Способ определения высоты зоны флюидопроводящих трещин в массиве осадочных горных пород

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ЗОНЫ ФЛЮИДОПРОВОДЯЩИХ ТРЕЩИН В МАССИВЕ ОСАДОЧНЫХ ТЮРЖК ПОРОД, включакяций измерение деформаций слоев подработанной толщи горных пород над горной вьфаботкой и сравнение полученных величин с критическими , отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности получаемых результатов, измеряют величину оседания слоев горных пород , а высоту зоны флюидопроводящих трещин определяют как расстояние от кровли вьфаботки до ближайщего слоя пород, величина оседания котог рого не превьщ1ает критическую.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU ÄÄ1162970

4(з1) Е 21 С 39/00

1"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3565959/22-03 (22) 15.03.83 (46) 23.06.85. Бюл, В 23 (72) А.В.Мохов (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений (53) 622.35(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3444675/22-03, кл. Е 21 С 39/00, 1982.

2. Гвирцман Б.Я., Пепеляев Г.П., Ягуров А.С. Труды ВНИМИ, 1979, вып. 113, с. 41-45. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ

ЗОНЫ ФЛЮИДОПРОВОДЯЩИХ ТРЕЩИН В

МАССИВЕ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий измерение деформаций слоев подработанной толщи горных пород над горной выработкой и сравнение полученных величин с критическими, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности получаемых результатов, измеряют величину оседания слоев горных пород, а высоту зоны флюидопроводящих трещин определяют как расстояние от кровли выработки до ближайщего слоя пород, величина оседания кото- рого не превышает критическую.

1 11629

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству и может быть использовано для оценки условий подземной выемки полезных ископаемых, а также производст- 5 ва других подземных горных работ в массивах осадочных горных пород под источниками обводнения, скоплениями газов и других флюидов.

Известен способ определения высоты зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством, основанный на измерении горизонтальных сдвижений горных пород и скорости оседания слоев. В зависимости от соотно- 15

Исследования показали, что явление связного оседания наблюдается в том случае, если величина оседания слоя на момент завершения активной стадии сдвижения не превысит критического значения: для слоев аргиллитов, алевролитов, глинистых и песчаноглинистых сланцев 1,20 м, слоев песчаников и конгломератов

0,30 м, слоев известняков 0,90 м.

При более значительном оседании происходит качественное изменение в характере деформаций, необратимое изменение относительного расположения блоков, на которые разделяются при сдвижении слои,и в массиве на контактах блоков консервируются открытые трещины. Критическая величина оседания не зависит от прочностных свойств пород в весьма широком диапазоне. В массивах почти исключительно песчаников прослои аргиллитов, алевролитов, глинистых и песчаноглинистых сланцев мощносшения измеренных параметров делается вывод о высоте зоны водопроводящих трещин 1 .

Этот способ сложен в осуществлении, так как требует большого обье- 20 ма буровых работ для измерения горизонтальных сдвижений горных пород.

Наиболее близким к предлагаемо му является способ определения высоты зоны флюидопроводящих трещин в 25 массиве осадочных горных пород, включающий измерение деформации слоев подработанной толщи горных пород над горной выработкой и сравнение полученных величин с критическими.

При этом измеряется кривизна слоев пород, превышение которой критического значения, как предполагается, ! приводит к образованию флюидопроводящих трещин f2) .

Однако известный способ не всегда

I дает достоверный результат, так как искривление слоев не всегда приводит к образованию флюидопроводящих трещин, например, в случае их выклини- 40 вания, и наоборот, в случае деформации растяжения слои не искривляются, а в то же время происходит образование флюидопроводящих трещин, Цель изобретения — повьппение дос- 45 товерности получаемых результатов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения высоты зоны флюидопроводящих трещин в массиве осадочных пород, 50 включающему измерение деформации слоев подработанной толщи горных пород над горной выработкой и сравнение полученных величин с критическими, измеряют величину оседания $5 слоев горных пород, а высоту зоны флюидопроводящих .трещин определяют как расстояние от кровли выработки до ближайшего слоя пород, величина оседания которого не превышает критическую.

На чертеже представлен пример определения высоты зоны флюидопроводящих трещин.

Найденные значения величин оседания слоев горных пород сравнивают с критическими значениями соответственно литологической принадлежности слоя, эта операция производится последовательно со всеми слоями горных пород вверх от выработанного пространства. Таким образом находится тот слой, величина оседания которого не превышает критическую, который и принимается за граничный слой зоны флюидопроводящих трещин. Расстояние от этого слоя до выработанного пространства равно высоте зоны флюидопроводящих трещин.

