Способ определения расслоений в кровле выработок

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение информативносги способа. В кровле горной ныработки возбуждают изгибные колебания. По их амплитуде и частоте устанавливают форму расслоения . Измеряют резонансную частоту ичгнбных колебаний отслоившегося слоя (С). Пригружают С равномерно распределенной нагрузкой. Для л того н С просверливают отверстие и нагнетают в полость между основной кровлей н С воздух или поду. Измеряют величину максимального прогиба С от дополнительном нагрузки. Ко полученным данным рассчитываю толщину С с формы расслоения, резонансной час 1 о ты изгибных колебаний слоя, величины максимального прогиба и значения нагрузки. 1 з. п. ф-лы. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ1з.ВЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) А1 (»» Е 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4602957/03 (22) 04 .1 1.88 (46) 23 04.91. Вюл. 15 (71) Ставрапольскйй пал11техгп1ческпй институт (72) В.И,Коробко (53) 622.283 (088.8) (56) Авторское свидетельсгво (. ССР

Ф 1536213, кл. С, 01 С 3/!6, 1987.

Глушко Н.Т., Ямщиков В.С., Яланский A ..А: Геофизический к -»траль в шахтах и тоннелях. — М.: Недрл, 1987, с. 234-236. (54) С11ОСОВ ОПРЕ, 111Н .Н11Я РАСС11ОЕНИЙ, В КРОВЛЕ 861PAhOT(IK (57) Изобретение относится к горному делу. Цель — повышение и»фармлтивнаИзобретение относится к горному делу и предназначено для контроля расслливающихся кровель горных выра— боток.

Цель изобретения — повышение информативности способа.

Способ осуществляют следующим o6— разом.

В кровле контролируемой горной выработки возбуждают упругие колебания путем нанесения механического удара и измеряют частоту этих колебаний. На участке, где расположено расслоение, имеют место изгибные колебания, частота и амплитуда которых значительно отличаются от соответствующих параметров колебаний кровли на участке, не имеющем расслоений. По данным признакам устанавливают границы зоны расслоения, опрести способ l. В кровле гnp»nil нырлботки ва:3 буждлк3т 13з гиб»1,1е к Ол ебл»ня . ПО их 13мплптуде и члстoze! устлнлвли—

I3t3Ie3t форму рлсслое»ия . Н.3меряют реза31лнсную члстоту изгиб»их колеблний

oòñJtoI!I31ïe! ãooEt слав ((.) . Пригружлют С рлннамерно рлспреде.1е»пой »лгрузкай.

)1ля э гога и (, »13ас13 е131»(в 1ю1 Отв ер стие

11 н;1Г»131;1к)1 в полос 1 1 между пс»o!3!Ioi(I кровлей н С воздух шш »аду. Измеряют вели п1»у млксимлльного прогибл С ot

Stot!oJtt3ItтельнОй нлгру.3кп, llo получен—

»ым дл»ным рлсс »1т1113:1кгг галщину С с у 1 етом (13Орм11 р \ o c!! oo»HB 1 pP 3 Онл»с»Ой час готы изгибных кс»1ебл1»ш слоя, ве-!

III«It!3û млксимл11ьнога прогибл и эначе- С ф ния плгрузки. 1 3. II (t) Jtt l. деляют ol o форму и измеряют резонансную частоту изгибных колеблний otСЛОИВШЕГОСЯ СЛОЯ.

Затем дополнительно пригружлют отслоившийся слой рлвномерно распределенной нагрузкой. Для этого в слое просверливают отверстие и нагнетают в полость между Ос.нонной кровлей и отслоившимся слоем воздух или воду при некотором постоянном давлении.

Измеряют величину максимальногo прогиба слоя от дополнительной нагрузки.

Измерения прогиба Осуществляют, например, в середине эоны расслаяния с помощью индикаторов часового типа, закрепленных на стенке выработки.

