Способ оценки геомеханического состояния массива соляных пород

 

О Л И С А Н И Е ()868515

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социапкстичвскик

Республнк (6l ) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.75 (21) 2646484/18-25 с прксоедкнением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.81. Бюллетень РЙ 36

Дата опубликования описания 30.09.81 (51)М. Кл.

Я 01M 27/02

Гесударственный квинтет

СССР во двлви нзсврвтеннй н стврытнй (53) УДК543.257 (088.8) (72) Авторы, изобретения

В, Г. Артемов и Г. П. Шаманский

Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского. и проектного института галургии - = --,, I -, (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

МАССИВА СОЛЯНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к физика-химическому анализу и предназначено для изучения состояния горных выработок по ве личине изменения полного электрического . сапрсггнвления горных пород.

Известен способ определения геоме-.S ханическага состояния массива горных па» рад, основанный на измерении потенциалов естественного геоэлектрнческого паля или электрического сопротивления горных пород нйдукционным методом прн частоте электрического поля 20-200 кГц $13.

Однако распределение потенциалов естественного геоэлектрнческого паля в горнам массиве обусловлено не только гео-. метрическим состоянием на и строением т3 горного массива. Поэтому для массива со сложным гарногеалогнческим строением этот способ неприменим. Область его при менения ограничена породами, изменение напряженно-деформированного состояния

KoTopbIx сопровождается появлением II раа,внтием нарушений сплашностн в большом диапазоне механических нагрузок.

Наибсйее близким к предлагаемому является способ, заключаюппейся s том, что определяют величины электросоротивле ння горных пород от контура выработки до зоны нетронутого массива. Огроят крн: вую распределения электрического сопро тивления в исследуемой области (фиг. 1), по которой определяют величину эффэктив ного сопротивления р ф Н в нетронутом мао сине, минимальную величину эффективного сопротивления Ятп.(„и расстояние от стев- ки выработки до участка пласта с ми нимальным значением эффективного сопро тивления Х„.Затем вычи туэффцциеит концентрации напряжений К« .. и по ььте . . значениям Х„и K,ñ помона.ю ноьво рам мы (фиг. 2) устанавливают возмакность обрушения (2g.

Недостаток данного способа заключает ся в том, что при оцределеиии коэффициента концентрации напряжений сравнивают значения электрических сопротивлений горных пород, находятцихся в разных об ластях: горного массива, на участках

М851

Р „, и с9 И. Однако горный массив ха- рактеризуется непостоянством состава и сложностью горногеологического строения.

Изменчивость состава и строения горноо го массива оказывает сушесгвенное влияние на величину элек.|рического сопротивления горных пород. Поэтому величина отношения- †обусловлена не только

Р w4n проявлением горного давления, но и из-. менчивостью горногеологических условий при удавлении от ображенной поверхности выработки вглубь горного массива. Отсюда определение величины концентрации напряжений К производится с погрешностями

Кроме того, для определения параметров 9g Н Pm„n и К необходимо проведение большого количества измерений. Так, например, при расстоянии от обнаженной поверхности выработки до зоны нетронутого массива,. раином 13 м, и до эоны с максимальными напряжениями, равном 3 м, для определения местоположениями„п п с заданной точностью 15% необходимо про13 извести = 29 измерений.

Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в кровле выработки производят измерение электрического сопротивления пород приконтурной зоны на низкой частоте;. электрического поля Я и не превышаюшей

100 Гц. Затем при том же положении электропровод производят повторное изме35 рение элекгрического сопротивления на высокой (1-5 кГц} звуковой частоте электрического поля вычисляют величины отношений электрических сопротивлений, измеренных на этих частотах для каждой

40 исследуемой точки кровли Я-- - и строят график распределения рЙ от забоя горУн . ной выработки до зоны разрушения. По аномальным отношениям в этом распределении определяют местоположение потенциально опасных участков кровли (фиг. 2

45 и 3). Для определения измерения геомеханического состояния пород на этих участках сравнивают ЯМ этих участков с величиной g М и зоне обрушения.

