Метод буровых скважин
Большинство осадочных горных пород обладает свойством ползучести – способностью к длительным деформациям при напряжениях до 70% от предела прочности. При этом значения деформаций ползучести могут достигать 150 - 370% от упругих [8].
Оценка напряжений в массиве горных пород производится путем измерения деформаций ползучести. Для этого из горной выработки вглубь массива бурится измерительная скважина, в которой размещается деформометр, с помощью которого регистрируются деформации контура скважины.
Одним из вариантов исполнения скважинного метода является применение скважинных динамометров – устройств, измеряющих непосредственно напряжения, вызываемые деформацией измерительной скважины. С целью установления взаимосвязи между деформациями и напряжениями скважинные динамометры тарируют в лабораторных условиях на образцах материалов со сходными с горными породами упругими характеристиками.
В случае использования скважинных динамометров существует два варианта проведения измерений – измерение абсолютных значений действующих в массиве напряжений и измерение приращения напряжений, вызванного различными горно-технологическими процессами.
В первом случае необходимо после установки динамометра создать в нем начальное пригрузочное давление, в случае напряженного состояния приближенного к гидростатическому, равное γh. В случае если напряженное состояние массива отличается от гидростатического, начальное давление рассчитывают по формуле
где σi – наибольшее главное напряжение; λ – коэффициент бокового распора. В пластичных горных породах λ может достигать значений 0,6 – 0,8.
В случае определения приращения напряжений в динамометре создается небольшой дополнительный распор, обеспечивающий прочный контакт динамометра с горной породой.
Измерения приращений напряжений производят в трех ортогональных скважинах, направление которых совпадает с направлением главных напряжений в массиве (направление главных напряжений в массиве определяется расчетно, а также геомеханическими или геофизическими методами). Приращение напряжений по осям x, y и z можно рассчитать по формулам:
где Δσ1, Δσ2 и Δσ3 – величины изменения напряжения в датчиках, расположенных соответственно по осям x, y и z; Ку – коэффициент, учитывающий упругое взаимодействие датчика и среды.
Наиболее часто при реализации скважинных методов применяются гидравлические датчики. На точность определения напряжений в случае применения гидравлических датчиков оказывает характер контакта оболочки датчика со стенками скважины, а также упругие свойства горного массива. В общем случае относительная погрешность таких измерений составляет не менее 20 – 30%.
Заключение
Существует много методов для изучения наряженного (деформационного) состояния горной породы, которые уже открыты или будут открыты в дальнейшем. Но на данный этап, я считаю, что лучше пользоваться, тем что есть. Пока эти методы позволяют изучать горную породу, этим и нужно довольствоваться. В будущем, добыча усложниться, и будут разработаны или созданы более удобные методы. Считаю, что метод разгрузки удобен. Но по сравнению с тем же методом акустической эмиссии