобретение позволяет с высокой точностью определятьнаправления и величины смещений идеформацию сдвига ГП. Для этого внаблюдательной скважине, заложеннойв деформирующемся массиве, фиксируют точки на обсадных трубах. Затемпроводят инклинометрическую съемкудо и после деформирования стволаскважины. По результатам съемок определяют координаты зафиксированныхточек (ЗТ) в исходном и сдеформиро-,ванном положениях ствола скважины.По ним определяют величину и направление смещения ЗТ, определяющих ве,личину и направление смещения ГПв массиве. Деформацию т сдвига ГПв массиве в зоне ЗТ определяют поформуле г с 8 (Я + Ы ) - е (9 ++ оС), где Юр и О - зенитный уголствола скважины в ЗТ в исходном исдеформированном положениях; Ы -угол наклона к горизонту вектора перемещения ЗТ. 2 ил, 1 табл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРытий(46) 15. 10.86, Бюл. В 38 (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) И.А.Петухов, А.М.Мочалов и Г.ЦСозыкин(56) Авторское свидетельство СССР У 385041, кл. Е 21 С 39/00, 1967.Калштениус Т.А. и др, Определение горизонтального смешения грунтов в полевых условиях, Проблемы инженерной геологии. М.: Мир, 1964, с. 284- 294.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМЕЩЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В СКВАЖИНАХ, ОБСАЖЕННЫХ ГИБКИМИ ТРУБАМИ(57) Изобретение относится к области исследований деформаций горных пород (ГП) от влияния открытых и подземных ЯО 1263848 А 1+са ) де 55 Х и ь Изобретение относится к областиизмерения смещений и деформацийвнутри массива и может быть использовано при исследовании деформациймассива горных пород от влияния открытых и подземных горных выработок,в откосах различных земляных сооружений, а также приизучении оползней бортов карьеров и ествественныхсклонов,Массивы горных пород в бортахкарьеров, в откосах различных земляных сооружений и естественныхсклонах до разрушения претерпеваютзначительные смещения и деформации,Так, например, смещения прибортовыхмассивов высоких бортов карьеров доразрушения достигают несколькихметров, а относительные деформациирастяжения и сдвига для песчано-глинистых пород соответственно (6080) 10 и (100-150) 10 ,Это позволяет по величине смещений и деформаций прибортового массива судить о степени опасности дляустойчивости откосов наблюдаемыхдеформаций.Целью изобретения является повышение точности определения смещений массива горных пород,На фиг. 1 изображены профили деформирующегося откоса в исходном1 и сдеформированном 2 положениях,расположение наблюдательнОй скважины до 3 и после 4 деформации прибортового массива, эона деформирования 5 откоса с границами 6.На фиг, 2 изображен участок искривленного ствола скважины с обсадной трубой 7, в стенки которой вмонтированы реперы 8, и помещенныйв обсадную трубу на мерном тросекабеле 9 измерительный снаряд 10,состоящий из инклинометра 11 и магнитогерконового датчика 12, пр единенного к нижнему башмаку инклинометра. Способ осуществляют следующим образом.С поверхности деформирующегося откоса бурят наблюдательную скважину, при этом перебуривают зону деформирования прибортового массива горных пород таким образом, чтобы забой скважины располагался в неэатронутом деформациями массиве. Скважину обсаживают полиэтиленовой эластичной трубой,в стенки которой вмонтированы реперы, представляющие собой, например, закрепленные на шурупах на некотором расстоянии друг от друга стальные пластины, которые являются зафиксированными точками. После обсадки скважины проводят инклинометрическую и магнитогерконовую съемку исходного положения ствола скважины измерительным снарядом, состоящим иэ инклинометра и присоединенного к нему магнитогерконового датчика. По результатам съемки вычисляют координаты реперов в исходном и сдеформированном положениях ствола скважины, а по координатам определяют величину и направление смещения реперов и деформацию сдвига внутри массива, Поскольку пластмассовые эластичные трубы в стволе скважины, пластично деформируясь, перемещаются совместно с массивом, по смещениям реперов определяют смещения примыкающего к ним массива, а по измеренным непосредственно в месте крепления репера зенитным углам ствола скважины и направлению перемещения репера определяют деформации сдвига примыкающего к реперу массиваВычисления выполняют по следующим формулам:- полный вектор сме щения репера;" угол наклона к го ризонту вектора смещения репера;- горизонтальные и вертикальные сос ставляющие полно,К = агс С 8ьХ 5 1263848 инклинометра на работу магнитогерконового датчика. агс с - ф --0,184Через 15 дней, за которые в деформирующемся массиве борта карьера произошли оползневые подвижки, в заложенной наблюдательной скважине была вновь проведена комплексная съемка положения искривленного ствола и реперов в скважине. По данным комплексной съемки было установлено положение искривленного в результате оползневых деформаций массива ствола скважины и вычислены координаты и перемещения заложенных в обсадные трубы стальных реперовРасчеты выполнены в условной системе координат, и которой для удобства оси координат проведены через устье скважины, причем ось Е направлена вертикально вверх - вдоль начального положения ствола скважины, а ось Х направлена горизонтально в направлении перемещений в оползающем массиве - нормально простиранию бор 25 та карьера.Результаты измерений и расчетов смещений и деформаций сведены в таблицу.