Способ оценки устойчивости массива горных пород борта карьера

Способ оценки устойчивости массива горных пород борта карьера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВрСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД БОРТА КАРЬЕРА , включающий бурение скважин на исследуемом участке, погружение в них на разные глубины питаюсшх элект родов попарно на одной глубине в разных скважинах, измерение гради ента потенциала по профилям между скважинами и перерасчет их в кажущиеся удельные сопротивления ; о т ли ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения момента зарождения скрытЕЦ: стадий развития оползней горных пороД и .контроля аползнеопасных ,зон в тече яе длительных сроков отработки карь еров при минимальных затратах, сква ,жины бурят на участке, предраспало женном к оползням, выбирают базовый профиль в зоне равновесного напряженного состояния пород, и на расстоянии одна от другой, равном не менее трех длин исследуемого участка , измерения производят по базовому и 4-5 линейлым профилям периодически , иПО экстремальным изменениям во времени отношений кажущихся удельных сопротивлений лин,ейных профилей к базовому судят о моменте зарождения оползня. 2. Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что, с целью определения причин возникновения скрытных с стадий развития оползня, уменьшение (П I отношений кажущихся удельных conpo-i тивлений до минимума, равного 0,1-0,5 фоновых значений, связывают с обвода1ением зарождающейся скрыт-ной стадии, a при увеличении отношений кажущихся сопротивлений до максимума , равного 2-3 фоновым значени ям, связывают с зарождающейся скрытной стадией без обводнения. О) 3.. Способ по пп, 1 и 2, о т л ич аю щ и и с я , что, с целью 4; тювшиения экспрессности изучения момента зарождения скрытных стадий развития оползней, измерение разности потенциалов по базовому и линейным на всех горизонтах производят при лунно-солнечных приливных пиковых вариациях,сразу после взрывных работ и в период максимального сезонного подъема уровня подзет шых вод.

ogj (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPb(TMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ""::,:; ":, : ";;,„и, К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М Ху у фууу 5 «ея««Т(,. у (54)(57) 1. СПОСОБ ОЦЕНКИ УСТОЯЧИВОСТН NACCHBA ГОРНЫХ ПОРОД БОРТА КАРЬЕРА, включающнй бурение скважин На исследуемом участке, погружение в них на разные глубины питающих электродов попарно на одной глубине в разных скважинах, измерение градиента потенциала по профилям между скважинами и перерасчет их в кажущиеся удельные сопротивления:.о тл и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью повышения точности определения момента зарождения скрытных стадий развития оползней горных пород и контроля оползнеопасных,эон в тече,ние длительных сроков отработки харь (21) 3398208/22-03 (22) 25.02.82 (46) 30. 12.83. Бйл. 9 48 (72) Е. Г.Соболев, В.В. Бедарев, В.П.Вербин и Н.T.Клименко (71) Донецкий филиал Научно-исследовательского горно-рудного института и Новотроицкое рудоуправление Рес-. публиканского промышленного объединения укрогнеупорнеруд (53) 622.281.5(088.8) (56) 1. Сановцев Г.П., Резодубов A.A. Методы скважинной электро; разведки рудных месторождений. М., !Недра, 1968, с.128.

2. Баженов A.Ì. Исследование электросопротивления и параметров закарстованных известняков на уступах карьера с целью прогноза их состояния и совершенствования технологии выемки. Автореф. дис. М., 1980, с.11, 12, 15, 16 (прототип) . ч еров при минимальных затратах, сква,жины бурят на участке, предрасполо:женном к оползням, выбирают базовый профиль в зоне равновесного напряженного состояния пород, и íà расстоянии одна от другой, равном не менее трех длин исследуемого участка, измерения производят lIo базовому и 4-5 линейным профилям периодически,. H по экстремальным изменениям во времени отношений кажущихся удельных сопротивлений лин,ейных профилей к базовому судят о моменте зарождения оползня, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью опреде-. ления причин возникновения скрытных! Pg стадий развития оползня, уменьшение отношений кажущихся удельных conpo-; ГЛ

I тивлений до минимума, равного

0,1-0,5 фоновых значений, связывают С .с обводнением зарождающейся скрытФ % ной стадии, а при увеличении отно- ) шений кажущихся сопротивлений до мак-симума, равного 2-3 фоновым значениям, связывают с зарождающейся скрытной стадией беэ обводнения.

3.. Способ по пп, 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения экспрессности изучения момента зарождения скрытных стадий развития оползней, измерение разности потенциалов по базовому и линейным-профилям на всех горизонтах производят при лунно-солнечных приливных пи ковых вариациях, сразу после взрывных работ и в период максимального сезонного подъема уровня подземных вод.

1064000 уменьшение отношений кажущихся удельных сопротивлений до минимума, равного О, 1-0, 5 фоновых значений, связывают с обводиением зарождающейся скрытной стадии, а при увеличении бтношений кажущихся сопротивлений до максимума, равного 2-3 фоновым значениям, связывают с зарождающейся скрытной стацией без обводнения.

