Способ определения коэффициента разрыхления горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения коэффициента разрыхления горных пород. Сущность изобретения заключается в том, что до взрывных работ проводят гамма-каротаж взрывных скважин и вычисляют по ним среднюю радиоактивность, измеряют после взрыва среднюю радиоактивность взорванных пород и рассчитывают относительное увеличение радиоактивности горных пород после взрыва, по которому судят о величине коэффициента разрыхления, причем увеличение радиоактивности пород после взрыва связано с уменьшением их плотности и увеличением коэффициента эманирования. 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам определения коэффициента разрыхления К_разр горных пород после проведения взрывных работ.

Знание коэффициента разрыхления горных пород необходимо для расчета технической производительности таких горных машин, как экскаваторы, скреперы и т.п. [1] Один из способов определения К_разр заключается в проведении геодезических измерений до и после взрыва, вычислении по данным этих измерений объемов разрыхленной горной породы V_рыхл и объема целика этих пород до взрыва V_ц и расчете К_разр V_разр/V_ц. [2] При всей очевидной простоте описанный способ отличается большой трудоемкостью и низкой производительностью. Трудоемкость способа связана с тем, что для его осуществления необходима бригада, состоящая минимум из двух человек: наблюдателя и рабочего-реечника. Причиной низкой производительности способа служит большое количество измерений, которые необходимо выполнить: для определения объема массива нужно измерить глубину взрывных скважин, расстояние их друг от друга и от уступа; для определения объема разрушенных пород нужно сделать ряд замеров на их поверхности по густой сети. При этом точность определения К_разр.остается достаточно низкой.

Предлагаемый способ определения коэффициента разрыхления горных пород, заключающийся в проведении измерений до и после взрывных работ и в расчете коэффициента разрыхления, отличается, тем что до взрывных работ производят гамма-каротаж взрывных скважин и вычисляют среднюю радиоактивность по ним I_o, после взрывных работ производят измерение радиоактивности на поверхности взорванных горных пород, вычисляют ее среднее значение I₁, приводят результаты измерений до и после взрывных работ к одинаковым геометрическим условиям и вычисляют относительное увеличение радиоактивности горных пород после разрыхления I I^-_o¹·(2I₁-I_o), по которому судят о коэффициенте разрыхления.

Заявляемый способ базируется на корреляционной зависимости между разрыхлением горных пород и увеличением их естественной радиоактивности (здесь и в дальнейшем под термином радиоактивность имеется ввиду активность по проникающему гамма-излучению). Существование этой зависимости экспериментально установлено в результате большого количества наблюдений, проведенных в карьерах Соколовского и Сарбайского магнетитовых месторождений. Увеличение радиоактивности горных пород после взрыва объясняется в первую очередь тем, что после разрыхления горной породы уменьшается ее средняя плотность и, как следствие, коэффициент поглощения гамма-излучения. По этой причине на детектор радиоактивности попадает излучение от большего объема горной породы, чем это было до взрыва, что и повышает его показания. Кроме того увеличению показаний радиометра способствует увеличение коэффициента эманирования горной массы, возникающее в результате появления пустот между взорванными кусками горной породы.

Таким образом, если в способе-прототипе коэффициент разрыхления горной породы определяется через увеличение ее объема, то в заявляемом способе через уменьшение ее плотности.

Преимуществом заявляемого способа перед способом-прототипом является его меньшая трудоемкость и более высокая производительность, связанные с тем, что измерения радиоактивности могут выполняться одним человеком (наблюдателем) и требуют меньших затрат времени, чем геодезические наблюдения.

На фиг. 1 изображен график результатов измерений естественной радиоактивности по одной из взрывных скважин на Соколовском карьере и определения среднего значения радиоактивности по ней; на фиг.2 корреляционная зависимость между относительным увеличением радиоактивности горных пород после взрыва и коэффициентом разрыхления, определенным с помощью способа-прототипа на Соколовском и Сарбайском карьерах.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

До проведения взрывных работ выполняют гамма-каротаж взрывных скважин.