Сущность способа определения высоты зоны флюидопроводящих трещин основана на установленных связях между деформациями слоистого массива горных пород и его трещинной проницаемостью. Границей эоны служит блиайщий к выработанному пространству слоИ горных пород, проницаемость которого в направлении нормали к напластованию равна естественной. В качестве граничных выступают те слои, оседание которых носит связный без образования трещин характер .

1162970

10 р ты 2, песчаники 3, выработанное пространство 4, репера 5 и рядом с

S0

$S тью менее 3 м нарушаются при сдвижении песчаниками и, следовательно, критическая величина их оседания равна критической величине оседания слоев песчаников.

Повышенную проницаемость приобретают те слои, величина оседания которых превышает критическую. В состав зоны водопроводящих и флюидопроводящих трещин входят поэтому те области массива, где величина оседания всех слоев горных пород превышает критическую, и которые примыкают к выработанному пространству. Своего максимума высота

1 ! зоны достигает к моменту завершения активной стадии сдвижения массива горных пород. В качестве расчетных значений критических величин оседания могут быть приняты с учетом погрешностей измерений и фиксации завершения активной стадии сдвижения: для слоев аргиллитов, алевролитов, глинистых и песчаноглинистых сланцев, мощностью менее

3 м в массивах песчаников, слоев песчаников и конгломератов 0,35 м, слоев аргиллитов, алевролитов, глинистых и песчаноглинистых сланцев 1,30 м, слоев известняков 0,95м.

Способ определения высоты зоны флюидопроводящих трещин реализуется следующим образом.

Устанавливается геологический разрез толщи горных пород над вы работанным пространством в том ее пункте, где требуется определить высоту зоны. Затем до начала сдвижения массива на участке разработки организуется наблюдательная сеть реперов, производятся наблюдения за их перемещением и устанавливает/ ся величина их оседания под влиянием горных работ. Репера закладываются в слоях горных пород вблизи предполагаемой границы зоны флюидопроводящих трещин. В качестве пунктов заложения рекомендуется принимать слои пород, характеризующиеся максимальной величиной критического оседания. Если ставится цель выяснения возможности распространения флюидопроводящих трещин на всю мощность исследуемого интервала разреза толщи пород, репер устанавливается в кровле этого интервала, например, на земной поверхности.

Наблюдения за перемещением реперов

3S

45 производятся периодически, что позволяет установить текущее значение вы1 соты распространения флюидопроводящих трещин на любой заданный момент замера, либо один два раза в заключительный этап активной стадии сдвижения массива, что дает воэможность определить максимальное значение высоты зоны флюидопроводящих трещин. Затем выполняются операции, иллюстрируемые на чертеже.

Строится литологическая колонка подработанной породной толщи (в приведенном примере применения предлагаемого способа в конкретных условиях на литологической колонке обозначены: алевролиты 1, аргиллиней, например, справа — две полуоси прямоугольной системы координат. Начало координат соответствует подошве нижнего слоя подработанной толщи, т.е. кровле выработанного пространства. Ось ординат ориентируется параллельно оси литологической колонки, Затем строится кривая фактического оседания слоев горных пород Г в разрезе толщи, после чего напротив каждого слоя строится в системе координат прямоугольник критических деформаций D, примыкающий одной стороной к оси ординат — оси расстояний от выработанного пространства и вытянутой вдоль оси абсцисс — оси оседаний породных .слоев в разрезе толщи. Соответствующие стороны прямоугольника равны мощности слоя на оси расстояний и критической величине оседания на оси оседаний. Положению границы зоны флюидопроводящих трещин E-E отвечает ближайшая к выработанному пространству точка пересечения кривой Г и стороны прямоугольника критических деформаций D.

Ордината этой точки равна искомому параметру — высоте зоны флюидопроводящих трещин Н>.

3а счет использования более надежного показателя условий формирования флюидопроводящих трещин, не зависящего существенно от методики определения и физико-механических свойств пород, достигается значительное повышение точности определения высоты эон флюидопроводящих трещин.

Этого же эффекта удается добиться путем учета структурных особеннос1162970 тей подработанной толщи горных йород за счет последовательной проверки возможности включения в состав о

ОСЕдаииЕ С/10Е6 гОРНЬ)Х ПОРЮ, М

Составитель С.Потапов

Техред М.Пароцай Корректор А.Тяско

Редактор Е.Лушникова

Заказ 4073/30 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

"Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Филиал ППП

1

°

Ъ

ФЗ зоны всех поочередно породных слоев вверх . от выработанного про-, странства.