Способ определения деформируемости горных пород в выработке

союз совЕТСНихсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИН143052 19 21 С 39/00) Е 21 Р 11/1 СУДАРСТВЕННЬ ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ СССР иЙ и ОтнР 11 Т ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВ ЙЬСТВУ л(56) Заславский Ю.З. Исследование проявлений горного давления в капитальных выработках глубоких шахт Донецкого бассейна. М.: Недра, 1968, с. 158.Горное давление. Сдвижение горных пород и методика маркшейдерских ра+" бот. Л ВНИМИ, 1967, сб.б 3, с.415- 422.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМИРУЕ МОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД В ВЫРАБОТКЕ (57) Изобретение относится к способам определения деформативных свойств массива горных пород применительно к проектированию крепей подземных сооружений. Цель - повышение достоверности измерений и снижение их трудоемкости. Для этого выработку проходят с недобором породы и последующей ее подрезкой для обеспечения минимального нарушения природного напряженного состояния массива. В выработке монтируют измерительную крепь. Измеряют напряжения в массиве и уравновешивают их путем создания в измерительной крепи подпорного давления по всему контуру сечения выработки. В результате этого в массиве устанавливается начальное равновесное состояние. После того, как забой отойдет на расстояние, при котором его влияние не сказывается на деформации массива, подпорное давление понижают на величину ступени, устанавливаемую в зависимости от требуемой точности измерения. В результате на аС рушения равновесия в массиве происходит снятие напряжений, сопровождающееся смещением контура выработки. По мере дальнейшего смещения конгура напряжения в массиве уравниваются и ф устанавливается новое равновесйое состояние. Таким образом, измеряя на файф каждой ступени равновесных состояний Ь приращение подпорного давления и его фф знак до перемены на противоположный, получают кривую, являющуюся жесткост- ф ной характеристикой измерительнойр крепи нарастающего сопротивления.ВВьИзобретение относится к способамнределения деформативных- свойствйассива горных пород применительнопроектированию крепей подземныхСооружений,5Целью изобретения является повышение достоверности измерений и сни"жение их трудоемкости.На фиг.1 показано исходное положеЙие, начальное разновесное состояниеуравновешнвание подпорным давлениемдействующих в массиве напряжений,апример, для кровли 6 =Р); наиг.2 - нарушение начального равно"есного состояния при понижении под 15ора до величины Р(Р6, ); наиг.З - снятие напряжений в массивео величины и рост сопротивления креи до величины Р при их совместномреформировании (6" ) Рс )Э ); нафиг.4 - установление нового равновесйого состояния между породным массиВом и крЕпью (6 =Р 1); на фиг.3,4пунктирной линией показано первонаЧальное положение контура выработки;йа фиг.5 показаны процесс (стрелками) и результат определения деформифуемости горных пород в выработкеЙля кровли по предлагаемому способувиде графического представления 30взаимодействиядородного массива сйзмерительной крепыш при ступенчатомпонижении ее отпора; на фиг,б - ре"ультаты испытаний - графическоепредставление равновесных состояний 35Йородного массива, ослабленного вырасткой, в ее характерных точках -кровле (1), боках (2) и подошве (3).Способ осуществляют следующим об"азом. 40Выработку проходят с минимальновозможным. нарушением природного напРяженного состояния массива. В коренных породах это достигается, например, использованием щитового комплек Са с роторным исполнительным органом,диаметр которого соответствует диаметру выработки, а в наносах, напри"мер, путем разработки породы с некоторым недобором и последующей ее под резкой ножевой частью проходческогощита при его передвижке на очереднуюэаходку. В обоих случаях измерительную крепь монтируют в хвостовойчасти щита и устанавливают в проектное положение (в выработку) при егопередвижке на следующую эаходку.Как только измерительная крепьОкажется в выработке, действующие в массиве напряжения, которые предвари"тельно определяют одним их известныхспособов, уравновешивают подпорнымдавлением, создаваемым в плоских реэинотканевых домкратах 1, расположенных между жестким опорным кольцом 2и металлическими штампами 3, контактирующими с породой на контуре выработки 4 (фиг.1) . При этом в соответствии с фактической степенью неравнокомпонентности напряжений в массивеподпорное давление задают неравномерным по контуру сечения выработки. Врезультате этого в массиве устанавливается начальное равновесное состояние (например, для кровли, т, А нафиг.5 - Ь =Рд) .,После того, как забой отойдет нарасстояние, при котором его влияниене сказывается на деформации массива,в каждом из резинотканевых домкратовподпорное давление понижают на величину ступени (фиг.2, т. В на фиг.5),устанавливаемую в зависимости от требуемой точности измерений, В результате нарушения равновесия в массивепроисходит снятие (уменьшение) напря"жений, сопровождающееся смещениемконтура выработки (смещение Бс нафиг.5), под действием которого рези-нотканевые домкраты 1 сжимаются, адавление в них повышается (фиг.З,тт. С,С на фиг.5). По мере. дальнейшего смещения контура выработки (смещение Уп на фиг 5) напряжение в массиве уравнивается с давлением в домкратах 1, устанавливается новое равновесное состояние (фиг.4, т, Э на фиг,5 - 6 =Р). Критерием его наступления является прекращение деформаций выработки и стабилизация давления в домкратах 1, Таким образом, производя во времени замеры приращения подпорного давления и смещения контура выработки, экспериментально получаем кривую ВП (фиг.5), являющуюся жесткостной характеристикой измерительной крепи нарастающего сопротивленияСоединяя точки А и 0 (фиг.5), получаем графическое изображение равновесных состо" яний массива, ослабленного выработкой кругового сечения, которые обеспечиваются отпором крепи Р, однозначно зависящим от смещения о. При этом кривая А-О-В является графическим представлением взаимодействия крепи с массивом пород на данной ступени.На каждой последующей ступени понижения давления процесс повторяют вплоть до превышения равновесным давлением (т, Г на фиг.5) значения на предыдущей ступени (т, Е на фиг.5), т,е. перемены знака приращения под" порного давления, что соответствует началу нарушения сплошности массива (вывалообразования). Для более точ О ного определения этого момента, по мере снижения напряжений в массиве величину ступени изменения подпорного давления уменьшают.С целью получения более полной информации о деформируемости.массива, подобные измерения проводят одновременно с нескольких характерных точках, например кровле, боках и подошве выработки (фиг.б).20 Формула изобретения, Способ определения деформируемости горных пород в выработке, включающйй проходку выработки, монтаж измерительной крепи и проведение измерений по определению нагрузки на крепьи ее перемещений, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности измерений и снижения их трудоемкости, проходку выработки осуществляют с недобором породы и последующей ее подреэкой дляобеспечения минимального нарушенияприродного напряженного состояниямассива, при этом измеряют напряжениев массиве и уравновешивают их путемсоздания в измерительной крепи подпорното давления по всему контурусечения выработки, после чего подпорное давление ступенчато понижаютдо наступления равновесного состояния массива и производят измерения,причем дополнительно на каждой сту"пени равновесных состояний измеряютприращение подпорного давления и его1 энак до перемены на противоположный.ж 45 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проек каэ 5311/29ВН ИИПИ Государст по делам иэоб 35, Москва, Женного комитета СССетений и открытий