На фиг, 1 изображена кривая распреде- ! 50 ления электрического сопротивления в ис, следуемой области; на фиг. 2 - номограмма по результатам статической обработки наблюдений за опасными проявлениями

У горного давления: на фиг. 3 - график мес- 5 . тоположеиия потенциально опасных участков кровли; на фиг. 4 - результаты изме5 4 рений электрического сопротивления пород приконтурной зоны на низкой и высокой звуковых частотах; на фиг. 5 и 6 - графики электрических свойств соляных пород в области звуковых частот электрического поля.

По оси ординат (фиг. 4) отложено отношение электрических сопротивлений горного массива при воздействии на него низкой и высокой звуковых частот электричес- ° кого поля, а по оси абсцисс-расстояние от фронта очистных работ. Как видно из графика, величина электрического параметра в выработанном пространстве, где на« чинается массовое обрушение кровли выработок, значительно отличается от их значений вне его. Следовательно, по элекгрическому параметру р и можно производить оценку геомеханического состояния горного массива, которая значительно снижает трудоемкость измерений, так как от падает необходимость в определении кривой распределения кажушегося. сопротивления от контура вырабсггки до эоны нетронутого массива, Величина p + характеризует геомехани ческое состояние до проявлений горного давления, а 9g - на момент измерения

Это следует из экспериментально установленных электрических свойств соляных пород в области звуковых частот электрического поля (фиг. 5 и 6). В области низ-ких звуковых частот электрическое сопро тивление соляной породы зависит как от ее состава, так и от величины приложенной к ней механической нагрузки, а в области высоких звуковых частот элекгрическое сопротивление, сохраняя способность реагировать на состав пород, прак- . тически не изменяется при приложении механической нагрузки и ее увеличении.

Следовательно, величина ЯМ характеризует относительное изменение геомехани.ческого состояния пород, обусловленное проявлениями горного давления.

Возможность определения происходящего вследствие проявлений горного давления изменения электрического сопротивления горных пород при неизменном положении электродов исключает погрешности, обусловленные непостоянством состава и сложностью горногеологического строения горного массива.

Предлагаемый способ позволяет использовать его как экспресс-метод для контроля состояния пород кровли горных выработок, что дает возможность решать ,вопросы технологии и техники безоласнос5

868515

Ф ормула

0 1 2 3 Ф Х М

Фиа.2.

Фив,1

Ркр. удаление от эаооя горной Ваграбят3ки,м

ФиаЗ ти, например, уточнять места для крепления в незакрепленных горных выработках, устанавливать влияние взрывных работ на устойчивость горных конструкций, своевре менно оценивать наступление опасного со- 5 стояния в незакрепленных горных выработках. изобретения

1. Способ оценки геомеханического состояния массива соляных пород, заключаю шийся в том, что измеряют электросопротивления в разных зонах массива и срав нивают отношения измеренных величин, \5 о т л и ч а ю ш и и с я тем,.что, с це лью повышения точности и снижения тру» доемкости оценки, измеряют электросопро тивление на высокой и низкой частотах в исследуемой зоне и зоне обрушения.

2. Способ по п. 1, о т л и ч q, юш и и с я тем, что измеряют электросо противления на частоте не более 100 Гц и на частоте в диапазоне 1-5 кГц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тарасов Б. Г. и Дырдин В, В. 1 уд ничная геоэлектроника. М., 1970, с. 49;

2. Методические указания по оценке напряженного состояния угля и пород элек тромеханическим методом. ВНИМИ, 1, 1974, с. 29 (прототип). °

868515

210 е, 1"1

80 200 фи . Е

Р - 708 optþ

У-70 ОИМ

7О

76

У 70,Г 0 1 Z 3 9. f 70 „ГЦ фиг.5 Риг. Б

Составитель М, Кривенко

Редактор Т. Мермелштайн Техред С.Мигунова Корректор У. Пономаренко

Заказ 8310/59 Тираж 910 Подписное

I ВНИИПИ Государственного комитета CCCr по . ;елам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4