Способ контроля положения фронта хрупкого разрушения в массиве горных пород

 

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности контроля. Предварительно пу-, тем испытания образцов пород на жестком прессе определяют предельное значение Н Пр дифференциального коэффициента поперечного расширения породьи Затем в контролируемом объекте (целике ) бурят шпуры под углом arcctgJHnp 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 деформаций с меняет знак, и по ним определяют положение фронта хрупкого разрушения. 4 ил. 8 (Л

А1 цЮ (11) Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО H306PETEHHRM И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ABTGPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4675244/03 (22) 10 ° 04 ° 89 (46) 07.04.91. Бюп. Е- 13 (71) Московский .горный институт (72) М.М. Манукян (53) 622.283(088.8) (56) Манукян М.M. 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 разрушение породных массивов. М.: Недра, 1988, с. 234-246. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ФРОНТА

ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ В МАССИВЕ ГОРНЫХ

ПОРОД

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для . оценки устойчивости конструктивных элементов подземных сооружений, в частности поддерживающих целиков .

Цель изобретения — повышение точности контроля.

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.

2 (57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения — повышение точности контроля. Предварительно пу ° тем испытания образцов пород на жестком прессе определяют предельное значение Н z> дифференциального коэффициента поперечного расширения породы.

Затем в контролируемом объекте (целике) бурят шпуры под углом оС =arcctg, Í„„ к направлению наибольшего главного напряжения. По длине шпуров устанавливают реперы и измеряют продольные смещения породы. По смещениям определяют скорости деформаций массива по дпине импульсов. Устанавливают точки массива, в которых скорость деформацийс: е меняет знак, и по ним определяют по- ложение фронта хрупкого разрушения.

4 ила

С::

Предварительно для пород, слагающих контролируемый участок массива, определяют предельное значение дифференциального коэффициента поперечного расширения при одноосном сжатии.

Для этого образец породы испытывают на жесткой нагружающей системе с получением полных диаграмм напряжение деформация. По полученным данным рассчитывают дифференциальный коэффициент поперечного расширения по формуле ьЯ

Н=- (1)

АЕ„ где Я, — деформация образца в нап1640416 равлении, перпендикулярном оси нагружения;

Д5» - деформация образца в направлении, параллельном оси нагружения.

Искомое предельное значение Н„ дифференциального коэффициента пойеречного расширения определяют при напряжении в образце, равном пределу 10 прочности на сжатие:

Н»р = — G =G . (2) лЕ

»

Затем в контролируемом объекте .(целике) бурят измерительные шпуры (фиг. 1) под углом 0С к направлению наибольшего главного напряжения (НГН)

P причем

oL= arcctg Hz (3) 20

Размещают по длине шнура реперы 14 на измерительных базах 1,, 1 и.l

Непрерывно измеряют изменения длин баз Д1,у Д1 з и h.l з4. за интервалы

25 времени Дсд = — » и определяют средние скорости деформаций пород из выражений

30 (4) Полученные таким образом средние скорости деформаций относят к середи-, нам соответствующих измерительных баз, После этого, рассматривая компоненту 1. скорости деформаций как непрерывную . ,функцию положения на оси шпура, нахо- 0 дят аппроксимирующую функцию, связывающую компоненты скорости деформации с положением на оси шнура.

На фиг. 2 показаны аппроксимирующие функции, полученные на момент tg 4g (кривая обозначена позицией 5, а компоненты скорости деформации обозначены Я, Я n E y 4.) H HG послЕдующни Мо мент t >++» через интервал tz+,- tII (кривая обозначена позицией 5

6, а компоненты скорости деформаций соответственно Е,, и . ). Пунк тирные вертикальные лийии, обозначен-. ные ФХР (tII) и ФХР („„) отмечают на оси шпура (ось 1) точки, в которых аппроксимирующие функции, проходя через нулевое значение, изменяют знак и в которых в моменты t q u проходит фронт хрупкого разрушения (ФХР), Отрезок 1 показывает перемещение ФХР по осй шнура за интервал

Дйд+, . 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, „+, и т,д, могут быть построены усредненные зависимости компоненты скорости деформации от координат за интервалы времени Ь tn 5t„, и т.д. Эти интервалы времени выбираются из условия обеспечения заданной погрешности oIIределения компонент скоростей деформации, от которой зависит погрешность определения положения ФХР, определяемая скоростью процесса деформирования исследуемого массива и погрешностью аппаратуры, определяющей смещение Д1.

