Способ определения выбросоопасности горных пород

 

Использование: в горной промышленности при подземной разработке полезных ископаемых для прогнозирования степени выбросоопасности горных пород. Сущность способа заключается в отборе серии образцов из каждого исследуемого слоя горных породt изготовлении из этих образцов петрографических препаратов и в определении в них оптическим методом количества породообразующих минералов со следами пластических .деформаций и породообразующих минералов песчаной фракции. По данным этих исследований определяют величину коэффициента нарушенности по зависимости К н гДе 2у - суммарное количество породообразующих минералов со следами ппастических деформаций; 21м - суммарное количество исследованных породообразующих минералов песчаной фракции. При значениях КцЪ 68% слои пороц относят к выбросоопасным, при Кн Ј 381 - к неопасным , а при 38 68% - к угрожаемым по внезапным выбросам. 1 ил. (Л С

(19) (I! ) СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН щ Е 21 F 5/00 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4827067/03 (22) 21. 05 ° 90 (46) 07.08,92.Бюл. М 29 (71) Институт геотехнической механики АН УССР (72) В.Е.Забигайло, В.В.Лукинов и В.А.Баранов (56} Авторское свидетельство СССР

N 1025956, кл. Е 21 F 5/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1463936, кл. Е 21 F 5/00, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: в горной промыв" ленности при подземной разработке полезных ископаемых для прогнозирования степени выбросоопасности rop" ных пород. Сущность способа заключается в отборе серии образцов из кажИзобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для оценки степени выбро- соопасности горных пород при ведении: геологоразведочных, доразведочных и добычных работ.

В горной промышленности известен способ определения выбросоопасности горных пород по учету велиЧины и ха" рактера пространственного распределе" . ния оптических осей зерен кварца, включающий отбор проб, изготовление, шлифов, определение в них координат

2 дого исследуемого слоя горных пород изготовлении из этих образцов петрографических препаратов и в определении в них оптическим методом количества породообразующих минералов со следами пластических .,деформаций и породообразующих минералов песчаной фракции, По данным этих исследований определяют величину коэффициента нарушенности по зависимости у

К = --+-- 1003 где;.: - суммарное

И Ем

М количество породообразующих минералов со следами ппастических деформаций;, Ем - суммарное количество исследованных породообразующих минера- лов песчаной фракции. При значениях

К » 68ь слои пород относят к .выбросоопасным, при К н с 383 - к неопасным, а при 38 -Ки C 68ro - к угрожаемым по внезапным выбросам. 1 ил, линейно-удлиненных кварцевых зерен и координат оптических осей зерен кварца,по которым судят о выбросоопасности горных пород.

Недостатком данного способа является то, что для определения степени ориентировки и характера пространственного распределения оптичес-. ких осей в зернах кварца пригодны только ориентированные образцы. Эти пробы можно отобрать лишь в горных выработках, в отбор их из керна скважин, в полевых условиях, практичес1752982 ки не осуществим. Кроме того, использование этого метода связано со слож-! ной графической и аналитической обработкой полученных данных, что требует высокой квалификационной подготовки исполнителей и сравнительно больших затрат времени. Данный метод не учитывает степень воздействия тектонических процессов на горные 10 породы, влияющие на изменение микроструктуры минералов и, в целом, на выбросоопасность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения выбросоопасности горных пород, включающий отбор проб, изготовление шлифов, измерение средневзвешенного размера зерен, подсчет суммарного количества следов пластических щ деформаций в зернах кварца, подсчет суммарного количества просмотренных зерен кварца и определение степени выбросоопасности по величине подсчитанного коэффициента плотности сле- 25 дов пластических деформаций.

Недостатком этого способа является отсутствие учета влияния равномерности распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах З0 на степень выбросоопасности горных пород, а также, трудоемкость определения показателей, входящих составными частями в формулу коэффициента плотности следов пластических деформацийа

Цель изобретения - повышение надежности прогноза выбросоопасности путем учета влияния равномерности 40 распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах и снижение трудоемкости определения выбросоопасности горных пород путем сокращения и упрощения определяемых показателей выбросоопасности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения выбросоопасности горных пород, заключающемуся в отборе проб, изготовлении петрографических препаратов, . учитывают влияние равномерности распределения тектонических напряжений в породообраэующих минералах на степень выбросоопасности путем определения оптическим методом величины коэффициента нарушенности по Формуле >.

К = ----- х 1004 н X

Ф И где,о - суммарное количество пороYYI дообразующих зерен со следами пластических деформаций, суммарное количество всех просмотренных породообразующих зерен, проводят определение величины коэффициента нарушенности для исследуемого слоя, как среднеарифметическое из величин коэффициентов по сериям, слагающим исследуемый слой, и при

К » 683 породу относят к выбросо" опасной, при К > )8> - к неопасной, а при 38 К>(681 поооду относят к угрожаемой по внезапным выбросам,.

Сопоставительный анализ предлагае -.

MoI o решения с известным показывает, что предлагаемый способ отличается оТ известного тем, что учитывает величину коэффициента нарушенности, определяемую как среднее арифметическое из величин коэффициентов по сериям, слагающим исследуемый слой, и учитывающую влияние равномерности распределения тектонических нагрузок в породообразующих минералах на выбросоопасность. Величина коэффициента нарушенности для породообразующих минералов пород Донбасса меняется в пределах от 0 до 1004 °

Способ реализован следующим о6разом.

Для отнесения значений коэффициента нарушенности к опасным и неопасным по выбросам был построен эталон ". ный график, приведенный на чертеже.

