SU899941A1

SU899941A1 - Method of detecting strain in affected rock dody

Info

Publication number: SU899941A1
Application number: SU742039433A
Authority: SU
Inventors: Константин Аркадьевич Ардашев; Владимир Иванович Ахматов; Юрий Дмитриевич Орлов; Борис Васильевич Калиткин; Борис Николаевич Севастьянов; Виктор Николаевич Дудник
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1982-01-23

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В НАРУШЕННОМ МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД(54) METHOD FOR DETERMINING STRESSES IN DISPOSED MASS OF MOUNTAIN BREEDS

1one

Изобретение относитс к горной промышленности и предназначено дл исследований статистических напр жений в нарушенном трешинами массиве горных пород.The invention relates to the mining industry and is intended to investigate statistical stresses in a rocky rock massif.

Известен ультразвуковой способ определени зависимости скорости прохождени волны от напр жени , включаюш.ий отбор образцов из исследуемого массива, прозвучивание образцов ультразвуковыми импульсами , нагружение образцов и определение зависимости скорости прохождени импульсов от напр жени 1.A known ultrasonic method for determining the dependence of the wave propagation speed on voltage, including sampling from the array under study, sounding the samples with ultrasonic pulses, loading the samples and determining the dependence of the speed of the pulses on voltage 1.

Известен также способ определени на .пр жений в нарушенном массиве горных пород , включающий прозвучивание нарушенного участка массива ультразвуковыми импульсами , измерение в нескольких точках времени прохождени импульсов через нарушенный участок массива, тарировку и выбор базы измерени 2.There is also known a method for determining the stress in a disturbed rock mass, including sounding a disturbed portion of the array with ultrasonic pulses, measuring at several points in time the pulses pass through the disturbed portion of the array, calibrating and selecting the measurement base 2.

Недостатком этого способа вл ютс низкие чувствительность и точность измерений, обусловленные большой погрешностью измерений скорости ультразвуковой волны на небольших рассто ни х и малым относительным изменением величины с увеличением наПр жений вплоть до разрушающих (обычно изменение скорости упругой волны не превышает , что не выходит за пределы погрешности измерений).The disadvantage of this method is low sensitivity and accuracy of measurements, due to the large error in measuring the velocity of the ultrasonic wave at short distances and a small relative change in magnitude with an increase in stresses up to destructive (usually the change in the velocity of the elastic wave does not exceed, which does not go beyond the margin of error measurements).

Цель изобретени- - повышение точности определени напр жений.The purpose of the invention is to improve the accuracy of stress determination.

Поставленна цель достигаетс тем, что определ ют врем прохождени импульсов через ненарушенный участок массива, а базу измерени выбирают в месте, где изменение времени задержки прохождени импульсов не превышает 5%, при этом врем задержки This goal is achieved by determining the time of passage of pulses through the undisturbed portion of the array, and the measurement base is selected in a place where the change in the delay time of the passage of pulses does not exceed 5%, while the delay time

10 определ етс как разность между временами прохождени импульсов через нарушенный и ненарушенный участки массива, причем тарировку провод т по зависимости времени задержки от напр жени . 10 is defined as the difference between the times of passage of pulses through the disturbed and undisturbed portions of the array, with the calibration being carried out according to the voltage delay time.

IS На фиг. 1 представлен график тарировочной зависимости; на фиг. 2 - схема получени тарировочной зависимости.IS FIG. 1 is a graph of calibration dependence; in fig. 2 - scheme for obtaining the calibration dependence.

Некоторый участок массива определенной толщины, нарушенный трещинами, прозвучивают ультразвуковыми импульсами Some section of the array of a certain thickness, broken by cracks, sound ultrasonic pulses

20 и измер ют после каждого прозвучивани врем прохождени импульсов через нару-, щенный участок.20 and the pulse passing time through the out-of-scalded area is measured after each sound.

Прозвучивают ультразвуковыми импуль :мм участок массива, ненарушенный тре U:i;:«viH , толщина которого соответствует толщине нарушенного участка массива. Определ ют врем задержки прохождени импульсов на трещинах как разность времени прохождени через нарушенный и ненарушенный участки массива.An ultrasonic pulse is heard: mm section of the array, undisturbed U: i;: «viH, whose thickness corresponds to the thickness of the damaged section of the array. The delay time of the pulses on the cracks is determined as the difference in the transit time through the broken and undisturbed portions of the array.