По диаграммам ГК определяют среднее значение радиоактивности по каждой скважине. Для этого используют способ, известный из интерпретации диаграмм кажущихся сопротивлений: проводят линию cd, параллельную оси глубин, с таким расчетом, чтобы сумма площадей между этой линией и кривой ГК, включенных в прямоугольник abcd, равнялась сумме площадей между той же линией и кривой ГК, не вошедших в прямоугольник abcd (фиг.1).

При дискретном способе измерений среднюю радиоактивность определяют как среднее арифметическое из всех значений по скважине.

Если скважины заполнены водой или буровым раствором, среднее значение исправляют за поглощение гамма-излучения в скважинной жидкости.

Вычисляют среднее арифметическое I_o из средних значений радиоактивности по всем взрывным скважинам.

Сразу после взрыва проводят измерения интенсивности гамма-излучения над поверхностью взорванной горной массы. Эти измерения выполняют по квадратной сети, например, 1 х 1 м или 2 х 2 м.

Вычисляют среднее значение радиоактивности горных пород после взрыва как среднее арифметическое из результатов измерений во всех точках сети.

Приводят результаты измерений гамма-активности до и после взрыва к одинаковым геометрическим условиям. Учитывая, что гамма-каротаж реализует 4π- геометрию измерений, а поверхностные наблюдения 2π- геометрию, для приведения результатов измерений к одним и тем же геометрическим условиям достаточно интенсивность I₁ умножить на 2.

Вычисляют относительное увеличение радиоактивности горных пород в результате разрыхления: I I^-_o¹·(2I₁-I_o) По найденному относительному увеличению радиоактивности I определяют коэффициент разрыхления горных пород, пользуясь экспериментально установленной корреляционной зависимостью I f(K_разр) (фиг.2).

Измерения в скважинах и на поверхности выполняют с помощью одного и того же радиометра, например СРП-68-02. Это позволяет исключить погрешности, связанные с различной чувствительностью радиометров при измерениях до и после взрыва.

П р и м е р. Предложенный способ был апробирован в карьерах Соколовского и Сарбайского месторождений магнетитовых руд.

До проведения взрывных работ проводился гамма-каротаж взрывных скважин с помощью каротажного варианта сцинтилляционного переносного радиометра СРП-68-02. Глубина взрывных скважин составляла в среднем около 15-20 м. Все скважины сухие, не заполненные водой. По диаграмме ГК определялось среднее значение радиоактивности по каждой скважине.

Вычислено среднее арифметическое I₀ из средних значений радиоактивности по всем взрывным скважинам.

Сразу после взрыва проводили измерения интенсивности гамма-излучения над поверхностью горной массы по квадратной сети.

Вычислено среднее значение радиоактивности горных пород после взрыва как среднее арифметическое из результатов измерений во всех точках сети.

Вычислено относительное увеличение радиоактивности горных пород в результате разрыхления с учетом геометрии измерений по формуле I I^-_o¹·(2I₁-I_o) Результаты измерений приведены в таблице, а результаты сопоставлений I и К_разр на графике фиг.2.

График фиг. 2 свидетельствует, что все точки, независимо от состава пород, подвергавших разрыхлению, хорошо укладываются на одну кривую. Номера точек на этой кривой соответствуют номеру исследованного блока горных пород, под которым он указан в таблице.

В дальнейшем график фиг.2 может быть использован для определения коэффициента разрыхления по замерам радиоактивности горных пород до и после взрыва.

Описанный опыт применения предложенного способа показывает, что с его помощью К_разр определяется в 2-3 раза быстрее и вдвое дешевле, чем традиционным способом.

Предложенный способ имеет и дополнительное преимущество, которое заключается в возможности попутного обнаружения проявлений радиоактивных руд.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАЗРЫХЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, заключающийся в проведении измерении параметров горных пород до и после взрывных работ и расчете коэффициента разрыхления K_раз, отличающийся тем, что до взрывных работ производят гамма-каротаж взрывных скважин и вычисляют по этим скважинам среднюю радиоактивность J₀, после взрывных работ производят измерение радиоактивности на поверхности взорванных горных пород, вычисляют ее среднее значение J₁, приводят результаты измерений к одинаковым геометрическим условиям и вычисляют относительное увеличение радиоактивности разрыхленных горных пород

экспериментально устанавливают корреляционную зависимость

и определяют по ней коэффициент разрыхления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3