SU1263848A1 - Способ определени смещений массива горных пород в скважинах,обсаженных гибкими трубами - Google Patents
Способ определени смещений массива горных пород в скважинах,обсаженных гибкими трубами Download PDFInfo
- Publication number
- SU1263848A1 SU1263848A1 SU853859736A SU3859736A SU1263848A1 SU 1263848 A1 SU1263848 A1 SU 1263848A1 SU 853859736 A SU853859736 A SU 853859736A SU 3859736 A SU3859736 A SU 3859736A SU 1263848 A1 SU1263848 A1 SU 1263848A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- cos
- sin
- well
- array
- inclinometer
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к области исследований деформаций горных пород (ГП) от вли ни открытых и подземных горных выработок. Изобретение позвол ет с высокой точностью определ ть направлени и величины смещений и деформацию сдвига ГП. Дп этого в наблюдательной скв-ажине, заложенной в деформирующемс массиве, фиксируют точки на обсадных трубах. Затем провод т инклинометрическую съемку до и после деформировани ствола скважины. По результатам съемок определ ют координаты зафиксированных точек (ЗТ) в исходном и сдеформирог. ванном положени х ствола скважины. По ним определ ют величину и направление смещени ЗТ, определ ющих веi . личину и направление смещени ГП в массиве. Деформацию t сдвига ГП (Л в массиве в зоне ЗТ определ ют по формуле tg (©р + о( ) - tg
Description
Изобретение относится к области измерения смещений и деформаций внутри массива и может быть использовано при исследовании деформаций массива горных пород от влияния открытых и подземных горных выработок, в откосах различных земляных сооружений, а также при изучении оползней бортов карьеров и ествественных склонов.
Массивы горных пород в бортах карьеров, в откосах различных земляных сооружений и естественных склонах до разрушения претерпевают значительные смещения и деформации. Так, например, смещения прибортовых массивов высоких бортов карьеров до разрушения достигают нескольких метров, а относительные деформации растяжения и сдвига для песчано-глинистых пород соответственно (6080) 103 и (100-150) 10‘3 .
Это позволяет по величине смещений и деформаций прибортового массива судить о степени опасности для устойчивости откосов наблюдаемых деформаций.
Целью изобретения является повышение точности определения смещений массива горных пород.
На фиг. 1 изображены профили деформирующегося откоса в исходном 1 и сдеформированном 2 положениях, расположение наблюдательной скважины до 3 и после 4 деформации прибортового массива, зона деформирования 5 откоса с границами 6.
На фиг. 2 изображен участок искривленного ствола скважины с обсадной трубой 7, в стенки которой вмонтированы реперы 8, и помещенный в обсадную трубу на мерном тросекабеле 9 измерительный снаряд 10, состоящий из инклинометра 11 и магнитогерконового датчика 12, присоединенного к нижнему башмаку инклинометра.
Способ осуществляют следующим образом.
С поверхности деформирующегося откоса бурят наблюдательную скважину, при этом перебуривают зону деформирования прибортового массива горных пород таким образом, чтобы забой скважины располагался в незатронутом деформациями массиве. Скважину обсаживают полиэтиленовой эластичной трубой,в стенкй которой вмонтированы реперы, представляющие собой, например, закрепленные на шурупах на некотором расстоянии друг от друга стальные пластины, ко5 торые являются зафиксированными точками. После обсадки скважины проводят инклинометрическую и магнитогерконовую съемку исходного положения ствола скважины измерительным 10 снарядом, состоящим из инклинометра и присоединенного к нему магнитогерконового датчика. По результатам съемки вычисляют координаты реперов в исходном и сдеформированном поло15 жениях ствола скважины, а по координатам определяют величину и направление смещения реперов и деформацию сдвига внутри массива. Поскольку пластмассовые эластичные трубы в 20 стволе скважины, пластично деформируясь, перемещаются совместно с массивом, по смещениям реперов определяют смещения примыкающего к ним массива, а по измеренным непосредственно 25 в месте крепления репера зенитным углам ствола скважины и направлению перемещения репера определяют деформации сдвига примыкающего к реперу массива Вычисления выполняют по следующим 30 формулам:
| isi = | / ΔΧ2 + | (1) | ||
| arc ts 7Γ | “ i | (2) | ||
| * | n | sin Q.+ t | ||
| йХ = | χ'. - X = (X | ’+ ΣΖ | li | |
| + 1' h-P | i=1 | n | ||
| sinO ) h-P | - (xo + | ΣΞ | li* | |
| i=1 | ||||
| sin 0 . 1 | + 1 η sinG ); h-P η-ρ z ’ | (3) | ||
| n | ||||
| δζ = z | - z =<z0 | - ΣΖ | li | cosOj- |
| i=1 | n | |||
| “ ϊ Ъ-Р | cos θ;.ρ ) | -(z. - | .ΣΣ i=1 | li cos®· - |
| - Vp | COS ) J | (4) | ||
| V = tg (e' | + d ) - | tg | (Θρ + | |
| + oL ) , | (5) | |||
| где | s - | полный | вектор сме- |
щения репера;
<к - угол наклона к горизонту вектора смещения репера;. лХ и ΔΖ - горизонтальные и вертикальные сосставляющие полно5 1263848 инклинометра на работу магнитогерконового датчика.
