Способ определения показателей физико-механических свойств горных пород

Способ определения показателей физико-механических свойств горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для определения физико-механических свойств горных пород в горнодобывающей и геологоразведочной отраслях. Сущность изобретения: отбирают часть образцов месторождения и проводят на них лабораторные определения физикомеханических свойств, дополнительно для них определяют технологические факторы, формирующие горные породы: литологический тип, фацию, состав цемента, степень выветрелости, цикл осадконакопления, и рассчитывают эмпирические коэффициенты степени влияния геологических факторов на показатели физико-механических свойств и показатели физико-механических свойств остальных образцов из массива месторождения . 2 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4697947/03 (22) 31.05,89 (46) 07.09.92. Бюл. М 33 (71) Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом (72) С.Е. Денисов, А.M. Кабаков и Л.В, Лабунский (56) 1. Аксененко M,È. Исследование влияния петрографического составл на физикомеханические свойства горных пород.

Автореф. дисс. канд. геол,-минер. наук, — М., 1973. с. 12 — 14.

2. Абрамсон М.Г. и др, Справочник по механическим и абразивным свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений, М.. Недра, 1984, с. 10-39.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и геологоразведке.

Известен способ определения показателей физико-механических свойств, включающий лабораторные испытания и определение петрографических признаков по шлифам образцов горных пород /1/.

Недостатком способа является низкая достоверность определения физико-механических свойств горных пород вследствие необходимости визуального (под микроскопом) определения количественных характеристик геологических признаков, что приводит к потере точности.. Д,„1760109 Al (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Г!ОКАЗАТЕЛ ЕЙ ФИЗИКО-МЕХЛ НИЧЕСКИХ

СВОЙСТ8 ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: для определения физико-механических свойств горных пород в горнодобывающей и геологораэведочной отраслях. Сущность изобретения: отбирают часть образцов месторождения и проводят на них лабораторные определения фиэикомеханических свойств, дополнительно для них определяют технологические факторы, формирующие горные породы; литологический тип, фацию. состав цемента, степень выветрелости, цикл осадконакопления, и рассчитывают эмпирические коэффициенты степени влияния геологических факторов на показатели физико-механических свойств и показатели физико-механических свойств остальных образцов из массива месторождения. 2 табл.

Кроме того, известный способ не позволяет определять свойства пород на месте залегания (в массиве).

Наиболее близким техническим решением является способ, включающий определение показателей физико-механических свойств горных пород с учетом литологической принадлежности, состава цемента и условий осадконакопления. выраженных через структурно-текстурные признаки, и установление парных корреляционных зависимостей между показателями физикомеханических свойств и указанными геологическими факторами /2/.

1760109

50

Недостатком известного способа является невысокая достовер IocTb определения показателей физико-механических свойств горных пород, т,к, не учитываются факторы: степень выветрелости породы. ее фациальная принадлежность и цикл осадконакопления, Целью изобретения является повышение достоверности определения показателей физико-механических свойств горных пород.

Данный способ при массовых испытаниях образцов горных пород позволяет уменьшить в 2 раза трудоемкость операций за счет сокращения количества испытываемых образцов, а также дает возмо>кность определять показатели свойств пород непосредственно B массиве без отбора образцов. указанная цель достигается тем, что в способе определения показателей физикоглеханических свойств горных пород, DKJtloчагощем отбор образцов пород, определение литологического типа породы, состава цемента породы, определение условий осадконакопления, обработку полученных данных методом регрессионно-корреляционного анализа и определение показателей физико-механических свойств пород на основе корреляционного уравнения, определяют фацию породы, степень выветрелости породы и цикл осадконакопления породы, вычисляют эмпирические коэффициенты степени влияния указанных геологических факторов на показатель физико-механических свойств пород, а корреляционное уравнение для определения показателя физико-механических свойств горных пород имеет вид:

П=ав+а Л+арФ+азЦ+а В+а 0+

+а6Л +а7Ф +авЦ +аяВ +."."0, (1) где П -- показатель физик ..еханических свойств пород; ао-a1Q — эмпирические коэффициенты степени влияния геологических факторов на показатель физико-механических свойств пород;

Л вЂ” численное значение литологического типа породы (л=1, 2, З...п);

Ф вЂ” численное значение фации породы (ф-1. 2, 3,;.и);

Ц вЂ” численное значение состава цемента (ц=1. 2,...п);

 — численное значение степени выветрелости (в=-1, 2,...п);

Π— номер цикла осадконакопления (о=1, 2...n), Способ реализуют следующим образом, 5

На изучаемом месторождении производят отбор 100 образцов, по которым лабораторным способом определяют показатели физико-механических свойств. Дополнительно к этому поданным образцам определяют геологические факторы, формирующие горные породы, а именно: литологический тип, фацию, состав цемента, степень выветрелости и цикл осадконакопления. Каждому признаку геологических факторов присваивают численное значение.

После этого методами регрессионного анализа находят эмпирические коэффициенты степени влияния геологических факторов на показатели физико-механических свойств пород, Для остальной части пород данного месторождения показатели физико-механических свойств рассчитывают по геологическим факторам по формуле (1).

П р и и е р. При исследовании физикомеханических свойств Экибастузского ка- менноугольного бассейна было отобрагго

100 образцов, по которым лабораторными методами были известными способами (см.