Кроме того, измерение разностей потенциалов по базовому и линейным профилям на всех горизонтах.:производят при лунно-солнечных приливных пиковых вариациях, сразу после вэрывГных работ и в период максимального сезонного подьема уровня подземных вод.

На фиг. 1 изображена технологическая установка, используемая при осуществлении способа, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1; на фиг. 3 - графики изменения отношения кажущихся удельных сопротивлений на линейных профилях р < к ка жущимся удельным сопротивлениям на базовом профиле p„

Технологическая установка содержит борт 1 карьера, исследуемый участок 2, скважину 3, погруженные электроды 4; линейные профили 5, базовый профиль 6, линейный, профиль 7 на уступе, уступы 8, генератор 9 электрического тока, тектонические нарушения 10, карст 11, скальные поро>эю 12, эакарстованные скальные породы 13, суглинки 14 .

На фиг. 2 - 1, II III — глубины ,пропускания тока.

Способ осуществляется следующим образом.

На площади, примыкающей к борту 1 карьера, выбирается по геологическим данным исследуемый участок 2. Вдоль борта 1 карьера бурятся две вертикальные скважины 3 (фиг. 1), в которые погружаются (попарно) питающие электроды 4 с контактами на разных (1, 11, JI)) глубинах (Фиг. 2).

Расстояние между скважинами 3 выбирается равным трем длинам исследуемого участка 2, причем исследуемый участок 2 находится посередине между скважинами 3. На исследуемом участке 2 разбиваются 4-6 линейных. профилей 5, а также базовый профиль 6, расположенный в зоне расновесного напряженного состояния. Возможно и расположение 2-3 линейных профилей 7 на уступах 8.

Начало эоны равновесного напря женного состояния находится на рас.стоянии ) В от борта карьера и расчитывается по формуле.

) В

15

40

Укаэанная цель достигается тем, что в способе оценки устойчивости массива горных пОрод. борта карьера, включающем бурение скважин на исследуемом участке, погружение в них на разные глубины питающих электродов попарно на одной глубине в разных скважинах, измерение градиента потен-50 циала по профилям между скважинами и перерасчет их в кажущиеся удельные сопротивления, скважины бурят на участке, предрасположенном к оползням, выбирают базовый профиль 55 в зоне равновесного напряженного со стояния пород и на расстоянии одна. от другой, равном не менее трех длин исследуемого участка, измерения производят по базовому и 4-5 линейным 60 профилям периодически, и по экстремальным изменениям во-времени отношений кажущихся удельных сопротивлений линейных профилей к базовому судят о моменте зарождения оползня.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки .Устойчивости массива горных пород борта карьера, а также исследования напряженного состояния горных пород для управления устойчивостью бортов.

Известен метод погруженных электродрв, включающий бурение скважин на исследуемом участке, погружение в них двух питающих электродов для пропускания тока на глубине и проведение измерений градиента потенциала по профилям межщу скважинами на поверхности земли Я .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ оценки устойчивости массива горных пород борта карьера, включающий бурение скважин на исследуемом участке; погружение в них на разные глубины питающих .электродов попарно на одной глубине в разных скважинах, измерение градиента потенциала по профилям между скважинами и пересчет 25

Их в кажущиеся удельные сопротивления P2) .

Однако данные методы могут быть использованы только в том случае, когда расстояние между скважинами не более трех глубин скважин. Недостатками способов являются узкая область применения и трудоемкость, связанная с бурением зиачительного количества скважин.

Цель изобретения - повьааение точности определения момента зарождения скрытых стадий развития оползней горных пород и контроля ополэнеопасных зон в течение длительных сроков отработки карьеров при минимальных затратах. где à — коэффициент, зависящий от угла «)наклона борт а1

1064000

0,9+1,1

Н - высота борта карьера.

На погруженные электроды 4 с помощью генератора 9 подается электрический ток на глубину Х (фиг. 1 и 2)i а измерение разности потенциалов проводят по линейным 5 и базовому б профилям с шагом, необходимым для. получения точной информации о геологических структурах, обычно шаг измерения равен 5-10 м.

После измерения разности потенциа. лов на профилях 5 и б электрический ток подается на следующую глубину )1, а измерение разности потенциалов повторяется по профилям 5 и 6. Так измерение повторяется при пропускании тока на всех глубинах.

После измерения проводится расчет отношения pI, /р между базовым и линейным профилями, по которому 20 судят о физическом состоянии массива горных пород на каждой глубине.

Измерения повторяются во времени с интервалом от 15 до 30 дней, а прИ обнаружении на графиках экстремаль- g5 ных значений измерение учащается с интервалом.4-, 10 дней.