Через 15 дней, за которые в деформирующемся массиве борта карьера произошли оползневые подвижки, в заложенной наблюдательной скважине 1 была вновь проведена комплексная съемка положения искривленного ствола и реперов в скважине. По данным комплексной съемки было установлено положение искривленного в результате оползневых деформаций массива ство, . 42 <* = arc tg __ = arc tg
-0.039
0,184 = - 12.
Абсолютная величина смещения репера равна
S =/ ΔΧ2- + ΛΖ = /0,184* + 0,039*= /и,0338 + 0,0015 = 0,188 м.
Аналогично вычислялись перемещения и всех других реперов (см. таблицу) .
ла скважины и вычислены координаты и перемещения заложенных в обсадные трубы стальных реперов.
Расчеты выполнены в условной системе координат, н которой для удобства оси координат проведены через устье скважины, причем ось Z направлена вертикально вверх - вдоль начального положения ствола скважины, а ось X направлена горизонтально в направлении перемещений в оползающем массиве - нормально простиранию бор-25 та карьера.
Результаты измерений и расчетов смещений и деформаций сведены в таблицу.
Так, для репера, расположенного 3θ на глубине 26,15 м, его перемещения составили + ts.p sin05 p ) * [Q,349 + 10 sin 0° + 2 sin (-0,5°) + 2 sin (-1°) + 2 sin (-3°) + 0,09 sin» (-4,75 )] - (0 + 10 sin 0° + 2 sin 0° +
0,349 + 10 sin 0°+ + 2 sin + 0,150 » 0,184
0° · sin м;
0°) + 10 sin 0° + +
sin 0°
- 0,165
ΣΞ м (Ζο 5-₽) *5-P’
- ΣΞ I, COS ©j =L ’-0,102 -JO cos cos ( -0,5 ) 2
0°50 cos (-3° )-0,09 cosx л Λ
- 2 cos 0 - 26,189+
ΔΖ = (Zo c°S0s.p) f5.p COS©
- 10 cos 0°
- 2 cos (—1°) (-4,75°)]*- (0 - 10 cos 0°o-10 cos 0° - 2 cos 0°
- 2 cos 0* - 0,150 cos 0°) + 26,150 = - 0.039 m.
Деформация сдвига горных пород внутри массива определена непосредственно по измеренным инклинометром зенитным углам сдеформированного ство’ла скважины в месте крепления репера и углу наклона вектора перемещения репера. Так, для репера, расположенного на глубине 26,15 м, деформация сдвига горных пород составила tg (Θ +с<) - tg (θρ+οί) = = tg (4,75° - 12°) - tg (0 - 12°) = = tg (-7,25°) - tg.(-12°) = -0,1272 + + 0,2126 = 0.0854(4,9°)·
Таким образом, по наолюдательной скважине получены величины векторов смещений и деформации сдвига горных пород внутри массива зоны деформирования в плоскости смещения приборто-вого массива.
