Способ оценки напряженного состояния массива горных пород

 

Изобретение относится к горной промышленности , касается электрической измерительной техники оценки состояния горного массива. В контролируемом участке горного массива измеряют коэффициенты поляризуемости составляющих его пород и по наибольшему значению коэффициента поляризуемости устанавливают местоположение максимума опорного давления. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4910088/03 (22) 08.02.91 (46) 15.04.93. Бюл, М 14 (71) Московский горный институт (72) Г. Я. Новик и Н. Н, Хелмицкий (56) Авторское свидетельство СССР

М 798298, кл. Е 21 С 39/00, 1976, Дахнов В. Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин, М., Недра, 1981, Авторское свидетельство СССР

М 1677304, кл, Е 21 С 39/00, 1991.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для контроля напряженного состояния массива горных пород.

Цель достигается тем, что в контролируемом участке массива измеряют коэффициенты поляризуемости составляющих его пород, а затем по максимальному значению коэффициента поляривуемости устанавливают местоположение максимума опорного давления.

На фиг. 1 представлена одна из возможных схем реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — пример изменения величины коэффициента поляризуемости массива при удалении от контура горной выработки.

Способ оценки напряженного состояния массивов горных пород осуществляется следующим образом.

В контролируемом участке массива 1 (см. фиг. 1) бурят скважину 2 глубиной не менее радиуса влияния горной выработки, помещают в скважину электрометрический зонд З„на котором закреплены два неполяризующихся электрода 4. соединенных с помощью соединительных проводов 5 с,. ЫÄÄ 1809054 А1 (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННОГО

СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горной промышленности, касается электрической измерительной техники оценки состояния горного массива. В контролируемом участке горного массива измеряют коэффициенты поляризуемости составляющих его пород и по наибольшему значению коэффициента поляризуемости устанавливают местоположение максимума опорного давления. 2 ил., 1 табл, источником постоянного электрического тока 6, при помощи которого наводят в исследуемом массиве постоянное электрическое поле. Величина напряженности электрического поля измеряется с помощью измерительного прибора 7, например, полевого измерителя физических свойств ПИФС. 3атем источник 6 отключают и измерительным прибором 7 регистрируют изменение потенциала геоэлектрического поля. По результатам измерений определяют коэффициент поля ризуемости данного участка скважины, который равен отношению потенциала вызванной поляризации, определяемой прибором 7 после выключения источника постоянного поля, к величине наведенного электрического поля. Оценивают изменение величины коэффициента поляризуемости по длине скважины. Строится график изменения коэффициента поляризуемости по длине скважины. Пример построения графика показан на фиг. 2. Участок скважины с максимальным значением коэффициента поляризуемости массива соответствует местонахождению максимума опорного давления, расстояние от кото1809054 рого до контура выработки характеризует степень удароопасности участка горной выработки. Приближение зоны максимума к контуру горной выработки указывают на увеличение удароопасности пород.

Пример, На Тишинском руднике

Лениногорского полиметаллического комбината предложенный способ опробован для определения местоположения максимума опорного давления вблизи контура "0 горной выработки с целью качественной оценки степени напряженного состояния массива вкрапленных полиметаллических руд. Для проверки достоверности полученных в массиве данных по этим же скважинам проведены определения действующих напряжений стандартным методом разгрузки с использованием аппаратуры УК-"Тензор".

Работы проводились в следующем по- 20 рядке, С поверхности горной выработки пробуривали веер из пяти скважин глубиной

10 м и диаметром 59 мм, две из которых забурены горизонтально в оба борта выра- 25 ботки на расстоянии 1 — 1,5 м от почвы, две— в пятах свода под углом 45 к горизонту, одна — вертикально вверх. Такая схема расположения скважин позволяет ориентировочно оценить напряженное состояние 30 массива горных пород вокруг всего контура горной выработки.

В каждую из скважин последовательно помещали электрометрический зонд, имеющий два неполяризующихся электрода с 35 базой измерения 1 м, который перемещали с шагом 50 см от устья скважины до забоя, при этом в каждой точке измерений с помощью прибора ПИФС определяли коэффициенты поляризуемости окружающих 40 скважину горных пород (rp), Все результаты измерений занесены в таблицу.

По данным таблицы видно, что наибольшее значение коэффициента поляриэуемости имеют породы на глубине 2,5 м от 45 контура горной выработки, а начиная с глубины 4,0 м, коэффициент поляризуемости становится практически постоянным и равным 0,25. Изменение коэффициента поляризуемости горного массива по глубине 50 скважины представлено на фиг. 2.

Проверка достоверности полученных выводов, проведенная в этих же скважинах методом разгрузки с помощью аппаратуры

li, м 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

0,21 0,26 0,28 0,32 0,38

УК вЂ” "Тензор", показала полную сходимость выявления зон максимума опорного давления предлагаемым и стандартным способами, при этом время измерений с использованием предлагаемого способа сократилось примерно в 10 раз, Замеры в массиве производятся с обеспечением идентичных условий измерений, поэтому переменным фактором является только изменение во времени напряженного состояния данного участка, вызванное ведением горных работ и соответствующим перераспределением горного давления, Оценка результатов измерений производится по изменению исследуемого параметра, зависящего прежде всего от напряженного состояния горного массива при прочих равных условиях, Выполнение поставленной цели в конечном итоге приводит к повышению безопасности ведения горных работ путем более обоснованного расчета горно-технологических параметров, категории удароопасности, оценки степени нагруженности и устойчивости элементов горных выработок, а, следовательно, возможности оперативного прогноза их состояния в процессе эксплуатации и в условиях быстро меняющейся геодинамической обстановки при интенсивном ведении горных работ, Технико-экономическая эффективность способа не подсчитывалась ввиду отсутствия методики расчета, Предлагаемый способ направлен на улучшение техники безопасности ведения горных работ, то есть имеет социальный характер.

Проверка предлагаемого способа проводилась в 1988 — 1990 гг, на рудниках

Лениногорского полиметаллического, Зыряновского свинцового и Ловозерского горно-обогатительного комбинатов.

Формула изобретения

Способ оценки напряженного состояния массива горных пород, основанный на измерении коэффициента поляризуемости составляющих его пород, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения оперативности при оценке напряженного состояния массива проводящих пород любой степени влажности по наибольшему значению коэффициента поляризуемости, определяют местоположение максимума опорного давления, по которому определяют степень напряженности горного массива.

3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

0,32 0,26 0,24 0,25 0,24 0,25

1809054

7,0 2,0

Составитель Н.Хелмицкий

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор

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

Заказ 1267 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб;. 4/5