Для интернретации полученных данных строится график изменения отно" шений по профилям и на разных глу- Зр бинах (фиг. 3a), что .позволяет определить .местоположение скрытной стадии развития оползня в плане и по глубине. Минимум значений информирует о том, что возникновение скрыт-,З5 ной стадии оползня сопровождается обводнением, а максимум отношенийбез обводнения.

Кроме этого, строится график изме нения отношений во времени для каж- @» дой точки измерения иа линейном проФиле над очагом зарождения опЬлзня.

На фиг. Зб показан график изменения отношений во времени при экстремальных значениях, частота измерений. 4 увеличивается в аномальной зоне.

Максимум значения отношения информирует о том, что возникновение скрытной стадии оползня проходит беэ обводнения. При анализе времени зарождения скрытной стадии оползня в каждой точке можно судить о скорости и направлении развития оползня, а также определять другие параметры оползня, например формирование поверхности скольжения. 55

По предлагаемому способу оценки устойчивости массива борта карьера повышение точности момента зароищения скрытной стадии развития ополз" . ня обеспечивается за счет установки Я) профилей наблюдений на заранее иэзе стных по геолого-разведочным данным оползнеопасных участках, что сокращает затраты и повышает эффективность и достоверность проведенных наблюдений; пропускание токов повышенной плотности на.различных.глубинах через предрасположенные к оползням геологические неоднородности (карсты,. закарстованные породы, тектонические нарушения и т.д.) повышает интенсивность, возбуждаемых неоднородностями электромагнитных аномалей, что позволяет фиксировать на поверхности земли зарождающиеся изменения физических свойств пород, а это дает точное определение времени и местоположения очага изменения свойств пород.

Физической основой предлагаемого способа оценки устойчивости массива горных пород борта карьера .является . наличие коррелятивных зависимостей между изменением физических свойств горных пород в процессе их деформаций и картиной искусственного возбуждения электрического поля. Оценка устойчивости базируется на известном положении, что процесс разрушения массива горных пород, примыкаю-, щего к .бортам и откосам, развивается в две стадии:.первая — скрытная сопровождается определенным периодом (часто весьма длительным) микродеформаций, иногда развивающихся в нескольких областях массива откоса; вторая — явная — сопровождается появлением видимых трещин, смещением отдельных блоков пород, их оползанием и обрушением.

Во время скрытной стадии процесса оползнеобраэование происходит наряду с образованием микротрещин, происходит одновременное заполнение их водой, разрушенным и переотложенным материалом, что приводит к изменениям кажущегося удельного электри- . ческого сопротивления р< породы..Эти изменения могут быть зафиксированы электрометрическими методами.

Обнаружение момента развития скрытной стадии развития оползня горных пород, которая длится месяцами, позволяет принять активные действия, направленные на предотвращение аварий и сокращение ущерба,. наносимого оползневым явлением.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является оценка устойчивости массива горных пород по скрытной стадии развития оползневых явлений. Известно, что явную стадию развития оползня, которая всегда кратковременна и приводит к авариям, можно определить как визуально, так и приборами известных способов. В настоящее время обнаружение явных стадий развития оползней не представляет затруднений.

Предлагаемый способ учитывает известное положение о существовании в массиве горных пород зоны равно1064000 весного напряженного состояния, которая расположена на некотором расстоянии от борта карьера, и в которой не могут развиваться как скрыт= ные, так и явные стадии оползневых явлений. Расположение базового профиля в этой зоне дает возможность при пропускании электрического тока на различных глубинах получать стабильные значения p

Расположение линейных профилей как на уступах, так и вблизи бортов ,карьеров позволяет по предлагаемому способу фиксировать изменения физических свойств горных пород через l5 параметр р по измеренной на поверхности (на профиле) разности потенциалов., Построение графиков отношений

py /pq создает воэможность обнаруже- 0 ния изменений физического состояния пород на различных глубинах при про.пускании токов на этих глубинах.

ГраФики вьииенаэванных отношений позволяют распознавать аномалии, вызванные атмосферными и техногенны-, ми факторамн.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составит только на РПО Укрогнеупорнеруд — 332,0 тыс,руб.

Использование предлагаемого споСоба по сравиению с прототипом .позволит вести эффективно управление устойчивостью бортов карьеров, разрабатывать противоподземные мероприятия, что позволит улучшить планирование горных работ, предотвратит возникновение аварийных ситуаций, уменьшит засорение сырья пустыми породами, увеличит коэффициент извлечения полезного ископаемого.

Широкое внедрение предлагаемого способа будет способствовать сохранению природного ландшафта, сохранению окружающей среды.

1064000 13 М

Фиг. Я

1

Д1 _#_0 8, ym.

Составитель Л.Березкина

Редактор М.Янович Темред Л.Пилипенко КорректоР А. Знмокосов

Заказ 10490/36 Тираи 603 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент,:r.Óàrîðîä, ул.Проектная, 4