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

= агссед - Нд 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 шпура 7, 8, 9. В каждом из них устанавливаются радиодатчики .(продольные деформометры) аппаратуры, "Иассив" с разными измерительными базами 17, 1В 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 устройетв 14, которые жестко связаны с реперами 11.

Информация о смещениях между реперами 10 и 11 с измерительных уст16404 ройств 14 через антенны 15 поступает . в беспроводнук линию связи 16 и принимается приеморегистрирукпптм устройством 17, с которого по проводной линии связи 18 поступает на ЭРМ,,расположенную на поверхности. В ЭВМ осуществляется определение скоростей деформаций отрезков 1ц, 1 . и 1 сОгласнО следутОшт1м BbtpGKE .ниям: 10

15 где 17, 618 и K1> — смещения на соответствующих базах, зарегистрированные за интервал времени 5t.

Далее полученные данные исполь2Q зуются для получения аппроксимирующей функции для зависимости компоненты скорости деформацтп1 от положения по длине шпура.

Нацценная зависимость приравнива25 ,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 пптурах о

На фиг. 4 представлен вариант реализации способа по последовательной схеме с тремя измерительньп1и базами 35 с помощью аппаратуры "Массив-2". В исисследуемом целике под углом (6 =

= агсс я Н, к направлению НГН в средней по высоте целика части приходится один измерительный пптур 19.

В шнуре 19 на измерительных базах

1Ig9 1 23 и 1 3 с пОмОщью раскрепляющих устройств (реперы) 20, 21, 22 и 23 устанавливается многорепер"..1Й радиодатчик аппаратуры "Массив-2". В состав радиодатчика входят измерительньк штанги,24, 25 и 26 и реперы 20, 21

16 6 и 22 жестко соед1ненные с подвижными штоками 27, 28 и 29 соответствующих измерительньж устройств 30, 31 и 32.

Измерительпые устройства 30, 31 и 32, жестко соедпяен с соответствующтми устройствами раскрепления 21, 22 и 23.

В состав измерительного устройства

32 входит радиопередеюп1ее устройство с антенной 33, с помощью которого информация об изменении ппин баз 1

12

1г и 1з1 излучается в беспроводную линию связи 3 „ Данная информация воспринимается приеморегистрирующим устройством 35 и по проводной линии связи Зб передается на ЭВМ, расположенную на поверхностп. В ЭВМ осуществляется определение скоростей деформацтт11 Отрезков 1(g g3 1 1 з - соответственно по формулам (4).

Данный способ позволяет повысить точность контроля положени<т ФХР за счет того, что используемые скорости деформаций не зависят от момента начала наблюдения, а также за счет выбора ориентации измерительных .шпуров. формула изобретения

Способ контроля положения фронта хрупкого разрушения в массиве горных пород, включающий измерение продольных смещений породы с помощью реперов 1о длине шпуров и определение положения фронта хрупкого разрушения, о т— л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью повышения точности контроля, предварительно определяют предельное значение дифференциального коэффициента Н поперечного расширения поропр дь1 при одноосном сжатии и располагают пптуры под углом. ф.= атосtp Й„ к направлению наибольшего главного налряжения, по измеренным смещениям определяют скорости деформаций пород, а положение фронта хрупкого разрушения пород определяют по точке, в которой скорость деформации меняет знак.

164041б

1640416 фиг.Х

Составитель К. Лыков редактор Т. Црчикова Техред С.Мигунова" Корректор А Осауленко

Заказ 1260 Тираж 301 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101