Способ оценки уровня напряженного состояния массива горных пород и прогноза его удароопасности

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ведении горных работ на удароопасных пластах и пластах, находящихся в сложных горно-геологических условиях. Цель изобретения - повышение надежности прогноза удароопасности и оценки уровня напряженного состояния путем учета направления образования трещиноватости массива. Определяют направление действия и уровень напряжений (Н) методом азимутального зондирования в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Затем измеряют электросопротивления (ЭС) вне зоны и в зоне влияния выработки и в направлении действия максимальных сжимающих Н. Устанавливают зависимость изменения ЭС с возрастанием нагрузки и для пород, обладающих уменьшением ЭС с возрастанием нагрузки, разность ЭС устанавливают между последующим и первоначальным ЭС, а для пород, обладающих увеличением ЭС с возрастанием нагрузки, разность ЭС устанавливают между первоначальным и последующим ЭС. Определяют уровень изменения Н по приведенным формулам и производят оценку состояния массива сравнением уровня изменения Н с критериальными значениями. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4491000/03 (22) 19.07.88 (46) 23,08,91. Бюл. N. 31 (71) Сибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Л.M.Ëàýàðåâè÷, T.È.ËàçàðåBè÷, А.А.Еременко и В,А.Ваганова (53) 622.832 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1186798, кл. Е 21 С 39/00. 1985, Авторское свидетельство СССР

М 1585536, кл. Е 21 F 5/00, 1986. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УРОВНЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРН ЫХ ПОРОД И ПРОГНОЗА ЕГО

УДАРООПАСНОСТИ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ведении горных работ на удароопасных пластах и пластах, находящихся в сложных горно-геологических условиях. Цель изобретения — повышение надежности прогноза

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при ведении горных работ на удароопасных пластах и на пластах, находящихся в сложных горно-геологических условиях.

Цель изобретения — повышение надежности прогноза удароопасности и оценки уровня напряженного состояния путем учета направления образования трещиноватости массива.

На фиг, 1 изображены результаты азимутальных зондирований и схема располо„., Я „„1671896 А1 (5 )5 Е 21 F 5/00 Е 21 С 39/00 удароопасности и оценки уровня напряженного состояния путем учета направления образования трещиноватости массива.

Определяют направление действия и уровень напряжений (Н) методом аэимутального зондирования в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, Затем измеряют злектросопротивления (ЭС) вне зоны и в зоне влияния выработки и в направлении действия максимальных сжимающих Н. Устанавливают зависимость изменения ЭС с возрастанием нагрузки и для пород, обладающих уменьшением ЭС с возрастанием нагрузки, разность ЭС устанавливают между последующим и первоначальным ЭС, а для пород, обладающих увеличением ЭС с возрастанием нагрузки, разность ЭС устанавливают между первоначальным и последующим ЭС. Определяют уровень изменения Н по приведенным формулам и производят оценку состояния массива сравнением уровня изменения Н с критериальными значениями. 1 э.п. ф-лы, 4 ил. жения измерительных MN и генераторных

АВ электродов; на фиг. 2 — проекция по простиранию месторождения с результатами электрометрических наблюдений после выполнения операций очистного цикла; на фиг. 3 — значения параметра напряженности после массового взрыва с размерами зон разгрузки и пригруэки: на фиг. 4 — результаты сопоставительных измерений по каротажу в скважине и зондирований в приэабойной части со схемой расположения выработки относительно главных напряжений.

1671896

Способ осуществляют следующим образом, Посредством аэимутальных подземных электрических зондирований, выполненных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, по стенке, кровле, забою или почве выработки определяют ориентировку 1 и угол наклона главных напряжений к горизонту 2 на построенных по значениям измерений полярным диаграммам (фиг, 1).

Измерения в каждой плоскости производят в различных направлениях 3, например, через 45 с центром расположения измерительных электродов в одной точке.

Угол поворота определяется необходимой детальностью исследований. Выполненные наблюдения представляют в масштабе в виде отрезков на осях полярнои диаграммы в соответствии с направлением измерения

Омдкс . В полученной фигуре малая или боль5

20 шая ось эллипса в зависимости от свойств горных пород соответствует максимальным или минимальным напряжениям в данной плоскости, Эатем, если исследования выполнены в зоне влияния очистных работ, с 25 учетом ориентировки ом,с выбирают профиль и центры зондирований таким образом, чтобы в результате измерений получалась единая картина. позволяющая следить за перемещением зоны опорного 30 давления от фронта очистных работ. Такие наблюдения выполняются по профилю 4 (фиг. 2), а электроды располагают вкрест простирания рудного тела по направлению действия максимальных нагрузок. Первый 35 замер по профилю 4 обозначается через р1, считается замером исходного напряженного состояния 5 и является базовым. После проведения работ очистного цикла по образованию подсечки б, отрезной щели 7 или 40 после массового взрыва замер повторяется (pl, где t = 2,3 и т,д.) в тех же самых пунктах