Максимальный прогиб упругого слоя

Wt3 под действием равномерно распределенной нагрузки q определяется по формуле

1643714

Н

0,6(1 К(р.пр /К(р) о

А2

W = !к, — о > э (1)

I где — коэффициент, зависящий от формы расслоения и граничных условий;

A — площадь расслоения;

D — цилиндрическая жесткость слоя.

Основная (круговая ) частота из ги б- .! 0 ных колебаний Я слоя определяется по формуле

Π=!—

1 D (2) (А m> тие > — собственное значение Ни>фе!

5 ренциального уравнения колебаний слоя, зависящее от фор— мы и граничных условий;

m — масса единицы площадМ слоя.

Из приведенных выражений получают

W>>(Q = Q II> q/m = Kq/m> (3} где К =M(.

Поскольку расслоение кровли выработки можно представить как пластину, 25 жестко защемленную по всему контуру, то коэффициент К можно выразить через коэффициент формы расслоения К с помощью следующих зависимостей.

Для расслоений с формой, близкой к прямоугольнику в,Б(1 к .кв! р

К = 1>618 +, (4) где К . = 8 — коэффициент формы

"kB квадрата;

К = 4 (а/Ь+Ь /а); а, Ъ вЂ” длина сторон зоны расслое— ния.

Для расслоений в эллиптической формой

К = 1,618 (5) 40 где K 6,283 — коэффициент формы круга;

К, = ((а/Ь+Ъ/а}; а,Ь вЂ” размеры осей эллипса. 45 !

Используя выражения (4) и (5), зависимость (3) можно представить в виде

W Я = 1,618 + q/m (6) 50

0,5(1+К .и / ср)

Выразив массу m через толщину слоя (и

Н и плотность породы 2I (m = —, где

К

g — ускорение свободного падения), и решив уравнение (6) относи1 ельно H -5 получают

Таким образом, если для отслоившегося слоя горной выработки экспериментально определить форму зоны расслоения (K )> резонансную частоту изгибных колебаний (Я)> максимальный прогиб (W ) от дополнительной нагрузо ки интенсивностью q то по формуле (7) находят скрытую толщину отслоившегося слоя.

Способ осуществляют следующим образом.

В результате виброакустических исследований участка кровли горной выработки выявлена форма зоны расслоения, близкая к кругу (k=14,2 м) . Для области в виде круга К =27, K „ =2Г.

При этом установлено, что резонансная частота изгибных колебаний отслоившегося слоя равна f= 8>97 Гц (М= 2ТЕ

-1.

= 56,36 с ). Просверлив одно отверстие в слое, проведено нагнетание воды в полость. При установившемся избыточном давлении q=1 ат = 1 кг/см замерен прогиб в середине зоны расслоения> который равен W =3,5 см.

Плотность породы в слое составляет

1=

=2, 4 кг/дм .

Подставив найденные величины в формулу (7) получают

1х980х1000

3,5х4Ф 8, 97 х2,4

59,4 см.

Полученный результат хорошо согласуется с данными электрометрического зондирования, согласно которым зна— чение толщин Н 63 см (5=5>70X).

Предлагаемый способ наряду с оп— ределением наличия расслоения в кровле выработок позволяет определить и толщину отслоившегося слоя и тем самым повысить эффективность исследований.

Формула изобретения

1. Способ определения расслоений в кровле выработок, включающий возбуждение в кровле изгибных колебаний, измерение их резонансной частоты и определение наличия расслоения в кровле, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа, определяют форму расслоения,дополнительно пригружают otcJlo ившийся слой равномерно распределенной нагрузкой, измеряют максимальный прогиб слоя от этой нагрузки и по

5 1643714 полученным данным определяют толщину отслоившегося слоя.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем что равномерно рас I

5 пределенную нагрузку созданп путем нагнетания воздуха или воды в полость между основной кровлей и отслоившимся слоем.

Составитель К.Лыков

Редактор А.Мотыл ь Техред JI.Îëèéûûê Корректор Т.Малец

Заказ 1225 Тираж 301 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101