Способ определения выбросоопасности горных пород
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение скважины, пойнтервальный отбор проб, изготовление из кернов дисков,, оценку выбросоопасности горных пород, о т л и ч а ю щ и с я I тем, что,.с целью повышения точности определения выбросоопасности путем ycxaHOBJteHHH места и направление / распространения полости выброса, по каждой пробе определяют эффективную поверхностную энергию, устанавливают величины всплесков поверхностной энергии и их координаты по длине скважины, производят определение критериальных значений поверхностной энергии и всплесков поверхностной энергий в невыбросоопасных эенах , и при превышении эффективной поверхностной энергии и всплесков поверхностной энергии горньь пород их критериальных значений, горные породы относят к.выбросорпасным, при этом места расположения полостей выброса по длине скважины устанавливают rio координатам всплесков (О поверхностей энергии,а направление распространения полости выброса принимают в сторону пород с большей поверхностной энергией при подвигаНИИ выработки из пород с меньшей поверхностной энерги1ей. СП Од ф
СОЮЗ СОВЕТСКИХ .
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК ц5П Е 21 F(.5/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ;
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3486655/22-03 (22) 26.08;82 (46) 30,10.83. Бюл. В 40 (72) A.Ä.Ànåêñååâ и Н.А.Рязанцев (71) Донецкий физико-технический институт АН УССР (53) 622.832(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР Ю 861649, кл. Е 21 F 5/00, 1930 °
2. Инструкция по безопасному seдению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. М., ИГД им. A.A.Ñêî- . чинского, 1980, с. 178-187 (прототип)..(54 )(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЫБРОСООПАСНОСАИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий буренке скважины, поинтервальный отбор проб, изготовление из кернов дисков,,оЦенку выбросоопасности горных пород, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос- ., ти определения выбросоопасности путем установления места и направления, распространения полости выброса, по каждой пробе определяют эффективную поверхностную энергию, устанавливают величины. всплесков поверхностной энергии и их координаты по длине скважины, производят определение критериальных значений поверхностной энергии и всплесков поверхностной энергии в невыбросоопасных венах, и при йревышении эффективной поверхностной энергии и всплесков поверхностной энергии горньй ород их критериальных значений, горные породы относят к .выбросос пасным, при этом места расположения полостей выброса по длине скважины уста- I .. навливают йо координатам всплесков поверхностей энергии,а направление распространения полости выброса принимают в сторону пород с большей поверхностной энергией при подвига- . нии выработки из пород с меньшей B. поверхностной энергией.
105131б
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки выбросоопасности горных пород.
Известен способ оценки выбросоопасности пород, включающий опреде- 5 ление естественйого и гаммаизлучения пород непосредственно у забоев и на расстоянии 3 м от забоя выработки, оценку выбросоопасности пород по отношению интенсивности излуче- Недостатком способа является ограниченность области использования способа на глубине свыше 3 м. Кроме того, способ не позволяет определить место положения полости выброса и ее направление. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, вклю чающий бурение скважины, поинтервальный отбор проб, изготовление из кер- .нов дисков, оценку выбросоопасности пород <о делению кернов на диски 25 выпукло-вогнутой форьы с выпуклостью, направленной в сторону забоя скважины и наличию кольцевых трещин на кернах (2 1. Недостатками способа являются отсутствие возможности количествен- . З0 но оценивать напряженность массива с учетом возможного изменения прочностных свойств горных пород по .глубине скважины и концентрацию напряжений на забое скважины (обуриваемой 35 щели), вследствие. чего зоны разде- ления керна на диски часто не совпадают с очагами выбросов, а во многих случаях выбросы отсутствуют вовсе. Кроме того, способ не позволяет оце- 40 нивать координаты полости выброса и ее направление. Цель изобретения — повышение точности определения выбросоопасности путем установления места и направле- 45 ния распространения полости выброса.,: Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения выбросоопасности горных пород, включакицему бурение скважины, поинтервальный отбор проб, изготовление из кернов дисков, оценку выбросоопас- ности горных пород, по каждой пробе определяют эффективную поверхностную энергию, устанавливают величины всплесков поверхностной энергии и йх координаты по длине скважины, производят определение критериальных значений поверхностной энергии и всплесков поверхностной энергии в невыбросоопасных зонах и при пре- 60 . вышении эффективной поверхностной энергии и всплесков поверхностной .