С этой целью в горных выработках шахт и из керна геологоразведочных скважин Красноармейского, Донецко"

Иакеевского и Центрального геологопромышленных районов Донбасса были отобраны пробы пород в количестве

66 шт„ из них приготовлены npenapaTbl для оптических измерений, в которых были подсчитаны значения коэффициентов нарушенности и показатель выбросоопасности В. По этим значениям графо-аналитическим методом, с использованием дисперсного анализа, был построен график распределения выбросоопасных„(ТТ) и выбросонеопасных (I) песчаников. На оси абсцисс данного графика откладывались значения коэффициента нарушенности (К ), а на оси ординат - частота встречае мого признака m. После построения получились-две кривые, по средним

5 175298 значениям которых разделяются выбросонеопасные песчаники (Ки 383) и выбросоопасные (Ки 68Ж}. Значения

381 К „ 684 располагаются в зоне перекрытия и относятся к угрожаемым по внезапным выбросам, Отнесение слоя пород к неопасным по выбросам проводится следующим об" разом, 10

В нижнем слое песчаника 1< S 1 шахты "Добропольская-Капитальная"

Красноармейского района было определено две серии, отличающиеся по структурно-текстурным признакам или генетическому типу. Из этих серий в горной выработке было отобрано по образцу породы, из которых были изготовлены шлифы. В шлифах проводился подсчет нужных значений на микроскопе ПОЛАМ-Р-Ш при общем увеличении

90" и при боковом освещении. Каждое породообразующее зерно просматрива-.; лось с анализатором и при одном поля. ризаторе. В случае наличия слоистости подсчет производился вкрест нее.

В каждом шлифе просматривалось не менее 150 породообразующих зерен (Р ), отдельно подсчитывалось количество зерен со следами пластических дефор" маций Й ) и определялись значения коэффициента нарушенности. Для образца из верхней серии было просмотрено

200 породообразующих зерен, из них

40 зерен имели следы пластических деформаций. Далее значения коэффициента нарушенности определяли по формуле

= 75 .

Согласно эталонному графику этот слой пород относится к выбросоопас30 ным, в дальнейшем в этом слое было зарегистрировано двенадцать выбросов пород.

Нижний слой песчаника 11S 1 подразделялся на три серии. Значения коэффициента нарушенности были оп ределены как Км, = 583;.,Кц =.70Ц

К > = 643 соответственно.

Далее определялось значение коэффициента для всего слоя:

Ки + Киа + Кн 6 и

В этом слое песчаника 1 8.1 выбросы не зарегистрирова ны, но шахт ные геологи отмечали незначительные микровыбросы.

Использование предлагаемого способа определения выбросоопасности горных пород обеспечивает по сравнению

Sg с известным следующие преимущества; позволяет учесть влияние равномерности распределения тектонических напряжений в породообраэующих минералах на степень выбросоопасности горных

SS пород, а также не требует дополни.-. тельных затрат, по сравнению с известным способом сокращает часть определяемых показателей, не требует высокой квалификации исполнителей, К Н = ----- х 100% = 203. н! Лм

Для образца иэ нижней серии при значениях = 200,а 7 „, = 20 значение коэффициента нарушенности К и = 103.

Тогда для ecего слоя значение коэффициента нарушенности вычисляли как среднее арифметическое:

Киi+ KHà

К „ = --------- = 151.

Сопоставляя полученное значение с эталонным графиком, определяли что данный слой породы относится к выбросонеопасным, Отнесение слоя пород к опасным по выбросам и угрожаемым проводится следующим образом.

При проходке песчаника 1< S 1у» на шахте имени А.Г.Стаханова было выл"

2 6 лено два слоя - верхний и нижний.

8 верхнем слое было определено четыре серии, отличающиеся структурно-текстурными признаками. Иэ каждой серии были отобраны пробы пород, из которых приготовлены шлифы. На микроско" пе ПОЛАМ-Р-Ш при общем увеличении

90 " и боковом освещении проводились подсчеты значенйй коэффициента нарушенности по формуле

;К„, t(= ----- x 1003. . -м

Значения коэффициента нарушенности в пробах от верхней серии до нижней получились

Кн,, 734 Кн = 673, Ко — — 781;

К Н = 824 соответственно.

Значение коэффициента нарушенности всего слоя составило:

К и< + Ки . + Ки + Кка

К .". н

1752982 опасности, в каждой серии проб определяют суммарное количество породообразующих минералов, песчаной фракции, а затем величину коэффициента. нарушенности К по зависимости позволяет исключить субьективизм при подсчетах диаметров зерен и количества следов пластических деформаций. а so ео ас „

Корректор A.éoë Hè

Заказ 27Ь4 Тираж Подписное

ВНКИДИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Формула изобретения

Способ определения выбросоопасности горных пород, включающий отбор серии образцов из каждого исследуемо- 1О

ro слоя, изготовление яетрографических препаратов и определение в них оптическим методом количества породообразующих минералов со следами пластических деформаций, о т л ич а ю шийся тем, что., с целью повышения надежности путем учета влияния равномерности распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах и снижения тру- 20 доемкости определения выбросоопаснос", ти пород путем сокращения и упрощения определяемых показателей выбросо.4!

8

У

w 6

$ s

Я

Составитель В.Баранов

Редактор E.Папп Техред М.Иоргентал

K Yll

К = -"--- х 1003, Ц -;.- Ф где .Еп, - суммарное количество породообразующих минералов со следами пластических деформаций;

- суммарное количество исслем дованных породообразующих минералов песчаной фракции, и при значениях коэффициента нарушенности большем или равном 68 слои пород относят к выбросоопасным, при

К к 383 - к неопасным, а при

38<.К „ 68ь слои пород относят к угрожаемым по внезапным выбросам.