Claims (1)
- Изобретение относитс к области измерени смещений и деформаций внутри массива и может быть использовано при исследовании деформаций массива горных пород от вли ни открытых и подземных горных выработок в откосах различных земл ных сооружений , атакже при изучении оползней бортов карьеров и ествественньпс склонов. Массивы горных пород в бортах карьеров, в откосах различных земл ных сооружений и естественных склонах до разрушени претерпевают значительные смещени и деформации Так, например, смещени прибортовых массивов высоких бортов карьеров до разрушени достигают нескольких метров, а относительные деформации раст жени и сдвига дл песчано-гли нистых пород соответственно (6080 ) 10 и (100-150) 10 . Это позвол ет по величине смещений и деформаций прибортового масси ва судить о степени опасности дл устойчивости откосов наблюдаемых деформаций. Целью изобретени вл етс повышение точности определени смещений массива горньк пород. На фиг. 1 изображены профили деформирующегос откоса в исходном 1 и сдеформированном 2 положени х расположение наблюдательной скважины до 3 и после 4 деформации прибортового массива, зона деформирова ни 5 откоса с границами 6. На фиг. 2 изображен участок искривленного ствола скважины с обсад ной трубой 7, в стенки которой вмон тированы реперы 8, и помещенньш в обсадную трубу на мерном тросекабеле 9 измерительный снар д 10, состо щий из инклинометра 11 и ма нитогерконового датчика 12, присоединенного к нижнему башмаку инклинометра . Способ осуществл ют следующим образом. С поверхности деформирующегос откоса бур т наблюдательную скважину , при этом перебуривают зону деформировани прибортового массива горньк пород таким образом, чтобы забой скважины располагалс в незатронутом деформаци ми массиве. Скважину обсаживают полиэтиленовой эластичной трубой,в стенки которой 482 вмонтированы реперы, представл ющие собой, например, закрепленные на шурупах на некотором рассто нии друг от друга стальные пластины, которые вл ютс зафиксированными точками . После обсадки скважины провод т инклинометрическую и магнитогерконовую съемку исходного положени ствола скважины измерительным снар дом, состо щим из инклинометра и присоединенного к нему магнитогерконового датчика. По результатам съемки вычисл ют координаты реперов в исходном и сдеформированном положени х ствола скважины, а по координатам определ ют величину и направление смещени реперов и деформацию сдвига внутри массива. Поскольку пластмассовые эластичные трубы в стволе скважины, пластично деформиру сь , перемещаютс совместно с массивом , по смещени м реперов определ ют смещени примыкающего к ним массива , а по измеренным непосредственно в месте креплени репера зенитным углам ствола скважины и направлению перемещени репера определ ют деформации сдвига примыкающего к реперу массива Вычислени выполн ют по следующим формулам: / ДХ + uZ ; . 01 arc.tg uX х. - X (Х + YI1 T-i sinQ.+ -t- 1 sine ) - (X + H li h-P h-P о .. sin©. + l,.p sine); uZ z - Z (Z - II li cosQj- t-p -(Zo - i licosQ,cos ,, );(4) y tg (0; + ) - tg (0p + oL), S- полный вектор смегде щени репера; о - угол наклона к горизонту вектора смещени репера; дХ и &Z - горизонтальные и вертикальные сосставл ющие полноинклинометра на работу магнитогерконового датчика. Через 15 дней, за которые в деформирующемс массиве борта карьера произошли оползневые подвижки, в заложенной наблюдательной скважине была вновь проведена комплексна съемка положени искривленного ство ла и реперов в скважине. По данным комплексной съемки было установлено положение искривленного в результат оползневых деформаций массива ствола скважины и вычислены координаты и перемещени заложенных в обсадны трубы стальных реперов. Расчеты выполнены в условной системе координат, в которой дл удобс ва оси координат проведены через устье скважины, причем ось Z направ лена вертикально вверх - вдоль начального положени ствола скважины а ось X направлена горизонтально в направлении перемещений в оползающем массиве - нормально простиранию бор та карьера. Результаты измерений и расчетов смещений и деформаций сведены в таблицу . Так, дд репера, расположенного на глубине 26,15 м, его перемещени составили лх (х + Z± i. sine + ip ) - (X +11 I, sinQ + sin© + 3in0 p ) - .Q,349 + 10 + 10 sin Q° + 2 sin (-0,5°) + 2 sin (-1) +2 sin (-3°) + 0,09 sinx ( -4,75 ) - (0 + 10 sin 0° +10 sin 0 + 2 sin sin O + 2 sin 0° + + 0,150 sin 0°) 0,349 - 0,165 0,184 M; uZ (Z - YI 1COSO.