Определ ют участок, где врем задержки не превышает 5%, и принимают его за базу измерени . Дл определени напр жений по времени задержки прохождени импульсов провод т тарировку, т. е. получают тариро-. вечные зависимости между напр жением и временем задержки с помощью физикомеханических методов. Полученные тарировочные зависимостииспользуют дл определени напр жений при проведении ульгра-iK .vK.nfjijfx из.мерений без постановки ком: :,;м.:11;,1х наблюдений. Врем задержки про :;ж;:;е;;и импульсов через трещины более I чгтпительно к напр жени м, чем врем про .::,.):дени 1 импульсов в ненарущенном масепвс . Его величина зависит от характера и .:ч-1о: н 1 контактов по трещинам (ширины сщины, акустического сопротивлени ее ::;,-ч олнител , отношение ширины трещины к /п1ас импульса и др.). Под действием на , ::узок соприкосновение по контактам улучд .чнегс к величина времени задержки па::: ст . Изменение времени задержки в зависиiovnii от напр жений составл ет до 50% Г-; 6j,,;ee.The area where the delay time does not exceed 5% is determined and is taken as the measurement base. To determine the voltages for the delay time of the pulses, they are calibrated, i.e., they are calibrated. perpetual dependencies between voltage and delay time using physicomechanical methods. The obtained calibration dependences are used to determine stresses when conducting ulgra-iK .vK.nfjijfx measurements without setting a com::,; m.: 11;, 1x observations. The delay time about:; x;:; e ;; and pulses through cracks is more than I to stress than the time of pro. ::. Its value depends on the nature of i.: H-1o: n 1 contacts over cracks (width of the joint, acoustic resistance of its:;; Under the influence on,:: the contact is narrow on contacts, it improves the value of the delay time of the pas ::: Art. The variation of the delay time, depending on the voltage, is up to 50% G-; 6j ,,; ee.

Способ опробован в лабораторных и щахт; ;:Х VC/iOHUHX.The method was tested in laboratory and Schacht; ;: X VC / iOHUHX.

Сгособ осуществл етс следующим обраПрозвучивают нарушенный участок гор; массива ультразвуковыми импульсами и ч.: сдел от участок, где врем задержки про: .;;дсни импульсов не превышает 5% от j;c; i;ero значени при измерении на разных :ii; тках горного массива, наход щихс под , г:;./гвнем одинаковых нагрузок.The method is carried out as follows: The disturbed part of the mountains sounds; array of ultrasonic pulses and h .: made from the area where the delay time is about:. ;; dny pulse does not exceed 5% of j; c; i; ero values when measured at different: ii; the currents of the mountain massif under, g:; ./ gvnem identical loads.

Fibioop базы измерени производитс :; :v;y;oiiu-iM образом.Fibioop measurement base is produced by:; : v; y; oiiu-iM way.

врем прохождени импульса Т pulse time T

1а-;родс складываетс из времени прохож ,1о::и его по монолиту То (ненарушенной 1a; rhodes is the sum of the passage time, 1o ::, and his Toto monolith (undisturbed

:i.;i();u н Времени задержки на трещинах: i.; i (); u n Time delays on cracks

Г., iCf: больше врем задержки, тем боль:: :; .ЧИ Т ОТЛИЧЗеТСЯ ОТ То. ПрИ бОЛЬШОМG., iCf: the longer the delay, the more pain :: ::; .CHITA DIFFERENT FROM THAT. BIG BIG

hLje Т.нпп.ин в массиве значительна : СТг,. Т-, достигаетс на малых базах, при ,: ;.;iic-i; нарушенности необходимо выби - п(1,,м,|;1 е базы.hLje T. npp. in the array is significant: Ctg ,. T-, is achieved on small bases, with,:;.; Iic-i; disturbance must be selected - n (1,, m, |; 1 e base.

.намерим базы определ етс и методи:: 11(к-гученна тарировочных зависимос ii ме-кду напр жением и временем задерж . Ирм малыхбазах измерени (0,5-1 м) , i i глхмучо и тарировочных зависимостей ;:;л1мен тьс методика искусственного ;; гружсни массива. Дл ее осуществленл ..;о;кег б)МЬ использован комплект оборудо; . ВГШМИ, в который входит щелеобразователь , гидравлическа давильна установка и насос.The basis is also determined by the methods :: 11 (c-guccal calibration dependences ii mec-voltage and delay time. Irm small measurement bases (0.5-1 m), ii glhmucho and calibration dependencies;:; to change the method of artificial ;; array load. For its implementation; .. o; keg b) MOU used a set of equipments; . VGSHMI, which includes chinker, hydraulic pressing unit and pump.