Так, для репера, расположенного на глубине 26,15 м, его перемещения составилигаХ = (Х, + вдапО+ 2 лс 15 35вдпО ) (Х +1. вдпИ +1 с 1+ 26,150 = - 0,039 м.55Угол наклона вектора перемещениярепера составил12,Абсолютная величина смещения репера равна5 = 0,188 м.Аналогично вычислялись перемещения и всех других реперов (см, таблицу).Деформация сдвига горных пород внутри массива определена непосредственно по измеренным инклинометром зенитным углам сдеформированного ствола скважины в месте крепления репера и углу наклона вектора перемещения репера, Так, для репера, расположенного на глубине 26,15 м, деформация сдвига горных пород составила8 (Я + са) -(Я +. )С (4,75 - 12 ) - 8 (О - 12) = д (-7,25) - И.(-12) -0,1272+ + 0 2126 = 0.0854(4,9).Таким образом, по наолюдательной скважине получены величины векторов смещений и деформации сдвига горных пород внутри массива зоны деформирования в плоскости смещения прибортового массива. Формула изобретенияСпособ определения смещений массива горных пород в скважинах, обсаженных гибкими трубами, включающий измерение горизонтального смещения горных пород и определение деформации сдвига горных пород, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения смещений, определяют координаты зафиксированных точек обсадных труб в исходном и сдеформированном положениях ствола скважины, по эамеренным координатам определяют величину и направление смещения зафиксированных точек, а деформацию сдвига горных пород в массиве определяют из соотношенияК (6 + сК.) К (6 + оС), где У - деформация сдвига горных пород массива в зоне зафиксированноб точки;12 б 3848 вала инклинометрической съемкисоответственно го вектора смещения репера;координаты репера соответственно в исхо;ном и сдефорХ, 2 иХ,2 в исходном исдеформированномположениях скваи 1. скважины; Х,2,и Хо Оиди 1 ь-р Ь-р ях скважины;средний зенитный угол и-р интери 6 г, р мированном положениях ствола скважины; длина 1-го интервала инклинометри Оческой съемки соответственно в исходном и сдеформированом положениях координаты устья (или дна) скважины в исходном и сдеформированном положениях ствола; средний зенитный угол 1-го интервала инклинометрической съемки соответ ственно в исходном и сдеформированном положениях скважины (зенитный угол измеряется от отрицательного направления вертикальной оси 2 и принимается положительным, если он отсчитываетсяпротив часовойстиелки, и отрицательным,если он отсчитывается40 по часовой стрелке);расстояние постволу скважины от точки и пос 45 леднего инклинометрического замера, предшествующего замеру на репере до фиксируемого ре 5 О пера Р (и-р-интервал) соответственно в исход ном и сдеформированном положени 55 жины;у - деформация сдвига горных породмассива в зоне репера;8 и 6 зенитный уголР Рствола скважиныв месте крепления репера соответственно в исходном и сдеформированном поло жениях ствола скважины.П р и м е р. При выполнении спасо" ба на деформирующемся участке борта карьера высотою 85 м была пробурена вертикальная наблюдательная скважина глубиной 55 м, которая была обсажена полиэтиленовыми трубами с внешним диаметром 110 см.В стенки обсадных труб были вмонтированы реперы, представляющие собой закрепленные на шурупах на расстоянии 2 м друг от друга обрезки стальных труб,После заложения скважины в ней были проведены одновременно инклинометрическая и магнитогерконовая съемки. Комплексной съемкой были установлены; вертикальность заложения наблюдательной скважины (отклонение оси ствола от вертикали не превышали15 ) и исходные координаты заложенных в зоне деформирования реперов, соответствующие гл)бинам 20, 22,24, 2 б, 28, 30, 32, 34, 36, 38 и 40 м от устья скважины. Комплексная съемка проводилась измерительным снарядом, состоящим иэ инклинометра МИ(длина секции инклинометра 110 см), и магнитогерконового датчика (длина секции датчика 10 см), навинчивающегося на нижний башмак гильзы инклинометра. При этом расстояние между магнитной стрелкой инклинометра и присоединенным к нему датчиком исключало влияние последнего на магнитную стрелку. В инклинометре МИотсутствуют детали иэ ферромагнитных сплавов, что исключало влияние1263848 79 иО - зенитный угол ствола р рскважины в зафиксированной точке соответственно в исходном и сдеформированном положениях ствола скважины,8Ы- угол наклона к горизонту вектораперемещения зафиксированной точ ки. Измерен ная глу бина ре перон в Угол наИзмеренный зеки Измеренный зеерти"альорнзоальная н изонвектоперемеия рен оставяющая форм нно еремелоне- и скв ны, м пера, 8/ ьм епера, Х мм анины,м,03 Глубина Ннклино" метричес ких за меров, м змереная глуина рееров всходом поло ный уголстволав исходном полонениисквахицы,м 6,уголстволав сдеформированном поло,02 0,25 19 Абсолют ая ве ичика ектора еремеДеформа" ция сдвига горных пород в зоне репера,9 ,-0,25 О 38,03 38,15 40,00 40,04 40,У 50,00 55 забой х) Смещение устья сквахины, определенное маркшейдерскими (геодезическими) инструментальнымн измерениями.хх) Смещение репера, для которого приведен полный расчет в указанном примере выполненияспособа. иФ Составитель Г.Алексееваедактор Х.Бандура ТехредВ.Кадар Коррек Г.Решетник Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4.0,25 -0,25 Заказ 55 ЭУ/33 Тираж 470ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений и от 113015, Москва, Ж, Рауш Подписнотета СССРрытийкая наб., д.