RU2540694C1 - Method for determining natural stresses in mine rock body - Google Patents

Method for determining natural stresses in mine rock body Download PDF

Info

Publication number
RU2540694C1
RU2540694C1 RU2013134578/03A RU2013134578A RU2540694C1 RU 2540694 C1 RU2540694 C1 RU 2540694C1 RU 2013134578/03 A RU2013134578/03 A RU 2013134578/03A RU 2013134578 A RU2013134578 A RU 2013134578A RU 2540694 C1 RU2540694 C1 RU 2540694C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stresses
depth
time
variable
pulsating
Prior art date
Application number
RU2013134578/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013134578A (en
Inventor
Иван Владимирович Бирючев
Альберт Васильевич Зубков
Роман Владимирович Криницын
Яков Иванович Липин
Константин Владимирович Селин
Сергей Васильевич Сентябов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН)
Priority to RU2013134578/03A priority Critical patent/RU2540694C1/en
Publication of RU2013134578A publication Critical patent/RU2013134578A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2540694C1 publication Critical patent/RU2540694C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: method involves measurement of stresses in mine rock body beyond the limits of an influence zone of second (mining) working at different depth when using underground mine workings, build-up of charts (dependences) of variation of the obtained primary stresses with depth. In order to improve forecast accuracy of stresses, including at horizon depth, each of the primary stresses is divided into constant and variable (pulsating) components in time. Relationship between variation of constant component parts with depth is obtained; a law of variation of variable (pulsating) stresses in time is found; then, these component parts are added at the required depth and the required time.
EFFECT: improving forecast accuracy of stresses on lower horizons in the future and at use of measurement results in the past on upper horizons.
2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам определения природных напряжений в массиве горных пород, которые используются в качестве граничных условий при расчете напряжений в горных конструкциях и элементах систем разработки для оценки их устойчивости.The invention relates to methods for determining natural stresses in a rock mass, which are used as boundary conditions when calculating stresses in rock structures and elements of development systems to assess their stability.

Известен способ определения природных напряжений, основанный на гипотезах их формирования только под действием гравитационных сил [1]. По гипотезе А. Гейма природные напряжения не превышают силы тяжести столба налегающих пород:A known method of determining natural stresses, based on the hypotheses of their formation only under the influence of gravitational forces [1]. According to the hypothesis of A. Game, natural stresses do not exceed the gravity of a column of overlying rocks:

σ x = σ y = σ z = γ H ,                                                 (1)

Figure 00000001
σ x = σ y = σ z = - γ H , (one)
Figure 00000001

где σz - вертикальная составляющая, МПа;where σ z is the vertical component, MPa;

σx, σy -горизонтальные составляющие, МПа;σ x , σ y are the horizontal components, MPa;

γ - удельный вес налегающих пород, МН/м3;γ is the specific weight of the overlying rocks, MN / m 3 ;

H - мощность налегающих пород, м.H is the thickness of the overlying rocks, m

По гипотезе А.Н. Динника горизонтальные составляющие зависят от бокового распора вертикальных напряжений λAccording to the hypothesis of A.N. The dynamics of the horizontal components depends on the lateral spread of vertical stresses λ

σ x = σ y = λ γ H ,                                                      (2)

Figure 00000002
σ x = σ y = - λ γ H , (2)
Figure 00000002

где λ = μ 1 μ

Figure 00000003
,Where λ = μ one - μ
Figure 00000003
,

µ - коэффициент Пуассона.µ is the Poisson's ratio.

Недостатком известных способов является то, что они не учитывают воздействие тектонических сил, которые участвуют в формировании горизонтальных природных напряжений.A disadvantage of the known methods is that they do not take into account the influence of tectonic forces that are involved in the formation of horizontal natural stresses.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату являются разнообразные способы непосредственного измерения напряжений в исследуемых массивах горных пород, основанные на частичной и полной разгрузке массива и его гидроразрыве [1].Closest to the proposed method in terms of technical nature and the achieved result are various methods for directly measuring stresses in the studied massifs of rocks, based on partial and complete unloading of the massif and its hydraulic fracturing [1].

