Методика оценки прочности горных пород в окрестностях скважины, пробуренной из горной выработки

• Автор: Корнеев, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
1.1 Обоснование актуальности контроля физико-механических свойств горных пород в натурных условиях
1.2 Анализ лабораторных методов и средств мониторинга физикомеханических свойств горных пород
1.3 Анализ методов и средств контроля физико-механических свойств горных пород в шахтных условиях

1.4 Выводы, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ПРОГРАММЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Структурно-методологическая схема исследований

2.2 Планирование исследований

2.3 Методики исследований и описание используемого оборудования
Выводы по 2 главе
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД В СКВАЖИНАХ
3.1 Анализ преимуществ и недостатков существующих аналогов проектируемого устройства
3.2 Технические основы реализации механизма контактного разрушения в конструкции устройства для определения контактной прочности горных пород в скважинах
3.3 Разработка системы сбора данных проектируемого устройства
Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4 АДАПТАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД В СКВАЖИНАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИНДЕНТОРА ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТЯХ СКВАЖИНЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ПРОЧНОСТИ СЛАГАЮЩИХ ЕЕ ПОРОД
4.1 Выбор алгоритма расчета напряженно-деформированного состояния горных пород в скважинах под действием индентора
4.2 Программная реализация математической модели на ЭВМ
4.3 Тестирование математической модели напряженно-деформированного состояния горных пород в скважинах под
действием индентора
Выводы по 4 главе
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ
ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТЯХ СКВАЖИНЫ, ПРОБУРЕННОЙ ИЗ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ
5.1 Разработка рекомендаций по измерению контактной прочности горных пород в скважинах посредством устройства «Прочностномер ПСШ-1»
5.2 Разработка алгоритма анализа диаграммы вдавливания индентора в стенку скважины
5.3 Апробация методики оценки прочности горных пород в окрестности скважины, пробуренной из горных выработок, устройства для ее реализации и программного обеспечения
5.4 Сопоставление результатов определения предела прочности горных пород при одноосном сжатии посредством разработанной методики и метода Барона - Глатмана
Выводы по 5 главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
А Патент на изобретение РФ № 2433266 «Погружной
измеритель крепости горных пород»
Б Патент на полезную модель РФ № 97765 «Устройство для
измерения крепости горных пород»
В Свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ РФ № 2012612864 «Индентирование» V 1.
Г Методика оценки прочности горных пород в окрестностях
скважины, пробуренной из горной выработки
Д Акт о проведении апробации методики оценки прочности горных пород в окрестностях скважины, пробуренной из горной выработки, устройства «Прочностномер ПС111-1» и
пакета программ «Индентирование» V 1.
Е Рекомендации к внедрению устройства «Прочностномер ПСШ-1», разработанной методики и пакета программ
«Индентирование» V 1.
Ж Диплом Научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «ОУК Южкузбассуголь», полученный устройством «Прочностномер ПСШ-1», разработанной методикой и программным обеспечением «Индентирование» V
1.0 в номинации «За научную новизну»

Экспериментальные исследования, проведенные на различных горных породах, показали наличие зависимости между скоростью распространения в них ультразвуковых волн и временным сопротивлением пород сжатию [9]. Так, испытания более 400 образцов различных пород Кузбасса иллюстрируют данную зависимость в следующем виде [9]:
4500990 = - 800,

6119-с
где <7^ - временное сопротивление горных пород сжатию; с - скорость распространения ультразвука.
Здесь следует отметить, что математическая зависимость (10) не является универсальной и для каждого типа пород с различных месторождений она будет иметь свой вид [9].
Анализируя недостатки ультразвукового метода контроля можно отметить большое затухание ультразвуковых колебаний (порядка 1 -2м),
Рисунок 8 - Зависимость между параметрами буровзрывных работ и акустическим показателем трещинноватости А:
1 - удельная энергия ВВ <7; 2 -коэффициент сближения скважин Ксб, 3 - выход негабарита Вн. [7]
что на практике сводит его к лабораторным исследованиям образцов горных пород. Кроме того, необходимость иметь хороший акустический контакт между датчиками и массивом, а также малая база прозвучивания значительно затрудняют его использование при проведении мониторинга в натурных условиях [7]. При этом необходим тщательный контроль за искривлением скважин. Ошибка определения акустической базы в 1,5 - 2 см при величине самой базы в 0,5 м приводит к погрешности измерения скорости упругой волны в 3-4% [49].