Спосіб визначення напружень у масиві гірських порід

 

Винахід відноситься до гірського справі і може бути використане для визначення факту досягнення значенням максимального головного напруги, діючого на ділянці масиву гірських порід, величини, що дорівнює або перевищує 0,9 від їх межі міцності при стиску σсж.

Відомий спосіб визначення напружень у масиві гірських порід, що включає відбір з масиву зразків, їх механічне навантаження з одночасним визначенням водонасичення, при цьому навантаження, при якій з'являється волога із зразка, приймають за потрібне напруження в масиві (авторське свідоцтво СРСР №439604, кл. E21C 39/00, опубл. 15.08.1974).

Недоліком даного способу є те, що він може застосовуватися тільки для водонасичених порід з відкритою пористістю і забезпечує одержання інтегральних оцінок рівня напружень, не дозволяючи визначати значення складових тензора напружень.

Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого винаходу є спосіб визначення напружень у масиві гірських порід, що включає витяг з масиву зразків в напрямі, співпадаючому з напрямом дії максимального головного напруги в масиві, тестовому впливі на кожен з них, в птатком відомого способу є неможливість з його допомогою встановити факт перевищення величиною напружень у масиві пластичних гірських порід критичного рівня, дорівнює або перевищує 0,9 від їх межі міцності при стисненні (σсж) і свідчить про перехід породи в стадію предразрушения.

Зазначений недолік обумовлений тим, що відомий спосіб, що дозволяє визначити абсолютне значення діючих у масиві напружень, що не дає можливості визначити співвідношення цього значення з межею міцності пластичної гірської породи в місці відбору відповідного зразка, оскільки достовірна інформація про зазначеному межі міцності відсутня.

Технічним результатом винаходу є визначення факту перевищення значенням максимального головного напруги, діючого на досліджуваній ділянці масиву пластичних гірських порід, критичного рівня, що дорівнює або перевищує 0,9 від їх σсж, що свідчить про перехід породи в стадію предразрушения.

Технічний результат досягається наступним чином.

У способі визначення напружень у масиві гірських порід, що включає витяг з масиву зразків, орієнтованих в напрямку дії максимального головного напруги, тестове вплив на кожен з них, в процесі якого вимірюють активність акустичної емісії, у якості тестового вт відношення амплітуд огинаючих активності акустичної емісії, виникає при охолодженні і нагріванні, за значенням якого судять про досягненні напругою на досліджуваних ділянках масиву величини, що дорівнює або перевищує 0,9 від σсжгірської породи, що свідчить про перехід останньої в стадію предразрушения.

Пропонований спосіб базується на встановлених авторами експериментально закономірності акустичної емісії при нагріванні і наступному охолодженні зразків кам'яної солі, попередньо підданих протягом 24 годин різноманітної та індивідуальної для кожного зразка механічної навантаженні. Суть цих закономірностей полягає в залежності відношення амплітуд огинаючих активностей активності акустичної емісії зразків кам'яної солі від того, перевищує чи ні рівень їх попереднього навантаження порогове значення 0,9·σсж.

Спосіб визначення напружень у масиві гірських порід ілюструється фіг. 1 і фіг. 2, де наведено як приклад характерні експериментально отримані часові розподілу 1 і 4 активності NАЕ, що виникають в ході тестового впливу на зразки кам'яної солі, попередньо випробували механічні навантаження більше або до 0,9 σсж. В якості тестового впливом навколишнього середо�і від часу t. Крива 3 на фіг. 1 відображає залежність огинаючої активності акустичної емісії кам'яної солі, попередньо навантаженої в межах (0,90-0,95)·σсж, а крива 6 на фіг. 2 відображає залежність огинаючої активності акустичної емісії для кам'яної солі, попередньо навантаженої до 0,90·σсж.

Залежності, наведені на фіг. 1 і фіг. 2, отримані на представницькій вибірці зразків кам'яної солі Верхньокамського родовища, кожен з яких перед термічними випробуваннями протягом доби піддавався індивідуальним механічному навантаженню до або понад 0,90·σсж. Величина σсжі частка σсжвідповідна переходу досліджуваної кам'яної солі на стадію предразрушения, були визначені на аналогічних зразках традиційним способом, заснованим на деформаційних вимірах в ході механічного навантаження.

Спосіб визначення напружень у масиві гірських порід реалізують наступним чином.

