DD209529A1

DD209529A1 - Verfahren zur ermittlung der gebirgsschlagneigung von homogenen gesteinen

Info

Publication number: DD209529A1
Application number: DD24243982A
Authority: DD
Inventors: Klaus Thoma; Joerg Voigt; Peter Knoll
Original assignee: Klaus Thoma; Joerg Voigt; Peter Knoll
Priority date: 1982-08-12
Filing date: 1982-08-12
Publication date: 1984-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Gebirgsschlagneigung von homogenen Gesteinen, und das Anwendungsgebiet ist vorzugsweise der untertaetige Bergbau. Ziel ist es, gebirgsschlaggefaehrdete Gebirgsbereiche zu prognostizieren. Zur Loesung der Aufgabe werden aus den betreffenden Bereichen Probekoerper entnommen und bis zum Bruch belastet. Dabei wird die volumetrische Verformung in Abhaengigkeit von der Belastung gemessen. Das Maximum der Volumenkompression wird dabei als ein Mass der gespeicherten Energiemenge und die dabei dem Pruefkoerper aufgegebene Belastung in Bezug auf seine Festigkeit als ein Mass fuer die Geschwindigkeit der Freisetzung der Gespeicherten Energie genutzt. Als Grad fuer die Sproedbruchneigung des Gesteins und damit fuer die Gebirgsschlagneigung dient das Produkt beider Werte.

Description

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Verfahren zur Ermittlung der Gebirgsschlagneigung von homogenen Gesteinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der- Gebirgsschlagneigung von homogenen Gesteinen einschließlich von Salzgesteinen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ss sind Verfahren bekannt, bei denen von untertägigen Grubenbauen aus Bohrlöcher in den interessierenden Bereich gestoßen werden. Dabei wird als Maß für die Gebirgsschlagneigung der Bohrkleinanfall pro lfd. Bohrmeter genutzt. Eine große Menge Bohrklein deutet dabei auf eine größere neigung zum Gebirgsschlag hin. Weiterhin werden im Bohrlochtiefsten oder an der Bohrlochwand kleine Druckstempel mechanisch oder hydraulich in das Gebirge eingedrückt. Aus Stempeldruckkraft, Stempeldurchmesser, Bindringtiefe und Gesteinsfestigkeit wird dabei ein Kriterium für die Gebirgsschlagneigung abgeleitet. Ebenfalls wird die beim Kernbohren sich ergebende Länge der Kernstücke als Maß benutzt. Dabei deuten kleine Kernlängen auf eine Gebirgsschlagneigung hin. Alle diese Verfahren haben jedoch den Fachteil, daß sie vom untertägigen Grubenbau aus eingesetzt werden müssen. Damit ist der Untersuchende bei der experimentellen Tätigkeit einer Gefährdung durch Gebirgsschläge ausgesetzt»

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, das mit hoher Zulässigkeit und bei geringem Aufwand eine Ein-

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Schätzung der Sprödbruchneigung von Gesteinen an Gesteinsproben oder Bohrkernen gestattet und damit die Einschätzung der Gebirgsschlaggefahr auch vor der Auffahrung der Grubenbaue gestattet.

Darlegung des Wesens der- Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, das für homogene Gesteine auf der Basis der .jeweiligen Ge steinspar ameter ein objektives Kriterium für die Sprödbruchneigung liefert und damit die Einschätzung der Gebirgsschlaggefahr im Bergbau ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus. dem interessierenden Bereich eine Gesteinsprobe entnommen und daraus ein zylindrischer Prüfkörper angefertigt wird. Dieser wird bis zum Bruch belastet und die dabei auftretende Volumenkompression in Abhängigkeit von der Belastung gemessen. Der maximale Betrag a der Yolumenkompression, gemessen als maximaler Wert der volumetriseheη Deformation I £_γΙ , wird als erster Kennwert für die Sprödigkeit genutzt. Sie wird mit einem zweiten Kennwert b für die Sprödbruchneigung multipliziert.. Dieser zweite Kennwert b ist das Verhältnis aus der Grenzbelastung C-q j, ~ ^3 der Gesteinsprobe zur Belastung beim Auftreten des maximalen Wertes der volumetrischen Deformation i £_v(-Diese Verfahrensweise beruht auf der Erkenntnis, daß Gebirgsschläge von der Speicherfähigkeit von Deformationsenergie durch das Gestein·(Wert a) sowie dessen Fähigkeit zur schnellen Abgabe der gespeicherten Energie. (Wert b) abhängig sind. Aus dem Ergebnis kann nach entsprechenden Vergleichsuntersüchungen ein Maß für die Sprödbruchneigung des Gesteins und die Gebirgsschlagneigung des betrachteten Gebirgsteils abgeleitet werden,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt in ffigur 1; ein Spannungs-Verformungsdiagramm und in Figur 2; eine Gesteinsprobe.

Aus einem homogenen Gesteinsstück des zu untersuchenden Bereiches wird nach den bekannten Verfahren ein zylindrischer Prüfkörper gefertigt. Danach wird dieser rotationssymetrisch' triaxial

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bis zum Bruch belastet. Dabei wird mit geeigneten Meßmitteln wie Deiinungsmeßstreif en; am Prüfkörper die volume trisclie Verformung £ gemessen. Diese ergibt sich aus .der vorzeichenbelasteten Summe der relativen Verformungen in den 3 Koordinate nrichtunge η .

^J xjz V Pur.die genannte Prüfkörperform ergibt sich daraus

^{1 r} ~ ν

Diese Größe ist in dem Diagramm in Figur 1 auf der Abszisse angetragen. Auf der Ordinate ist die jeweilige Spannungsdifferenz <3^ - ^ aufgezeichnet. Die Kurve für I £_vi zeigt einen charakteristischen Verlauf, und die maximale volumetrische Verformung £_v wird darauf gekennzeichnet als Punkt P. Davon ausgehend ist die maximale Volumenkompression a in Verbindung mit dem Belastungszustand, bei dem die Freisetzung der gespeicherten Energie beginnt, ein Maß für die Sprödbruchneigung des Gesteins. Aus der Multiplikation beider Werte und Beachtung der ,jeweiligen Gesteinsart wird daraus ein quantitatives Kriterium für die jeweilige Sprödbruchneigung abgeleitet, das nicht von der Probekörperform und den Versuchsbedingungen abhängt .

Claims

Erfindungsansprucli

Verfahren zur Ermittlung der Sprödbruchneigung von homogenen Gesteinen, bei-denen ein zylindrischer Prüfkörper aus dem zu untersuchenden Gestein angefertigt und bis zum Bruch belastet wird, gekennzeichnet dadurch, daß die dabei auftretende- Volumenänderung des Prüfkörpers in Abhängigkeit von der Belastung gemessen wird, und das Maximum der Volumenkompression als ein Maß für die Sprödbruchneigung.genutzt wird, und die dabei dem Prüfkörper aufgegebene Belastung in Bezug auf die Festigkeit . als ein Maß für die Geschwindigkeit der Freisetzung der gespeicherten Energie genutzt wird, und aus der Multiplikation beider Maße ein Grad für die Sprödbruchneigung des Gesteins gebildet wird, mit dessen Hilfe auf die Gebirgsschlagneigung im Gebirge geschlossen werden kann.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen