Способ определения трещиноватости горных пород

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, основанный на введении индикаторного, вещества в трещины, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности, в индикаторное вещество добавляют связующее и вводят полученную смесь в трещины, a затем производят отбор образцов в исследуемой зоне, по состоянию которых судят о трещиноватости горных пород.

СО(ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Å (11) Вщ) E 21 С 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABT0PCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ - 6.,;; „

I с е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3428447/22-03 (22) 21.04.82 (46) 30.04.84. Бюл. В 16 (72) Б.В.Смирнов и Б.С.Лобанов (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений (53) 622.232.72(088.8) (56) 1. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению гор, ных пород. М., МГУ, 1968, т. 1, с. 87-93, 2. Авторское свидетельство СССР

У 950912, кл. К 21 С 39/00, 1981 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРКДКЛКНИЯ TPE!gHHOВАТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, основанный на введении индикаторного вещества в трещины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в индикаторное вещество добавляют связующее и вводят полученную смесь в трещины, а затем производят отбор образцов в исследуемой зоне, по состоянию которых судят о трещиноватости горных пород.

1089258

Изобретение относится к горному делу, в частности к определению трещиноватости горных пород в массиве, н может быть использовано при выполнении геологоразведочных работ 5 и проведении инженерно-геологических изысканий.

Известны способы определения трещиноватости горных пород путем визуального определения количества и ширины трещин на единицу длины или площади образца, извлеченного из исследуемого массива горных пород без принятия мер, обеспечивающих

3 сохранение трещиноватости в состоянии естественного залегания (1) .

Недостатком является то, что использование визуальных способов определения трещиноватости пород по образцам, отобранным без принятия 20 специальных мер по сохранению естественных (при залегании в массиве) параметров трещиноватости не позволет правильно и достоверно оценивать параметры естественной трещиноватости. В процессе отделения и извлеченйя образцов из массива происходит относительное смещение разделенных трещинами блоков горной породы, приводящее. к сближению, или наоборот, „ ЗО расхождению стенок трещин и обусловливающее искажение их естественной раскрытости. При этом при отделении и извлечении образцов в дополнение к естественным образуются похожие на З5 них искусственные трещины, искажающие облик и параметры естественной трещиноватости.

Кроме того, определение степени трещиноватости страдает неизбежной 4О субъективностью получаемых данных и низкой воспроизводимостью результатов оценок.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения трещино- 45 ватости горных пород, основанный на введении индикаторного вещества в трещины (21 .

Недостатком указанного способа является то,что в процессе отбора образцов S0 посредством выбуривания, выкалывания и других способов отделения их от массива и извлечения из опробуемых выработок неизбежно происходит относителЬное пространственное смещение породных блоков, разделенных остественными трещинами. Вследствие этого противоположные стенки смыкаются или удаляются друг от друга, вызывая тем самым изменение естественной степени влияния трещин и степени трещинной пустотности. Вместе е тем под влиянием механических воздействий, связанных с отбором образцов, наряду с естественными неизбежно возникают искуственные трещины, способные в значительной степени искажать картину естественной трещиноватости.

Цель изобретения — повышение точности измерения трещиноватости.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения трещиноватости горных пород, основанному на введении индикаторного вещества в трещины, в индикаторное вещество добавляют связующее и вводят полученную смесь в трещины, а затем производят отбор образцов в исследуемой зоне, по состоянию которых судят о трещиноватости горных пород.

Способ осуществляют следующим образом.

До отбора образцов иэ исследуемого массива трещиноватых горных пород приготавливают связующий (крепящий) твердеющий или достигающий желеобразного состояния (не подвергающийся схватыванию) материал, например цементный или глинистый раствор, тампонажную смесь различного состава, жидкое стекло, смолу, полимерный материал и т.п., в который добавляют индикаторное вещество, в качестве которого могут быть использованы различного рода красители (например, анилиновый краситель, фенолфталеин.и др.), люминофоры, элементы (вещества), вызывающие фосфоресцирование связующего материала или его флюоресцирование в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, ферромагнитные материалы и т.п.. При этом связующий материал смешивают с добавляемьпч индикаторным веществом до образования однородной смеси

Полученной таким образом смесью заполняют трещины, развитые в исследуемом массиве в зоне последующего отбора образов горных пород. Заполнение трещин осуществляют непосредственно через поверхность обнажений, горных выработок, забоев и стенок скважин или через скважины (шурфы), пройденные по контуру (периметру) зоны отбора образцов, причем заполнение трещин с большим раскрытием