Щелеобразователем в массиве прорезываютс щели, оконтуривающие породную призму с трех сторон. Верхнюю щель дополнительно расшир ют с тем, чтобы а образовавшуюс нишу поместить гидродомкраты установки. Количество гидродомкратов за ,висит от размеров грани призмы и обычно не превышает 6-9 штук.A gap in the array, which outlines the rock prism on three sides, is cut through with an array. The upper slit is additionally widened so that the resulting niche places the hydraulic jacks of the installation. The number of jacks for, depends on the size of the face of the prism and usually does not exceed 6-9 pieces.

0 Гидродомкраты при нагружении призмы питаютс от ручного двухплунжерного насоса.0 Hydrojacks, when loading the prism, are powered by a manual double plunger pump.

Перед нагружением призмы провод т измерени времени прохождени ультразвуковых импульсов между ее боковыми гран 5 ми вдоль направлени трещиноватости, т. е. определ к)т врем То.Before loading the prism, measurements of the time of passage of ultrasonic pulses between its lateral edges 5 along the direction of fracture are carried out, i.e. the time To is determined.

В процессе нагружени (ступен ми через 20 кг/см 2) определ ют величину нагрузки и врем прохождени Т импульсов в призQ Мб дл каждой ступени.In the process of loading (steps of 20 kg / cm 2), the magnitude of the load and the transit time T of pulses per square m MB for each stage are determined.

По результатам определени величин нагрузок и времени Tj Т-То строитс график тарировочной зависимости Tj f(6), где -напр жение.According to the results of determining the values of loads and time Tj, T-To, a graph of calibration dependence Tj f (6) is constructed, where is the voltage.

На схеме получени тарировочной зависимости (фиг. 2) обозначены ультразвуковой преобразователь 1, генератор 2 импульсов, приемный ультразвуковой преобразователь 3, усилитель 4,. измеритель 5 времени задержки прохождени ультразвукового импульса.The diagram for obtaining the calibration dependence (Fig. 2) shows the ultrasonic transducer 1, the pulse generator 2, the receiving ultrasonic transducer 3, the amplifier 4 ,. meter 5 delay time of the ultrasound pulse.

При больших базах измерени (свыше 1 дл получени тарировочной зависимости (6) можно применить методику естественного нагружени массива за счет проводимых горных (например при приближении очистного забо к опорным целикам). С этой целью в целиках провод т ультразвуковое прозвучивание между двум парами скважин, пробуренных во взаимно перпендикул рнь1х плоскост х. Дл определени напр жений используют метод разгрузки.With large measurement bases (over 1, to obtain a calibration dependence (6), you can apply the method of natural loading of the array due to conducted mining (for example, when the cleaning face approaches the supporting pillars). To this end, pillars carry out ultrasonic sounding between two pairs of wells drilled in mutually perpendicular pn1 planes. For the determination of stresses, an unloading method is used.

Напр жение 6 и врем задержки Т о определ ют одновременно в процессе изменени нагрузки на целики. В результате получают тарировочную зависимость Тз f(6), аналогичную- представленной на фиг. 1.The voltage 6 and the delay time T o are determined simultaneously in the process of changing the load on the pillars. As a result, a calibration dependence Tz f (6) is obtained, similar to that shown in FIG. one.

Дл определени на основе полученных j тарировочных зависимостей напр жений в горном масиве бур т две пары скважин на рассто нии выбранной базы измерений во взаимно перпендикул рных плоскост х. Затем производ т ультразвуковое прозвучивание межскважинного пространства с щагом 0 0,5 м. По результатам измерений определ ют среднюю величину времени задержки Тз дл зоны, расположенной за трещинами, образовавшимис от взрывных работ (0,2- 0,5 м), и по тарировочному графику наход т величину напр жени , соответствующую данному времени-задержки.To determine on the basis of the obtained j calibration dependencies of the stresses in the rock mass, two pairs of wells are drilled at a distance of the selected measurement base in mutually perpendicular planes. Then, an ultrasonic sounding of the interwell space with a groove of 0 0.5 m is performed. According to the measurement results, the average delay time Tz is determined for the zone located behind the cracks formed by blasting operations (0.2-0.5 m) and the graphics find the voltage value corresponding to the given time-delay.

Изобретение позвол ет повысить точность измерений величины напр жений в нарушенном массиве горных пород.The invention makes it possible to increase the accuracy of measuring the magnitude of stresses in a broken rock mass.

Claims

1. Investigation of rock pressure using geophysical methods. M., “Science, 1968, p. 61-67.

2.Rzhevsky V.V. and Yamsh, Ikov V.S. Acoustic methods of investigation and control of rocks in the massif. M., “Science, 1973. p. 184-193 (prototype).

50

too b, / r / - / r / v

ig.1

/////////

fpuz.Z