В результате экспериментальных работ получаемAs a result of experimental work, we obtain

σ z = λ γ H ,                                                                  (3)

Figure 00000004
σ z = λ γ H , (3)
Figure 00000004

σ x = λ γ H + σ т х ,                                                         (4)

Figure 00000005
σ x = λ γ H + σ t x , (four)
Figure 00000005

σ x = λ γ H + σ т у ,                                                         (5)

Figure 00000006
σ x = λ γ H + σ t at , (5)
Figure 00000006

где σтх, σту - тектонические напряжения, действующие по осям X и Y.where σ tx , σ tu are tectonic stresses acting along the X and Y axes.

Недостатком известных способов является то, что тектонические силы включают постоянную (не зависит от времени измерения) и переменную составляющие, которая периодически изменяется во времени с цикличностью 3,5 года, 11 лет, 90 лет и т.п.A disadvantage of the known methods is that tectonic forces include a constant (independent of the measurement time) and variable components, which periodically changes in time with a cycle of 3.5 years, 11 years, 90 years, etc.

Однако все известные способы при производстве измерений и обработке результатов не позволяют разделять эти составляющие и полученный результат характеризует напряженное состояние массива только в момент измерения и при использовании этих данных через 5, 10 и 11 лет ошибки при расчете устойчивости горных конструкций могут достигать значительной величины.However, all known methods in the production of measurements and processing of the results do not allow to separate these components and the obtained result characterizes the stress state of the massif only at the time of measurement and when using this data after 5, 10 and 11 years, errors in calculating the stability of mountain structures can reach significant values.

Целью изобретения является повышение точности прогнозирования напряжений на нижние горизонты в будущем времени и при использовании результатов измерений в прошедшем времени на верхних горизонтах.The aim of the invention is to improve the accuracy of predicting stresses in the lower horizons in the future tense and when using the results of measurements in the past tense on the upper horizons.

Указанная цель достигается тем, что определенные известными способами главные напряжения разделяют на постоянную и переменную (пульсирующую) во времени составляющиеThis goal is achieved by the fact that the main stresses determined by known methods are divided into constant and variable (pulsating) components over time

σ x = ( λ γ H + σ х т ) + σ х т п ,                                                  (6)

Figure 00000007
σ x = ( λ γ H + σ x t ) + σ x t P , (6)
Figure 00000007

σ у = ( λ γ H + σ у т ) + σ у т п ,                                                  (7)

Figure 00000008
σ at = ( λ γ H + σ at t ) + σ at t P , (7)
Figure 00000008

так как σхтп≈σутптп, получают зависимость изменения постоянных составляющих с глубиной, находят закономерность изменения переменных (пульсирующих) напряжений во времени на рассматриваемом месторождении или принимают их как средние по региону, а затем суммируют эти составляющие на требуемой глубине и в нужное время.since σ htp ≈σ ut = σ tp , we obtain the dependence of the changes in the constant components with depth, find the pattern of change of the variable (pulsating) stresses in time at the field in question, or take them as average for the region, and then summarize these components at the required depth and in right time.

Ситуация облегчается тем, что σтп присущи всей земной коре и величина их одинакова как на Урале, так и для всего земного шара [2]. Деформация земной коры и связанные с ней σтп на Урале и на вулканических островах Тихого, Индийского и Атлантического океанов в экваториальной зоне, на которых находятся станции коррекции спутников GPS, отличаются не более чем на 5%.The situation is facilitated by the fact that σ mn are inherent in the entire earth's crust and their magnitude is the same both in the Urals and throughout the globe [2]. The deformation of the earth's crust and the associated σ cr in the Urals and on the volcanic islands of the Pacific, Indian and Atlantic oceans in the equatorial zone, where GPS satellite correction stations are located, differ by no more than 5%.

В качестве примера рассмотрим условия определения и прогнозирования природных напряжений на Гайском подземном руднике, где природные напряжения измеряли методом щелевой разгрузки, σтп определяли на специальном полигоне в околоствольном дворе на гор. 830 м.As an example, let us consider the conditions for determining and predicting natural stresses at the Gaisky underground mine, where natural stresses were measured using the slit method, σ TP was determined at a special training ground in the near-barrel yard on the mountains. 830 m.