- Ig pX - (2„ - С I °«® cosQg .p) 0 р) -0,102 - 10 cos - fj.p cosQj. ° 1 7 г-п С -n.S Ч -10 cos 0° - 2 cos ( -0,5 ) -2 cos (Г) - 2 cos (-3)-0,09cos ( -4,75)- (0 - 10 cos cos 0° - 2 cos 0° - 2 cos 0° -2 cos 0 - 0,150 cos 0°) - 26,18 + 26,150 - 0,039 M. Угол наклона вектора перемещени репера составил -0.039 о(. arc tg arc tg 0,184 - 12. Абсолютна величина смещени репе а равна S &Х + AZ /0,184 + 0,039/0 ,0338 + 0,0015 0,188 м. Аналогично вычисл лись перемещеи и всех других реперов (см. табицу ) . Деформаци сдвига горных пород внутри массива определена непосредственно по измеренным инклинометром зенитным углам сдеформированного ствола скважины в месте креплени репера и углу наклона вектора перемещени репера. Так, дл репера, расположенного на глубине 26,15 м, деформаци сдвига горных пород составила У tg (0р +с() - tg (0p+oL) tg (4,75 - 12) - tg (О - 12°) tg (-7,25°) - tR.(-12°) -0,1272 + + 0 2126 0.0854(4,9°). Таким образом, по наолюдательной скважине получены величины векторов смещений и деформации сдвига горных пород внутри массива зоны деформироани в плоскости смещени приборто-. ого массива. Формула изобретени Способ определени смещений массива горных пород в скважинах, обсаженных гибкими трубами, включающий измерение горизонтального смещени горных пород и определение деформации сдвига горных пород, отличающийс тем, что, с целью повьпнени точйости определени смещений , определ ют координаты зафиксированных точек обсадных труб в исходном и сдеформированном положени х ствола скважины, по замеренным координатам определ ют величину и направление смещени зафиксированных точек, а деформацию сдвига горных пород в массиве определ ют из соотношени у tg (ер +ot) - tg (0р +Ы), где f - деформаци сдвига горных пород массива в зоне зафиксированной точки; го вектора смещ J ни репера; X, Z и X ,Z - координаты репер соответственно в HcxOjT HOM и еде фо миройанном положе ни х ствола скваж ны; - длина i-ro интерв ла инклинометрической съемки соо ветственно в исхо ном -и сдеформированом положени х скважины; X,.Z их. Z - координаты усть ( или дна) скважи ны в исходном и сдеформированном положени х ствола 0 и 9. - средний зенитный угол i-ro интерва ла инклинометриче кой съемки соотве ственно в исходном и сдеформированном положени х скважины (зенитный угол измер етс от отрицательного направлени вертикаль ной оси Z и принимаетс положительным , если он Отсчитываетс против часовой стоелки, и отрицательным J если он отсчитываетс по часовой стрелке ); - рассто ние по стволу скважины от точки п последнего инклинометрического замера , предшествующего замеру на репере до фиксируемого репера Р (п-р-интервал ) соответственно в исход ном и сдеформированном положени х скважины; - средний зенитный угол п-р интервала инклинометркческой съемки соответственно в исходном и сдеформированном положени х скважины ; У - деформаци сдвига горных пород массива в зоне репера; 0р и 0р - зенитный угол ствола скважины в месте креплени репера соответственно в исходном и сдеформированном положени х ствола скважины. Пример. При выполнении спосооа на деформирующемс участке борта карьера высотою 85 м была пробурена вертикальна наблюдательна скважина глубиной 55 м, котора была обсажена полиэтиленовыми трубами с внешним диаметром 110 см. В стенки обсадных труб были вмонтированы реперы, представл ющие собой закрепленные на шурупах на рассто нии 2 м друг от друга обрезки стальных труб. После заложени скважины в ней были проведены одновременно инклинометрическа и магнитогерконова съемки . Комплексной съемкой были установлены: вертикальность заложени наблюдательной скважины (отклонение оси ствола от вертикали не превышали 15 ) и исходные координаты заложенных в зоне деформировани реперов, соответствующие глубинам 20, , 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 и 40 м от усть скважины. Комплексна съемка проводилась измерительным снар ом , состо щим из инклинометра МИ-30 (длина секции инклинометра 110 см) магнитогерконового датчика (длина екции датчика 10 см), навинчиващегос на нижний башмак гильзы инлинометра . При этом рассто ние ежу магнитной стрелкой инклинометра присоединенным к нему датчиком сключало вли ние последнего на магитную стрелку. В инклинометре МИ-30 тсутствуют детали из ферромагнитых сплавов, что исключало вли ние71263848- зенитньш угол ствола скважины в зафиксированной точке соответственно в исходном и сдеформированном положени х ствола 5 скважины.8угол наклона к горизонту вектора перемещени зафиксированной точ ки .20,0722,0824,0832,0234,02J6,00О36,0336,UО-102 3«4-1б;2349-101361-16,20,29347-14,70,80313-793032551,32-13,3-58,25248,75 -394,88-12,01881.29 -10.7-22.1180,7755-9,5-90,2720-8,3-319 L-J,.l-I.l™... -0,25 38,00-0,25 -0,25 38,15-0,2538,03 О 40,00 О 40,t7 О 40,04 О 50,00О55 забойх) Смецекие усть скважины, определенное маркшейдерскими (геодезическими) инструкентальньми измерени ми .хх) Смещение репера, дл которого приведен полный расчет в указанном примере выполнени способа. Продолжение таблицы ZILIZ ZlIIZIZ2rpufi