Барон Л.И. "Определение свойств горных пород", 1962 г.) определены показатели физико-механических свойств пород: объемный вес, предел прочности при сжатии и при растя>кении, контактная прочность, абразивность и скорость продольной волны. Дополнительно по этим же образцам были определены геологические факторы: литологический тип, фация, состав цемента, степень выветрелости и цикл осадконакопления. Каждому признаку геологического фактора было присвоено численное значение (табл. 1), Методами регрессионного анализа были найдены эмпирические коэффициенты степени влияния этих факторов на показатели физико-механических свойств пород (табл. 2). Для определения физико-глеханических свойств пород иэ любой части месторождения теперь достаточно определить геологические факторы породы и, используя данные таблиц 1, 2 и формулу 1, рассчитать значение показателя свойств породы.

Так, например, следует определить предел прочности при сжатии (т,>к песчаника (п=1) руслового (ф=7), с карбонатно-глинистым цементом (ц=2), невыветренного (в=5), отобранного из междупластия 8 цикла осадконакопления (o=G). осж =79,7+48,7х1 — 0,59х7-110,4х 2+4 5,6х3+

+1,92х8 — 23,5х1 — 0,90х49+85,4x4-0,073х25+

+0,27x64=-436,8 (М Па)

Аналогичным способом можно определить показатели физико-механических

176010Q таблиц а!

Количественные значения геологических Факторов, используемых при определении показателей Физико-механических свойств горных пород

Признаки геологических

Факторов

Способ определения признаков

Геологические факторы

Числ нное значение приэн=.ка

Литогогический тнп породы (л) Песчаник

hneeролит

Аргиллит

Аргиллит углистый

Внзуальньгй

Фациальная обстановка осадконакопления

Торфяное болото

Озеро глубоководное

Озеро пойменное

Озеро проточное

Пэйна

Прируслэ

Русло (Ф) Визуальный

Не вскипает с 10а НС1

Вскипает с НС1 в пороьгке 2

Бурно вскипает с НС1 3 залегания 40 н

40"65 м

55-85 и

85-100 и

100 и

Степень выветрелости (в) Сильно выветрелый

8ыветрелые

Средне выветрелые

Слабэвыветрелые

Невыветрелые

Глубина

t1

II н

II!

1е сто залегания породы в стратиграфическом 2 разрезе 3

5

1

9

11

l2

13

1

3

5

2

9

lf

l2 !

14

Цикл осадконанопления (о ) свойств для любого осадочного месторождения.

Формула изобретения

Способ определения показателей физико-механических свойств горных пород, 5 включающий отбор образцов пород, определение литологического типа породы, состава цемента породы, определение условий осадконакопления. обработку полученных данных методом регрессионно- 10 корреляционного анализа и определение показателей физико-механических свойств породы на основе корреляционного уравнения, отличающийся тем. что, с целью повышения достоверности определения 15 физико-механических свойств, определяют фацию породы, степень выветрелости породы и цикл осадконакопления породы, вычисляют эмпирические коэффициенты степени влияния указанных геологических 20 факторов на показатель физико-механических свойств породы, а корреляционное

Состав ценента (ц) Глинистый

Карбонатно"глинистый

Карбопатный уравнение для определения показателя фиЗИКО-МЕХаНИЧЕСКИХ СВОйСтэ ГОрН1НК:1Орсд имеет вид

П=асг1-а )Л+а9Ф+азЦ+а42В+а50+

+а8Л +а7Ф +ааЦ а.авВ +а)оО, где П вЂ” показатель физико-механических свойств пород; ао — а!о — эмпирические коэффициенты степени влияния геологических факторов на показатель физико-механических свойств пород;

Л вЂ” численное значение литслогического типа породы (Л=1, 2...П);

Ф вЂ” численное значение фации породы (Ф=1, 2...П);

Ц вЂ” численное значение состава цемента (Ц=1, 2...,П);

 — численное значение степени выветрелости (В=1, 2...П);

Π— номер цикла осадконакопления (0=1. 2...,П).

1760109

Теблица2

Ъказатели физикоиеханнческнх свойств порой

l "I

О, 000082

0,27

0,00005

-0,073

Объеитаат вес, т/нэ

Прелая промиости при скатим, НПа

-0,0284

Предел промюсти при растявении, ИПа

7,37 -9,94 -4,90 -8,81 9,37

6,45 -0,0038 0,0926

0,74 0,13 0,65

Контактная промность, кг/иит

0 ° 70

261,7

1,48 1,44

-169,2 22,3

30,56 -10 ° 91

2096,7 634,4

-8,92 -3,44 0,41

-196,6 -464,1 144,4

О ° 0754

2,19

-0,41

-50,6

-0,0088

-1 ° 08

Редактор

Заказ 3167 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Абразивность, нг

Скорость продольном волин, и/сек

Значения зипиримеских коэффициентов степени влияния геогюгических факторов на гюкаэатели физико-иеханимеских свойств гюроа

Знамения коэффициентов при геогогическик факторов

° )" ("1 j"! ") "I" ("

1,93 0,21 0,05 0,01 0,036 0 ° 006 0,062 0,006 -0,028

79,7 48,7 - 0,59 -110,4 45,6 1,92 -23 ° 5 -0,90 85,4

0,13 21,23 -5,51 -35,40 9,20 1,24 -5,84 0,64 13,97 -0,021

Составитель О.Камчатная

Техред М.Моргентал Корректор M.Ïåòðoâà