Гор., мMountains., M ГодYear ИзмеренныеMeasured Постоянные σпiσтп The constants σ p = σ i σ tn σz σ z σx σ x σy σ y σтп σ tp σ x П

Figure 00000009
σ x P
Figure 00000009
σy σ y 830830 19981998 -22-22 -40-40 -19-19 -7-7 -33-33 -12-12 910910 20042004 -25-25 -42-42 -20-twenty -4-four -38-38 -16-16 10701070 20082008 -33-33 -49-49 -32-32 -9-9 -40-40 -23-23

На рис.1 представлены графики изменения постоянных составляющих напряжений с глубиной, а на рис.2 - графики изменения σтп с 1998 г. и по 2013 г. с прогнозом до 2020 г. на рудниках городов Краснотурьинск, Нижний Тагил, Березовский и Гай.Figure 1 shows the graphs of the constant stress components with depth, as in Figure 2 - graphs of σ mn in 1998 and 2013 with projections to 2020 in the mines cities Krasnoturinsk, Nizhny Tagil, Berezovsky and Guy.

Источники информацииInformation sources

1. Ральникова М.В., Зотеев О.В. Геомеханика: Учебное пособие. - М.: Издательский дом «Руда и Металлы, 2003. - 240 с.1. Ralnikova M.V., Zoteev O.V. Geomechanics: Textbook. - M.: Publishing House "Ore and Metals, 2003. - 240 p.

2. Зубков А.В. Периодическое расширение и сжатие Земли как вероятный механизм природных катаклизмов. - Литосфера, 2013. №2, с.145-156.2. Zubkov A.V. Periodic expansion and contraction of the Earth as a likely mechanism of natural disasters. - Lithosphere, 2013. No. 2, p.145-156.

Claims (2)

1. Способ определения природных напряжений в массиве горных пород, включающий измерение напряжений в массиве горных пород известными методами за пределами зоны влияния очистных (горных) работ на различной глубине при использовании подземных выработок, построение графиков (зависимостей) изменения полученных главных напряжений с глубиной, отличающийся тем, что для повышения точности прогнозирования напряжений, в том числе и на глубине горизонта, каждое из главных напряжений разделяют на постоянную и переменную (пульсирующие) во времени составляющие, получают зависимость изменения постоянных составляющих с глубиной, находят закономерность изменения переменных (пульсирующих) напряжений σтп во времени, а затем суммируют эти составляющие на требуемой глубине и в нужное время.1. The method of determining natural stresses in a rock mass, including measuring stresses in a rock mass by known methods outside the influence zone of treatment (mining) work at various depths using underground workings, plotting (dependencies) changes in the main stresses obtained with depth, different the fact that to increase the accuracy of predicting stresses, including at a depth of the horizon, each of the main stresses is divided into constant and variable (pulsating) in time with leaving, they obtain the dependence of the change in the constant components with depth, find the pattern of change of the variable (pulsating) stresses σ TP in time, and then summarize these components at the required depth and at the right time. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что график изменения σтп во времени принимают как среднее значение по региону. 2. The method according to claim 1, characterized in that the graph of changes in σ TP over time is taken as the average value for the region.
RU2013134578/03A 2013-07-23 2013-07-23 Method for determining natural stresses in mine rock body RU2540694C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134578/03A RU2540694C1 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Method for determining natural stresses in mine rock body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134578/03A RU2540694C1 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Method for determining natural stresses in mine rock body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013134578A RU2013134578A (en) 2015-01-27
RU2540694C1 true RU2540694C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53281261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013134578/03A RU2540694C1 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Method for determining natural stresses in mine rock body