1089258 может осуществляться путем непосредственной однократной или многократной (после отверждения предыдущих порций) заливки. Трещины, выходящие на поверхность обнажений или горных 5 выработок, заполняются с помощью ручного или механизированного инъектора, а трещины>вскрываемые на забое и в стенках скважины,заполняются с помощью известных инъекторов, исполь- 10 зуемых для крепления горных пород или тампонажных инъекторов, используемых для крепления скважин и для борьбы с водопроявлениями и поглощением промывочной жидкости в скважи- 15 нах. Для заполнения трещин с большой протяженностью и с большим раскрытием, требующим большого объема заполняющего связующего материала, может быть использован насос, нагнетающий >0 связующий материал в трещины под давлением. При этом для всех описанных вариантов заполнения трещин давление, прикладываемое к крепящему материалу, должно выдерживаться в пределах, не превьш ающих по величине давление гидроразрыва пород.

После заполнения трещин связующим материалом производят отбор образца (образцов) обычным способом: путем отбойки, скалывания, вырезания или выбуривания с использованием известных технических средств.

Причем отбор проб может осуществляться после заполнения трещин связующим

35 материалом и достижения момента структурообразования (для нетвердеющих связующих материалов типа глины и т.п.), застывания, схватывания или отвердевания связующего материала. Отобранные образцы горных пород подвергаются исследованию. При этом путем визуального осмотра образцов . и соответствующих инструментальных измерений определяют степень и харак45 тер раздробленности образцов, а также направленность (ориентировку) и степень раскрытости (зияния) трещин при сохранении их естественной структуры и состояния. Определение характеристик трещин в образцах особенно трещин с малым раскрытием, трудно поддающихся визуальному наблюдению и измерению

1 облегчается эа счет содержащегося в заполняющем трещины связующем мате-5 риале индикаторного вещества, позволяющего достаточно быстро и точно выявить трещины в образцах (например, по окраске или свечению в темноте, дневном или ультрафиолетовом свете, в рентгеновских лучах связующего материала, заполняющего трещины) и снимать их характеристики с использованием известных инструментальных методов (например, путем пойещения образца в магнитное поле и измерения остаточной йамагниченности при помощи считывающей магнитной головки при использовании в качестве индикаторного вещества ферромагнитного материала и т.д.) методом печати при использрвании в качестве индикаторного вещества красящих материалов, фотографированием поверхности образцов с последующим исследованием фотоснимков при использовании в качестве индикаторного вещества светящихся материалов и .т.п. методами. При исследовании образца трещины, заполненные смесью связующего материала и ,индикаторного вещества, относят к естественным, а трещины, не заполненные указанной смесью, — к искусственным трещинам, преобретенным образ- цами в процессе отделения от массива и последующего исследования.

Предлагаемый способ обеспечивает при его использовании более точное (достоверное) определение коллекторских свойств горных пород при поисках и разведке месторождений подземных вод, нефти и газа, более достоверное прогнозирование обводненности, газоносности, несущей способности породных массивов, подлежащих разработке в связи с добычей полезных ископаемых, строительством туннелей, оснований и т.п. инженерных сооружений, а также более достоверное прогньзирование воэможности поступления воды и природных газов в горные выработки шахт, разрезов, транспортных и гид", ротехнических сооружений и воэможности утечки воды из каналов и водохранилищ. Кроме того, повышение .надежности оценки показателей трещиноватости, обеспечиваемое при использовании способа, делает целесообразным применение предлагаемого способа для определения возможности использования породных массивов в качестве естественных хранилищ нефти, газа, отходов производства, а также для исследования технологических свойств (естественной кусS 1089258 б коватости) полезных ископаемых и об исследуемом горном массиве, полудля решения других горных, геологи- чаемой в результате исследования ческих и инаенерно-геологических отбираемых из массива образцов. задач ° Кроме того, предлагаемый способ

Вместе с тем использование спосо- 5 способствует реиенюо проблемы длиба позволяет сократить естественную тельного хранения (консервации) структуру и состояние образцов тре- отобранных горных пород, поскольку щиноватых горных пород (так как скрепленные свяэуацим материалом исключается разрушение и потеря образцы могут храниться достаточно части образцов в процессе их отделе- 1б длительное время в ненарушенном сосния от массива за счет скрепления, тоянии. отдельных частей образцов, разделен-, Помимо трещин с помощью этого ных трещинамиу связующим крепящим способа сомме определять и другие дематериалом), благодаря чему сущест- Фекты горных пород, например, кавервенно повышается объем информации 1S > поры и дР.

Составитель Г. Алексеева

Редактор Ю. Середа Техред Л.Иикеи Корректор Ю. Иакаренко

Заказ 2891/30 Тирам 564 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