З масиву вибурюють керни, орієнтовані в напрямку дії максимального головного напруги. Ці керни використовують для виготовлення зразків, що відбивають властивості досліджуваних ділянок масиву. На кожному зразку готують плоску поверхню дл�сзші, виникають при термічному навантаженні зразка геоматериала. Послідовно кожний із зразків серії поміщають в трубчасту піч, наприклад Naberthcrm RT 50/250/11 з контролером типу Р 320, і проводять його нагрівання від кімнатної температури 20°C до 570°C зі швидкістю близько 2,0 град/хв. Після досягнення зразком вказаної максимальної температури дають йому охолонути до 140-150°C. При цьому реєструють активність акустичної емісії, що виникає в ході як нагрівання так і охолодження зразків, з допомогою, наприклад, акустико-емісійної вимірювальної системи A-Line 32D. Потім для кожного із зразків будують огинаючу активності акустичної емісії, виділяють на цій огинаючої максимальні амплітуди в області охолодження і нагріву. Розраховують відношення зазначених амплітуд. При перевищенні цим відношенням одиниці, ділянка масиву, з якого отримано відповідний зразок, характеризують як знаходиться на стадії втрати грузонесущей здібності, т. к. складають його геоматериал навантажений понад 0,9 від межі міцності при стисненні, то свідчить про його перехід на стадію предразрушения. Таким чином, запропонований спосіб визначення напружень у масиві гірських порід дозволяє виявити факт досягнення величиною глаесущей здібності, значення, відповідного навантаженні, дорівнює або перевищує 0,9 межі міцності при стисненні геоматериала, слагающего цю ділянку масиву.

Спосіб визначення напружень у масиві гірських порід, що включає витяг з масиву зразків в напрямі, співпадаючому з напрямом дії максимального головного напруги в масиві, тестове вплив на кожен з них, в процесі якого вимірюють активність акустичної емісії, який відрізняється тим, що в якості тестового впливу використовують об'ємне нагрівання від 20°C до 570°C і подальше охолодження зразків до 140-150°C, визначають відношення амплітуд огинаючих активності акустичної емісії, що виникає при охолодженні і нагріванні, за значенням якого судять про досягненні напругою на досліджуваних ділянках масиву величини навантаження, дорівнює або перевищує 0,9 від межі міцності при стисненні гірської породи, що свідчить про перехід останньої в стадію предразрушения.



 

Схожі патенти:

Спосіб дослідження напруженого стану масиву гірських порід

Винахід відноситься до гірничої справи і призначене для визначення напряму максимальної напруги на конструктивних елементах систем розробки щодо пробурених в них контрольних свердловин. Технічний результат спрямований на забезпечення можливості визначення напряму максимальної напруги, діючого ортогонально вимірювальної свердловині. Спосіб включає розміщення в вимірювальної свердловині стрижневого звукопровода, на якому жорстко закріплено контактує зі стінками свердловини кільце, і реєстрації акустичної емісії (АЕ) на виступаючому з свердловини кінці звукопровода. В масиві в одній горизонтальній площині з випробувальної свердловиною і паралельно їй додатково бурять не менше трьох свердловин, у кожній з яких розміщують такий же, як у першій випробувальної свердловині, звукопровід з кільцем. Всі кільця виготовляють з шаруватого композиційного матеріалу, що має анізотропну структуру в площині кільця, а кут орієнтації шарів кільця в кожній наступній свердловині збільшують на 15° в порівнянні з попередньою. За зареєстрованими на кожному звукопроводе сигналами акустичної емісії визначають відповідні їм залежно сумарно напрямі шарів у кільці на цьому звукопроводе судять про напрямі максимальної напруги, чинного в масиві в ортогональній площині осі вимірювальної свердловини. 2 іл.

Спосіб визначення газоносності масиву вугілля в зоні його руйнування

Винахід відноситься з гірничої справи, переважно до вугільної промисловості. Запропоновано спосіб визначення газоносності масиву вугілля в зоні його руйнування, що включає змінний режим роботи очисного вибою по видобутку вугілля, відпрацювання пласта поздовжніми смугами, вимірювання інтенсивності газовиділення з відпрацьовується пласту в добичную зміну і встановлення показника наростання інтенсивності газовиділення у привибійний простір лави при руйнуванні вугілля. При цьому інтенсивність газовиділення з пласта вимірюють під час виїмки першою і другою смугами вугілля після ремонтної зміни, при цьому газоносність масиву вугілля в зоні його руйнування визначають за наведеним математичного виразу. Запропонований спосіб дозволяє визначити достовірну величину газоносності масиву вугілля в зоні його руйнування за рахунок прямих вимірювань інтенсивності газовиділення з пласта в привибійний простір.

