ЛЕКЦИЯ № 10

Прогнозирование напряженного состояния пород:
2.1. визуальные:
2.2. по толщине дисков выбуриваемого керна;
2.3.

по выходу буровой мелочи;
2.4. по деформируемости пород (с помощью контурных и глубинных реперов, метод разгрузки и др.).

разрушение предельно напряженной части массива, прилегающей к подземной горной выработке,

вследствие мгновенного превращения потенциальной энергии в кинетическую.
Горные удары незначительных масштабов называют микроударами.
Толчки - разрушение горных пород в глубине массива (образование трещин), сопровождающееся звуком и сейсмическими волнами, но без отброса угля (руды) и породы.

образованием пластин линзообразной формы, сопровождающееся отбросом кусков с сильным звуковым

эффектом. Шелушение пород - разрушение обнажений в горных выработках с образованием пластин толщиной до 10 мм с рваными концами разных размеров по длине и ширине. Заколообразование - непрерывный процесс разрушения стенок и кровли выработок с образованием плит толщиной до 10 см,сопровождающийся звуком. Образующиеся заколы не связаны с естественной трещиноватостью. Условия, необходимые для проявления горного удара: - высокое горное давление; - способность пород к накоплению потенциальной энергии (СУБР, Таштагольский рудник, Норильск).

эксплуатации выработок:
1. Визуальные
Признаки высокого горного давления:
– раскрытие трещин;
–

отслоение пород, обрушение пород, реакция крепи.
Изображая места проявления горного давления по перечисленным признакам на маркшейдерских планах и геологических разрезах, можно с долей приближения судить о направлениях проявления максимальных напряжений.

2 см (СУБР)
t = f (σсж; σz; d),
где σсж –

предел прочности на одноосное сжатие; σz – вертикальное напряжение в массиве; d – диаметр диска.
Примеры. СУБР. Когда вертикальные (σz) и горизонтальные (σx и σу) напряжения находятся в соотношении: σx = σу = (0,1 ÷ 0,3) σz,

Таштагольское месторождение.
σсж = 80 ÷ 120 МПа; σz = 185/t; 12мм ≤ t ≤ 60 мм.
Талнахское местоождение.
σсж = 30 ÷ 140 МПа; σz = k· σсж / t,
где k = 0,14·d2 / dт,
здесь d – диаметр керна, мм; dт – тарировочный диаметр керна, dт = 21 мм.

буровой мелочи; Vн – номинальный выход буровой мелочи.
Формула справедлива при:
σz

= (1,7 ÷ 3,5) σсж.

– деформация кровли по результатам маркшейдерской съемки;
h – замер после

съемки;
h1 – деформация пород в точке заделки анкера;
h1 = Δh + h .

разрезанная на 2 половинки (1 и 2), соединенные точечной сваркой

между собой и наконечником (3). Внутри трубы через 6 – 25 см наклеиваются тензодатчики сопротивления (4) . Заделка штанги в шпуре – цементно-песчаным раствором.

5 провода.

Длина штанг должна превышать высоту свода обрушения пород для данной выработки.

определить деформации пород, окружающих выработку и по ним прогнозировать величину

горного давления, тип крепи, длину штанг.
При использовании глубинных реперов оценивают развитие деформаций в налегающей толще пород.

штоками и проволочной связью.
Репер конструкции ВНИМИ
1-металлический клин
2-деревянная пробка с отверстием

вдоль оси
3-проволка
4-отчетный круг

Регистрация деформаций в глубине массива - с помощью реостатных датчиков или отчетных кругов. Если применяются реперы с жесткими штангами, то деформации измеряют штангенциркулем и индикаторами часовоготипа.

ВНИМИ)
1-репера
2-датчик
3-шкив датчика
При сближении кровли и почвы вращается шкив датчика,

и изменяется его электрическое сопротивление.

индикатор часового типа с точностью измерения 0,01 или 0,002мм;
4 -пробки

с металлическими штырями.

после снятия напряжений.
Варианты метода:
– частичная разгрузка;
– полная разгрузка.

на стенке выработки изготавливают площадку, касательную к контуру выработки с

размерами не менее 10 х 10см. Площадку шлифуют (алмазной коронкой с помощью ручной дрели).
Используются съемочные тензометры или тензодатчики, наклеиваемые на породу.
Вокруг будущей скважины по вершинам равностороннего треугольника сверлят три отверстия (d до 8мм), устанавливают анкерные болты, между которыми натягиваются тензометры. Берется начальный отсчет.
Затем производятся разгрузка – выбуривается шпур диаметром 40 ÷ 45мм и глубиной 95 ÷ 100мм.

и тангенциальные (VQ1, VQ2 ,VQ3).

тензометрические датчики. Затем вырубают керн. Измеряют радиальные деформации ε1 и

ε2.

1-тензометрический датчик;
2-керн

продольные

- поперечные

и

-определяются при испытании выбуриваемого керна.

участка кривой.
разрушающее напряжение(предел прочности);
относительная упругая деформация
По результатам разгрузки строят эпюры

распределения напряжений.

различной конструкции.
По измеренным деформациям рассчитывают напряжения.
Корректируя первоначальную эпюру напряжений полученными

данными можно определить изменения напряжений во времени.
Деформометр горного бюро США

Контакт со стенками скважины осуществляется с помощью трех шариков диаметром 12,7 мм. Деформации стенок скважин передаются через каждый шарик (1) на две пружины (2), с установленными на них датчиками.

с самописцем.
Склонность пород к хрупкому разрушению под действием предельных сжимающих

напряжений определяется по диаграммам вдавливания индентора в стенки скважины, записываемым автоматически в координатах «нагрузка – деформация».

методы прогнозирования напряженного состояния по поведению пород в процессе проведения

и эксплуатации выработок
3. Охарактеризуйте методы прогнозирования напряженного состояния по деформируемости пород.
4. Какая связь между толщиной выбуриваемого керна и напряжениями в массиве пород?
5. Какие приборы и оборудование применяется для определения деформируемости пород?
6. В чем отличие методов частичной и полной разгрузки пород?