8 измерения по профилю 4. Результаты измеренных значений после образования отрезной щели представлены кривой 9 ла фиг. 45

2, а после массового взрыва очистного блока — кривой 10. Разность измеренных значений в соответствующих точках кривых 5, отнесенных к первоначально измеренной величине кривой 5, представлена параметром напряженности К = Лрlр1 (фиг. 3, кри. вая 11). Положительные значения в данном случае соответствуют разгруженному массиву, а отрицательные — пригруженному и являются следствием проявления горного давления, Наблюдения вне зоны влияния очистных работ показывают, что ориентировка главных напряжений близка к простиранию месторождения 2 (фиг. 4). По результатам каротажа (кривая 13) очевидно, что минимальные значения р наблюдаются на глубине 3,5 м. а краевая часть сильно трещиновата. При этом кривая 13 имеет пилообразный характер изменения значений р у обнажения. По результатам зондирований (кривая 14) минимальные значения расположены в районе 1,5 м от забоя. Несмотря на расслоение массива в одном направлении (результаты каротажа 13) расслаиваемые элементы воспринимают и несут огромные опорные нагрузки в другом направлении 14. При этом измеренные значения р отличаются на порядок и более.

Измерение электросопротивления в массиве выполняют в направлении действия максимальных главных сжимающих напряжений. Для пород, обладающих уменьшением злектросопротивления с возрастанием нагрузки, изменение уровня напряженного состояния определяют по разности измеренных значений, отнесенных к первоначально измеренной величине, по формуле к = - -, 1 р где p> — значения первоначального замера:

P — значения второго и последующих замеров.

Значения Ki,ц /0,05/ соответствуют границе влияния производственных процессов, участок массива пригружен при

/0,05/ > Kl,ö >- 1, участок массива разгружен при /0,05/ < Кц <1000, участок массива удароопасен при 0,97 > Кц > — 1, участок угрожаем по горным ударам при 0,93 > Кц Ь

== 0,97, потеря устойчивости части массива при К,ц > 20, массив разрушен при Кil l>

>150.

Для пород, обладающих свойствами возрастания значений электросопротивления с увеличением нагрузки, сопоставительную разность измеренных величин определяют по формуле

„, «е:Л р при этом массив пригружен в интервале

/0,05/ Кц <1, участок удароопасен при значениях 0,97< Кц <1, участок угрожаем по горнымударамвинтервале0,93< Кц 0,97, границе влияния очистных работ соответствуют значения Кц > /0,05/, Кц <20 — потеря устойчивости массива, Кц < 150 — массив разрушен.

Формула изобретения

1, Способ оценки уровня напряженного состояния массива горных пород и прогноза его удароопасности, включающий определение направления действия напряжений и

1671896 уровня напряженного состояния массива, измерение электросопротивления горных пород вне зоны и в зоне влияния выработки при изменении нагрузки на массив, определение разности полученных значений электросопротивлений и отношений этой разности к первоначально измеренной величине электросопротивления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности прогноза удароопасности и оценки уровня напряженного состояния массива путем учета направления образования трещиноватости массива, измерение электросопротивления в массиве производят в направлении действия максимальных главных сжимающих напряжений, устанавливают зависимость изменения электросопротивления с возрастанием нагрузки на массив и для пород, обладающих уменьшением электросопротивления с возрастанием нагрузки, разность электросопротивлений устанавливают между последующим и первоначальным значениями величин электросопротивлений, а для пород, обладающих увеличением электросопротивления с возрастанием нагрузки, разность электросопротивлений устанавливают между первоначальным и последующим значениями величин электросопротивлений, при этом изменение уровня напряженного состояния определяют по формулам

5 где Кь Кя — изменение уровня напряженного состояния массива для пород с уменьшением электросопротивления с возрастанием нагрузки и для пород с увеличением электросопротивления с возрастанием нагрузки

10 соответственно:

Pi — значение первоначального замера электросопротивления;

j5 — значение второго и последующих замеров электросопротивлений, 15 и при Кц /0,05/ имеет место влияние производственных процессов очистных работ, при /0,05/ > Кц > — 1 — массив пригружен, при /0,05/ < Кц < 1000 — массив

20 разгружен, при 0,93 Kl,ll -0,97 — массив угрожаем по горным ударам, при 0,97> Кц >

>-1 — массив удароопасен, при Кц МО— массив теряет устойчивость и при Ki,л >150 — массив разрушен.

25 2. Способпоп.1,отличающийся тем, что для определения направления главных максимальных напряжений производят азимутальное подземное электрическое

ЗО зондирование массива в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и строят по этим замерам полярные диаграммы.

1671896

5 О 5 1015им

Фиг 2

1671896

IC Tg

I )

Ъ и 0

Рассщащое т гранщы крушения

Фиг. D

Расстояние ат устья скд. 7, г

C cd Ф

Редактор С.Пекарь

Заказ 2813 Тираж 281 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

100М О

1

1 о !ОЙ

0

М п

Составитель Г.Васючкова

Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун