Способ прогноза устойчивости обнажений массива горных пород

Способ прогноза устойчивости обнажений массива горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П H С A Н И Е („,905462

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.05.80 (21) 2922502/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Е 21 С 39/00

Государстееиный комитет (53) УДК 622.235 (088.8) Опубликовано 15.02.82. Бюллетень №6

Дата опубликования описания 25.02.82 ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. Я. Елисоветский, М. В. Курленя, В. Н. Опарин, В. Ц„.,Коротких, В. С. Соловьев и И. Ф. Семин

1 1.-

«Э

Норильский ордена Ленина и ордена Трудового Крас1тоттт-Знаме щ горно-металлургический комбинат им. А. П. Завенягина (7т) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ ОБНАЖЕНИЙ

MACCHBA ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горному делу и предназначено для использования при отработке месторождений полезных ископаемых подземным способом.

Известен способ определения удароопасности участков буроугольных пластов, основанный на зависимости деформационных характеристик бурого угля от его естественной влажности и предназначенный для определения удароопасности буроугольных пластов с высокой естественной влажностью, в котором относительное напряженное состояние определяют по изменению естественной влажности угля, а упругие характеристики и переход угля в зоне опорного давления из пластического состояния в хрупкое определяют на основании величин деформаций ползучести околошпурового пространства 11).

Недостатком данного способа является низкая точность прогноза, поскольку значение относительных деформаций, переход краевой части массива из пластического состояния в хрупкое не обязательно влечет за собой горный удар. Способ позволяет лишь проследить изменения в состоянии массива с течением времени и в процессе изменения горно-технической обстановки вокруг контролируемого района выработки и не может обеспечить достоверный прогноз горных ударов. Кроме того, этот способ не может быть применен для определения удароопасности горных пород с низкой естественно и вл а жно стью.

Известен способ прогноза устойчивости обнажений массива горных пород в процес10 се взрывной отбойки полезных ископаемых, включающий бурение наблюдательных скважин, в область контролируемого массива, проведение измерений в скважинах после каждого взрыва и сопоставление характеристик напряженно-деформированного состояния массива, измеряемых на различных участках 12) .

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет установить момент вре20 мени, соответствующий наибольшей вероятности обрушения и является недостаточно точным и достоверным. Кроме того, способ не может быть использован для прогноза обрушений в трещиноватых породах, где

905462 имеют место неупругие деформации массива.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности прогноза.

Поставленная цель достигается тем, что определяют объемы участков массива с относительным уплотнением, объемы участков массива с относительным разуплотнением и вычисляют отношение объемов с относительным уплотнением к объемам с относительным разуплотнением и по зависимости отношения этих объемов от времени и параметров буровзрывных работ прогнозируют устойчивость обнажений или устойчивость обнажений прогнозируют по функции отношения объемов от параметров буровзрывных работ; при этом измерения производят геофизическими методами.

Способ осуществляется следующим образом.

В область контролируемого обнажения массива бурят наблюдательные скважины, а затем геофизическим методом через равные отрезки по длине скважин производят нулевое измерение характеристик напряженно-деформированного состояния массива.

Это могут быть характеристики, отражающие плотностное состояние массива.

В процессе ведения буровзрывных работ производят повторные измерения, следуюшие после каждого отдельного взрыва, по тем же точкам скважин и сравнивают получаемые величины с предыдущими, разделяя массив на участки, где произошло относительное уплотнение и относительное разуплотнение. Суммируют объемы участков массива с относительным уплотнением и относительным разуплотнением по всем наблю дательным скважинам и определяют отношения первых ко вторым. Эта операция повторяется каждый раз после очередного взрыILB.

Таким образом получают ряд значений, характеризующих плотностное состояние массива горных пород в интервалах между двумя измерениями. Затем строят график зависимости отношений объемов участков массива в скважинах с относительным уплотнением к объему участков с относительным разуплотнением р от количества производственных взрывов, Хвз влияющих на устойчивость массива и/или от времени, в период которого осуществляется контроль устойчивости. Кривая, отображающая такую зависимость, имеет определенную форму.

Вначале, после проведения нескольких взрывов, величины отношений объемов участков массива скважин с относительным уплотнением и относительным разуплотнением воз,растают, достигая наибольшего значения, затем, по мере отбойки уменьшаются, а после проведения еще нескольких взрывов начинают возрастать снова.

Как правило, когда величины отношений достигают второго наибольшего зна5

19

15 ге м эю

js

4О

4%

И чения, в обнажении контролируемого массива горных пород происходит обрушение. Таким образом проявлению горного давления, например в виде обрушения кровли и бортов очистной, камеры, предшествует определенный цикл плотностных колебаний в массиве горных пород. Перед обрушением горные породы, в области которых проводится выработка, уплотняются, затем наступает фаза разуплотнения и снова уплотнения.

В фазе второго уплотнения массива вероятность обрушения конструктивных элементов подземных выработок наибольшая.

Регулярно проводя каротаж наблюдательных скважин и сопоставляя колебания плотностных характеристик массива горных пород, можно достоверно установить момент времени, соответствующий наибольшей вероятности обрушения обнаженной части этого массива.

Пример. Перед отбойкой запасов камеры в область контролируемого массива через 5 — 10 м бурят наблюдательные скважины из выработки, проходящей вблизи и вдоль этой камеры.

С помощью серийного радиометра PCP-З, в котором в качестве источника гамма-излучения используют Со т, до начала взрывной отбойки производят нулевое измерение интенсивности гамма-поглощения пород, характеризующего плотность массива горных пород. Измерения производят через

40 см по длине скважин, Затем после каждого взрыва выполняют повторный каротаж скважин. Для сопоставления берут каротажи, выполненные до взрыва и после. По изменениям в интенсивности гамма-поглощения в каждой точке измерения судят об уплотнении или разуплотнении на тех или иных участках скважин. Увеличение интенсивности гамма-поглощения свидетельствует об уплотнении массива и наоборот.

Суммируют объем участков всех наблюдательных скважин, на которых произош-. ло уплотнение и делят на сумму объемов участков с разуплотнением.

Сопоставляя колебания плотностных характеристик массива после каждого взрыва, следят за изменением значения р и по приближению его ко второму максимуму судят о вероятности обрушения обнажений массива, Для осуществления прогноза динамических проявлений горного давления известным способом необходимо пробурить попарно скважины вдоль всей -длины очистной камеры. Через 5 — 10 м в одной скважине каждой из пар производят взрывание

0,6 кг ВВ, а в другой устанавливают репера, по которым определяют скорость и величину деформаций.

Чтобы определить степень воздействия взрывной отбойки на устойчивость очистной выработки необходимо после каждых

905462

Формула изобретения

Составитель Л. Прошина

Редактор С. Запесочный Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 316/47 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

2-х — 3-х взрывов бурить рядом с каждой парой скважин еще по крайней мере по одной скважине, чтобы разместить в них очередные заряды ВВ.

1. Способ прогноза устойчивости обнажений массива горных пород в, процессе взрывной отбойки полезных ископаемых, включающий бурение наблюдательных скважин в область контролируемого массива, проведение измерений в скважинах после каждого взрыва и сопоставление характеристик напряженно-деформированного состояния массива, измеряемых на разных . участках, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности прогноза, определяют объемы, участков массива с относительным уплотнением и объемы участков массива с относительным разуплотнением и по зависимо1;ти этих объемов от времени и параметров буровзрывных работ прогнозируют устойчивость обнажений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устойчивость обнажений прогнозируют по функции отношения объемов - от параметров буровзрывных работ.

/3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерения производят геофизическими методами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 368400, кл. Е 21 С 39/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 615235, кл. Е 21 С 39/00, 1976 (прототип) .