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU853859736A SU1263848A1 (ru) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Способ определени смещений массива горных пород в скважинах,обсаженных гибкими трубами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU853859736A SU1263848A1 (ru) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Способ определени смещений массива горных пород в скважинах,обсаженных гибкими трубами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1263848A1 true SU1263848A1 (ru) | 1986-10-15 |
Family
ID=21164283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU853859736A SU1263848A1 (ru) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | Способ определени смещений массива горных пород в скважинах,обсаженных гибкими трубами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1263848A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467287C2 (ru) * | 2011-02-24 | 2012-11-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Способ мониторинга за опасными геодинамическими процессами |
| RU2509889C1 (ru) * | 2012-09-27 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский университет дружбы народов (РУДН) | Способ определения деформации горных пород в зонах, недоступных для прямых измерений |
| RU2558556C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Скважинный инклинометрический зонд и скважинная инклинометрическая система для определения вертикальных сдвижений горных пород и закладочного массива с его использованием |
-
1985
- 1985-02-22 SU SU853859736A patent/SU1263848A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 385041, кл. Е 21 С 39/00, 1967. Калштениус Т.А. и др. Определение горизонтального смещени грунтов в полевьк услови х. Проблемы инженерной геологии. М.: Мир, 1964, с. 284294. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467287C2 (ru) * | 2011-02-24 | 2012-11-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Способ мониторинга за опасными геодинамическими процессами |
| RU2509889C1 (ru) * | 2012-09-27 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский университет дружбы народов (РУДН) | Способ определения деформации горных пород в зонах, недоступных для прямых измерений |
| RU2558556C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук | Скважинный инклинометрический зонд и скважинная инклинометрическая система для определения вертикальных сдвижений горных пород и закладочного массива с его использованием |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4038631A (en) | Method for generating and detecting seismic shear wave energy in the earth | |
| SU1263848A1 (ru) | Способ определени смещений массива горных пород в скважинах,обсаженных гибкими трубами | |
| Martin | Deformation of open pit mine slopes by deep seated toppling | |
| Larson et al. | Effects of Jointing and Bedding-separation: On Limestone Breakage at a Reduced Scale | |
| US4694437A (en) | Subterranean surveying apparatus | |
| Price et al. | The engineering geology of Edinburgh Castle rock | |
| RU2738633C1 (ru) | Способ мониторинга развития пучений, вызванных строительством наклонных подземных выработок, пройденных с замораживанием грунтов | |
| Klein et al. | Experimental monitoring of a solution-mining Cavern in Salt: identifying and analyzing early-warning signals prior to collapse | |
| SU744226A1 (ru) | Способ ориентировани веера скважин | |
| Orwat | Mining terrain inclinations approximation using the polynomials and an approximating function fragmentation | |
| RU2810350C1 (ru) | Способ автоматизированной поверхностной диагностики технического состояния подземных горных выработок | |
| Wyllie | Movement monitoring | |
| SU1752869A1 (ru) | Способ определени зоны возможного провалообразовани в грунтах | |
| Stacey | The behaviour of two-and three-dimensional model rock slopes | |
| SU1221347A1 (ru) | Способ определени высоты зоны водопровод щих трещин в массиве горных пород | |
| SU1514945A1 (ru) | Способ проведени и креплени горных выработок | |
| SU1155764A1 (ru) | Устройство дл определени параметров заложени дегазационных скважин | |
| SU1402667A1 (ru) | Акустический способ оценки напр женно-деформированного состо ни массива горных пород | |
| RU1809062C (ru) | Способ разработки тонких крутопадающих рудных тел | |
| Briestensky et al. | Recent displacements registered in selected caves of Dobra Voda karst area in Slovakia | |
| SU1025885A1 (ru) | Способ определени полной деформации горно-проходческих выработок | |
| WO2005061837A1 (en) | Closed end directional driving shoe | |
| RU1810540C (ru) | Способ определени напр женного состо ни горного массива | |
| Prasetya et al. | Real Time Monitoring Using Robotic Total Station on the Outlet Slope of the Cisumdawu Tunnel, West Java | |
| SU1051243A1 (ru) | Способ определени искривлени ствола скважины относительно центра забо |