Спосіб і пристрій для збільшення видобутку на родовищі

Винахід відноситься до способу і пристрою для підвищення видобутку на родовищі, що містить породу, яка включає в себе щонайменше один раскриваемий шляхом роздрібнення породи мінерал цінного матеріалу і щонайменше один інший мінерал, причому мінерал цінного матеріалу має більш високу щільність, ніж щонайменше один інший мінерал. Причому спосіб характеризується наступними етапами: виконання процесу буріння за допомогою бурової установки для виїмки породи. При цьому створюється бурова дрібниця, утворення аерозолю, що включає в себе бурову дрібниця і газовий потік, перенесення аерозолю від бурової установки до щонайменше одного повітряного сепаратору, виконання класифікації в потоці, причому утворюються щонайменше дві фракції, які включають в себе частинки відповідної равнопадаемости бурової дрібниці, і визначення властивості щонайменше однієї із фракцій, яка застосовується як захід для встановлення оптимального ступеня подрібнення породи. 2 н. і 21 з.п. ф-ли, 4 іл.

Спосіб і пристрій для визначення локальної просторової протяжності фази мінералу цінного матеріалу в породі

Винахід відноситься до способу і пристрою для визначення локальної величини зерна мінералу для мінералу цінного матеріалу в породі родовища або покладу, причому порода включає в себе щонайменше один інший мінерал, і при цьому мінерал цінного матеріалу має більш високу щільність, ніж щонайменше один інший мінерал. Спосіб характеризується наступними етапами: виконання процесу буріння за допомогою бурової установки в породі, при цьому створюється бурова дрібниця, утворення аерозолю, що включає в себе бурову дрібниця і газовий потік, перенесення аерозолю від бурової установки до щонайменше одного повітряного сепаратору, виконання класифікації в потоці, причому утворюються щонайменше дві фракції, які включають в себе частинки відповідної равнопадаемости бурової дрібниці, і визначення властивості щонайменше однієї із фракцій, яка застосовується як міра для локальної величини зерна мінералу для мінералу цінного матеріалу в породі. 2 н. і 18 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб визначення напружено-деформованого стану матеріалу з тендітним кістяком

Винахід відноситься до випробувальної техніки, зокрема до області інженерних вишукувань, і може бути використане для визначення напружено-деформованого стану порід, а саме визначення стадії розвитку деформаційних процесів у масиві матеріалу (в гірському масиві, грунтів під інженерною спорудою тощо). Сутність: відбирають зразки матеріалу з тендітним кістяком. Здійснюють навантаження зразків з реєстрацією фізико-механічних характеристик матеріалу і будують криву напруга-деформація, за якої знаходять параметри, що характеризують провісник руйнування матеріалу. При стисканні зразків визначають коефіцієнти α p - - , α -, αJ, що характеризують зміна потенційної енергії пружного деформування при розсіяному руйнуванні матеріалу, а провісник руйнування матеріалу знаходять за формулою ω = α _ I 1 + α J J + α p - Δ p - γ - , де γ- - позитивний параметр, задаючий квадратичну залежність поверхневої енергії накопиченого ансамблю мікротріщин в крихкому матеріалі, I1 - відносна зміна обсягу матеріалу, J - інтенсивність дотичних напружень, Δp - зміна внутрипорового тиску. Технічний результат: можливість характеризувати стадію стану матения за рахунок зменшення кількості випробовуваних зразків. 2 з.п. ф-ли, 3 іл.

Спосіб прогнозу заколовши і вивалоутворень у межах незакріпленого кріпленням ділянки проведеної підготовчої гірничої виробки (варіанти)

Група винаходів відноситься до гірської промисловості і будівництва, а саме до прогнозу динамічних проявів у масиві гірських порід при зміні його напружено-деформованого стану. Технічний результат - підвищення точності вимірювань шляхом єдиного порядку вибору точок вимірювань, фіксації кількості відліків і правильної орієнтації вибраного пристрою. Пропонуються два варіанти способу - для привибійної зони і ділянки, віддаленого від привибійної зони. В обох варіантах виробляють вимірювання амплітуд імпульсів сигналів електромагнітного випромінювання (ЕМВ). До реєстрації сигналів ЕМІ формують замерную станцію для проведення вимірювань величин амплітуд імпульсів сигналів ЕМІ, для чого використовують закріплений в породі її схил покрівлі з фіксатором на висоті 1,5 м від ґрунту виробки, розміщуючи їх по вертикальній осі площини, після чого розміщують вказаний пристрій перед згаданим фіксатором. Вимірюють величини амплітуд імпульсів сигналів ЕМІ, вибирають найбільші величини - Nmax (1 варіант) N ' max (2 варіант), які порівнюють з критичною величиною Nкр амплітуди імпульсів ЕМІ по горизонту шахти. Якщо Nmax>Nкр або N ' max > N до р , то стан розглянутого дільниц�ока не буде отримано Nmax≤Nкр або N ' max ≤ N до р . 2 н. і 4 з.п. ф-ли, 2 іл.