энергии горных пород их критериальных значений, горные породы относят . к выбросоопасным, при этом места Ф расположения полостей выбросов п: длине скважины устанавливают по координатам всплесков поверхностной энергии, а направление распространения полости выброса принимают в сторону пород с большей поверхностной.энергией при подвигании выработки из пород с меньшей поверхностной энергией. На фиг. 1 и 2 приведено изменение эффективной поверхностной энергии и всплесков поверхностной энер-гии по длине скважины и места распо,ложения выбросов, на фиг. 3 — направление полости. выбросов при различных вариантах подвигания выработки. Способ осуществляют . . следующим образом. Из забоя выработки бурится разведочная скважина (одна по оси выработки, если выработка проходится вкрест простирания, и в каждом слое пород, если выработка проходится по прОстиранию). Глубина скважины и диаметр не ограничивается. Из выбуренного (керна поинтервально отбираются пробы для определения эффективной поверхностной энергии пород: с каждого метра при проведении выработки вкрест простирания и через 2,5 м при прове- дении выработки по простиранию. Для керновых проб наиболее технологичным методом определения эффективной поверхностной энергии явля- ется. метод раскалывания дисков с трещиной. Для этой цели из керна изготавливают диски толщиной 10 15 мм н диаметром, равным диаметру керна. В центре диска алмазным кругом диаметра 20 мм наносят(искусственную трещину. В случае разделения кернов на диски отбирают естественные диски (не менее трех ). Раскалывание дисков осуществляют на любом прес-: се, фиксирующем усилйе с точностью до 10 кг. По величине раЗрушающего усилия и геометрическим размером образца определяют. эффективную По верхностную энергию по формуле рг„я У (кг/cM ). t ! 2 ю„(е„, где < = + ь 2 ) 2, р — разрушающая нагрузка; кг, Н - толщина"диска, см; Р -,диаметр диска, см; 1 — длина трещины, см; Š— модуль упругости, кг/см2, Величины всплесков поверхностной энергии определяют на основании учета неоднородности строения горного Массива и изменчивости физических свойств горных пород. Отдельные слои пород, а также отдельные зоны в пределах одного 1051316 р, g)e/ма Уиа. 8 etcta. Л Составитель Г. Васючкова Техред С.Мигунова. Корректор И.Эрдейи Редактор И.Ковальчук Заказ 8635/37 Тираж 444 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ° | Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 слоя имеют различные физико-механические свойства. На границе раздела слоев или зон свойства меняются скачкообразно. В окрестности границы раздела (контакта ) возникает концентрация напряжений. При подходе горной выработки к границе раздела пик концентрации напряжений от влияния выработки накладывается на пик концентрации напряжений от скачкообразного изменення свойств пород; напряжения превышают прочность пород в объемнбм направленном состоянии вида 6„6 2 6 > Ои происходит разруше ние пород с их выносом. Величина всплесков опрделяется по формуле 15.где РН - напряжение от веса вьицеле- 2О жацих пород, кг/см 2 Е » модуль упругости исследуемого слоя, кг/см ; з — эффективная поверхностная энергия исследуемого сЛоя, кг/см. Полученные значения Э и и срав- нивают с критериальными.значения. ми g „,>, и, которые устанавливают при определении у и ri на дисках, отобранных в неопасных зонах горных и при > „ и ll i и горную породу относят к выбросбопасной. Для .глубин 1000-1200 м ф „Р= 1 дж/й, и„ = 1,8. По полученным значениям у и и строят зависимость распределе ния Э по длине скважины (фиг. 1). Местоположение всплесков на графике г = f(lc„ ) является местоположением полостей выбросов. Направление полости вероятного выброса опре деляют путем сравнения эффективной поверхностной энергии различных слоев, которые пересекает горная выработка (фиг. 2) . В случае, если у > f и выработка движется справа налево, полость . выброса распространяется по ходу и в почву выработки. В случае, если выработка движется слева направо и г > Э >, полость выработки распространяется по ходу и в кровлю выработки. Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обладает более высокой точностью, менее трудоемок, позволяет прогнозировать место и направление .полости выброса, может применяться как при проведении горных .выработок, так и на стадии геолого разведочных работ, ожждаевый удельный экономический эффект .составляет 36,4 руб/м.
