Способ определения удароопасности участков массива горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для прогноза степени удароопасности участков массива горных пород для обеспечения безопасного ведения горных работ в условиях, опасных по горным ударам. Цель изобретения - повышение достоверности определения удароопасности в неоднородных блочных массивах крепких скальных пород. Способ включает бурение шпуров и измерение скорости продольных Vp и поперечных Vs волн в массиве методом многопрофильного дифференциального ультразвукового каротажа. Затем определяют состояние участка массива горных пород по номограммам. Задают интервал VP/VS, в пределах которого массив горных пород находится в ненапряженном состоянии. Сравнивают текущее значение VP/VS с заданным и на том участке массива, в котором текущее значение VP/VS выходит за заданные пределы, определяют напряженное состояние и анизотропию, по величинам которых с использованием номограмм , определяют степень удароопасности.4 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712152/03 (22) 11.04,89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Горный институт Кольского научного центра им. С,M.Êèðîâà АН СССР (72) В.В.Тимофеев, В.И,Панин, А.А.Смирнов и Ф.Г.Меденков (53) 622,23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 693008, кл. Е 21 С 39/00, 1973 .

Методика геофизического прогноза удароопасности участков угольных пластов и рудных залежей. — M.: Наука, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРООПАСНОСТИ УЧАСТКОВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено для прогноза степени удароопасности участков массива горных пород для обеспечения безопасного ведения

Изобретение относится к горному делу и предназначено для прогноза степени удароопасности участков массива горных по. род для обеспечения безопасного ведения горных работ в условиях, опасных по горным ударам.

Цель изобретения — повышение достоверности определения удароопасности в неоднородных блочных массивах крепких скальных пород.

На фиг.1 приведены графики изменения скоростей продольных волн V» упругой анизотропии Рг и отношения скоростей продольных и поперечных волн (R) по глубине скважины; на фиг.2 — разделение участка на

„„ Ы„, 1694893 Al (sl)s Е 21 С 39/00 горных работ в условиях, опасных по горным ударам. Цель изобретения — повышение достоверности определения удароопасности в неоднородных блочных массивах крепких скальных пород. Способ включает бурение шпуров и измерение скорости продольных Vp и поперечных Ч волн в массиве методом многопрофильного дифференциального ультразвукового каротажа, Затем определяют состояние участка массива горных пород по номограммам. Задают интервал Чр/Vs, в пределах которого массив горных пород находится в ненапряженном состояний. Сравнивают текущее значение Чр/Vs с заданным и на том участке ( массива, в котором текущее значение Чр/Vs выходит за заданные пределы, определяют напряженное состояние и анизотропию, по

). величинам которых с использованием номограмм, определяют степень удароопасности. 4 ил, ! ! ! =

I д

0у блоки; на фиг.3 — номограмма, по которой 0 определяют категорию удароопасности; на ф фиг.4 — -пример скоростного разряда, пол- 0р ученного путем сейсмического профилирования по наклонной скважине.

Способ осуществляют следующим образом.

На исследуемом участке массива бурят и в веер контрольных шпуров или скважин, по которым проводят многопрофильный дифференциальный ультразвуковой каротаж на постоянной акустической базе, равной 1,5-..

2,5диаметра скважины и определяютзначение скоростей Vp и Ч . Затем каротируемый интервал по величине параметра R = Чр/Vs

1694893 разделяют на два типа блоков, где R находится в интервале значений R = 1,6 — 2,1, где этот параметр выходит за указанный интервал, Для выделенных породных блоков оценивают уровень их напряженности по параметрам:

Р1 = (/рм Vpo)/(Vpmax VpM ); (1) где Чро и Vpmax — значение скоростей продольных волн в разгруженном и предельно нагруженном участках массива, определяют экспериментально для каждого типа пород;

Чрм и Vpp максимальные и минимальные скорости продольных волн по данным измерений в массиве по двум взаимно ортогональным направлениям, Затем выбирают блок с максимальными значениями параметров Р1и Pz, по величине которых и отношению расстояния от зоны неупругих деформаций на контуре выработки до зоны с максимальными значениями параметров

Р1 и Рг к среднему диаметру выработки судят о степени удароопасности участков массива пород.

Категорию удароопасности находят по соответствующим номограммам, устанавливаемым опытным путем для каждого типа горных пород.

Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет учета неоднородности строения скального массива и особенностей определения показателей напряженного состояния породных блоков с использованием метода многопрофильного дифференциального ультразвукового каротажа шпуров и скважин, позволяет повысить достоверность определения удароопасности участков горного массива в условиях неоднородных блочных массивов крепких скальных пород, Кроме того, вследствие того, что достаточно использовать шпуры, существенно снижается трудоемкость определения удараопасности участков при достаточном для практики уровне достоверности прогноза.

Способ осуществляют следующим образом, На исследуемом участке бурят веер контрольных шпуров или скважин. По скважинам наакустическойбазе 1,5 — 2,5 диаметра скважин выбирают профили максимальной

Vm» и минимальной Vmin скоростей продольных упругих волн, для чего на глубине

1 — 3 м от, стенки выработки проводят круr0aoe продольное профилирование с измерением времени tp — распространения продольной упругой волны и угловым сдвигом на 15 — 30 . По выбранным профилям проводят измерения времени распространения продольных — tp u tp и поперечmax min

HbIx — т$тах и ts " упругих волн по всей глубине скважин, По этим данным рассчитывают изменение параметра R = tp "/t " и

5 R = t "/ta ", а также изменение Vpм " и

VpM и рассчитывают параметры:

mIn

Р1 = (1/рм Vpo)/(Vpmax VpM ); (1)

P2 — Vðì Ирм

Параметры Vpmax u Vpo определяют

10 предварительно на участках с максимальной концентрацией напряжений, т.е. таких, где наблюдается разрушение выработок и скважин, и в разгруженных частях массива (целиках, отделенных от

15 массива, нетрещиноватых зонах, находящихся на глубинах ЗΠ— 80 м от дневной поверхности и т,д.).

По графикам R(H), R (Í) выбирают блоки, в которых R = 1,6 — 2,1. и блоки, в которых

20 R >2,1 или R < 1,6(запредельныедефектные блоки, трещиноватые зоны), По параметру R массив разделяется на

4 блока двух указанных типов. В точках максимальных значений Чрм (блоки II и IV) пара25 метры определяются по формулам (1) и (2)

Р 1 = 2,5 и P"1 = 4,0, при известных для пород этого месторождения значениях—

Vpo = 4,5 км/с, Vpmax = 7,3 км/с. Параметр

Р 2 в блоках II и И имеет максимальные

ЗО значения Р"2 = 1,1 и Р ; =1,15.

Затем по установленным максимальным значениям Р1 расстоянию от них до зоны неупругих деформаций (Hp,n.) - Hmax u значениям Рр с помощью номограммы

35 (фиг.3) определяют категорию удароопасности. Номограмма (фиг.3) установлена для руд апатитовых месторождений путем предварительных измерений на участках с известной категорией удароопасности (ott40 ределенной другими методами) или с наблюдаемыми внешними признаками удароопасности. Так, на левой части номограммы (фиг,3) наносится точка (Р1, Hmax) которая затем с добавлением Рг переносит45 ся на правую часть, где устанавливается категория скважины (1 — наиболее опасная, Il — опасная, III — безопасная).

На фиг.2г для сопоставления приведена зона дискования керна (заштрихована). ко50 торая соответствует выделенному блоку! по предлагаемому способу. Категория выра: ботки затем определяется по категориям скважин: к 1-й категории относятся сочетания соседних скважин Н, ко 2-й — ll-il, Н1, 55 к 3-й — остальные.

Формула изобретения

Способ определения удароопасности участков массива горных пород, включающий бурение шпуров, измерение скорости

1б94893

О 5 /О /.5 . 2.0

Глубина скважины Цм

ФиаЛ продольных Vp и поперечных V> волн в массиве методом многопрофильного дифференциального ультразвукового каротажа и определение состояния участка массива горных пород по номограммам, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности определения удароопасности в неоднородных блочных массивах крепких скальных пород, задают интервал

Vp/Vs, в пределах которого массив горных пород находится в ненарушенном состоянии, сравнивают текущее значение Vp/Ч, с заданным, и на том участке массива, в кото5 ром текущее значение Vp/Ч выходит за заданные пределы, определяют напряженное состояние и анизотропию, по величинам которых с использованием номограмм определяют степень удароопасности, 1694893

02 0.4 О.б О д

0meoneeae Н „/В6, > г

° Р Ф// б

6 r+z< Zr

/./ /2 13 И 15

/1арамешр Р

1694893

g 5

Составитель М. Китайская

Редактор Л. Пчолинская Техред М,Моргентал Корректор М. Кучерявая

Заказ 4142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 г

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

6: 60

5f

Глубина скбажины Н, м

Фиг. 4