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2540694C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834649A1 (en) * 1979-10-29 1981-05-30 Институт Сейсмостойкого Строитель-Ctba И Сейсмологии Ah Таджикской Ccp Earthquake predicting method
SU881320A1 (en) * 1979-04-09 1981-11-15 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Method of detecting the strained state of rock
US5737219A (en) * 1992-10-15 1998-04-07 All-Russian Research Institute For Hydrogeology And Engineering Geology Method of monitoring deformation of geological structures and predicting geodynamic events
RU2135770C1 (en) * 1997-07-09 1999-08-27 Шейнин Владимир Исаакович Method determining changes of stress condition of rock mass in time and device for its implementation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU881320A1 (en) * 1979-04-09 1981-11-15 Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Method of detecting the strained state of rock
SU834649A1 (en) * 1979-10-29 1981-05-30 Институт Сейсмостойкого Строитель-Ctba И Сейсмологии Ah Таджикской Ccp Earthquake predicting method
US5737219A (en) * 1992-10-15 1998-04-07 All-Russian Research Institute For Hydrogeology And Engineering Geology Method of monitoring deformation of geological structures and predicting geodynamic events
RU2135770C1 (en) * 1997-07-09 1999-08-27 Шейнин Владимир Исаакович Method determining changes of stress condition of rock mass in time and device for its implementation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗУБКОВ А.В. Периодическое расширение и сжатие Земли как вероятный механизм природных катаклизмов - Литосфера, 2013. N2, с.145-156 *
РАЛЬНИКОВА М.В И ДР., Геомеханика: Учебное пособие. - М: Издательский дом "Руда и Металлы, 2003, стр. 13-16,51-56 . *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013134578A (en) 2015-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mayolle et al. Scaling of fault damage zones in carbonate rocks
Konicek et al. Long-hole destress blasting for rockburst control during deep underground coal mining
Vennes et al. Large-scale destress blasting for seismicity control in hard rock mines: a case study
Khomenko et al. Analytical modeling of the backfill massif deformations around the chamber with mining depth increase
Kopylov et al. Forecasting of geodynamic hazards at potash mines using remote sensing data: acase study of the Tubegatan deposit, Uzbekistan
Wojtecki et al. Estimation of active rockburst prevention effectiveness during longwall mining under disadvantageous geological and mining conditions
Li et al. Characteristics and implications of stress state in a gold mine in Ludong area, China
Stupnik et al. Physical modeling of waste inclusions stability during mining of complex structured deposits
Konicek et al. Effects of torpedo blasting on rockburst prevention during deep coal seam mining in the Upper Silesian Coal Basin
Ji et al. A novel method for estimating methane emissions from underground coal mines: The Yanma coal mine, China
Tommasi et al. Buckling of high natural slopes: the case of Lavini di Marco (Trento-Italy)
Ziegler et al. Near-surface rock stress orientations in alpine topography derived from exfoliation fracture surface markings and 3D numerical modelling
RU2540694C1 (en) Method for determining natural stresses in mine rock body
Neverov Types of orebodies on the basis of the occurrence depth and stress state. Part I: Modern concept of the stress state versus depth
Goodale et al. Global stability assessment of open pit slopes using LEM and FEM: A comparison between the factor of safety and strength reduction factor
Su et al. Fracture patterns in successive folding in the western Sichuan basin, China
Soucek et al. Experimental approach to measure stress and stress changes in rock ahead of longwall mining faces in Czech coal mines
Sarybayev et al. Rosk mass assessment for man-made disaster risk management
de Miguel-García et al. A new methodology to estimate the powder factor of explosives considering the different lithologies of volcanic lands: A case study from the island of Tenerife, Spain
Torbica et al. A model for estimation of stress-dependent deformation modulus of rock mass
Kuldeev et al. Modern methods of geotechnic–effective way of providing industrial safety in mines
Nurpeisova et al. FORECAST CHANGES IN THE GEODYNAMIC REGIME OF GEOLOGICAL ENVIRONMENT DURING LARGE-SCALE SUBSOIL DEVELOPMENT
Hrubesova et al. Geotechnical monitoring and mathematical modelling in medieval mine Jeronym (Czech Republic)
Buzylo et al. Analysis of stress-strain state of rock mass while mining chain pillars by chambers
Leont'ev Analysis of natural stresses according to the measurement results in mines on the territory of Northern Eurasia

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180724