Спосіб визначення меж захищених зон в лавах вугільних пластів

Винахід відноситься до гірничої справи, а саме до підвищення безпеки ведення гірничих робіт. Технічний результат досягається тим, що вимірювання відносної зміни радіаційної температури поверхні вибою пласта здійснюється дистанційно з відстані 1,0-1,5 м через 3-5 м по довжині лави, при цьому в кожній точці вимірювання до обліку беруть середнє значення, отримане не менш ніж в 30 циклах вимірювань, а кордоном захищеної зони приймають відстань від лінії примикання пласта до виробленому простору до точки фіксації стабілізації значення радіаційної температури. У способі визначення меж захищених зон в лавах вугільних пластів здійснюється дистанційне вимірювання відносної зміни радіаційної температури (інтенсивності інфрачервоного випромінювання) поверхні вибою пласта. Перший замір проводиться в точці на відстані 3-5 м від ніші або від штреку, наступні точки вимірювання розташовуються на рівній відстані через 3-5 м по довжині лави. У кожній точці вимірювання виконується не менше 5 точкових вимірів. Після виконання кожного циклу вимірювань для кожної точки в циклі розраховуються середні значення. За середнім значенням не менш ніж 30 циклів вимірювань з�иксируется точка її стабілізації, яка і є кордоном захищеної зони. 1 іл.
Винахід відноситься до гірничої справи, переважно до вугільної промисловості. Запропоновано спосіб прогнозу місцезнаходження нижньої межі вибухонебезпечної газової зони в очисному вибої, що включає проходку паралельних виробок на ділянці, проведення свердловини в покрівлю пласта і вимірювання концентрації метану по її довжині рухомим газовимірювальних зондом. При цьому свердловину в покрівлю пласта проводять з сполучення лави з прилеглої воздухоотводящей виробленням у напрямку виробленого простору чинного виїмкового ділянки до посадки безпосередньої покрівлі на довжину, рівну кроку посадки, під кутом розвантаження порід покрівлі від рухомої межі очисного вибою. Виробляють вимірювання концентрації метану по довжині свердловини при прямому і зворотному русі газовимірювального зонда в наперед заданих інтервалах довжини свердловини, а нижню межу вибухонебезпечної газової зони встановлюють від покрівлі пласта по нижньому концентраційному межі вибуху газоповітряної суміші. Впровадження способу дозволить встановити, в кожному конкретному разі відпрацювання вугільного пласта, місцезнаходження нижньої межі вибухонебезпечної газової зони в очисному вибої в найбільш небезпечній е�ня очисних робіт по газовому фактору.
Винахід відноситься до гірничої справи, переважно до вугільної промисловості. Технічним результатом є підвищення точності визначення протяжності зони опорного тиску від очисного вибою. Запропоновано спосіб визначення протяжності зони опорного тиску від очисного вибою, що включає проведення підготовчих виробок, відпрацювання вугільного пласта очисним вибоєм, буріння дегазаційних свердловин, герметизацію її гирла від рудничної атмосфери, вимірювання інтенсивності газовиділення із свердловини при її переході із зони природної проникності пласта в зону опорного тиску від очисного вибою. При цьому свердловину в неразгруженном масиві пласта бурять до кордону опорного тиску від протилежного вироблення, а гирло свердловини герметизують на глибину зони опорного тиску від виробітку, з якої вона пробурена. Причому протяжність зони опорного тиску від очисного вибою встановлюють по відстані між зонами початку пригрузки пласта і почала його розвантаження від гірського тиску.

Модель трещиноватого гірського масиву

Винахід відноситься до галузі гірничої справи, а саме до лабораторним дослідженням механізму фільтрації рідин у тріщинуватих гірських породах, і може бути використане при витяганні метану з вугільних пластів з попередніми їх гідророзривом, а також у нафтовидобувній і газодобувній галузях і наукових організаціях. У моделі трещиноватого гірського масиву, що включає щілину між недеформируемими блоками з закріплюючим матеріалом, згідно винаходу щелеобразующие поверхні блоків мають пористу форму. Розміри осередків відповідають геометрії закріплюють частинок і величиною їх вдавлювання у деформований масив гірських порід. Технічним результатом винаходу є підвищення точності моделювання процесу закріплення тріщин гідророзриву і взаємодії закріплює матеріалу зі стінками тріщин у деформівних породах за рахунок обліку вдавлювання частинок закріплює матеріалу в стінки тріщини досліджуваного масиву. 2 іл.
Up!