Способ определения трещиноватости горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

00 со ю

СП

00 1 Изобретение относится к горному делу, в частности к определению трещиноватости горных пород в масси ве, и может быть использовано .при выполнении геологоразведочных работ и проведении инженерно-геологически изысканий. Известны способы определения тре щиноватости горных пород путем визуального определения количества и ширинытрещин на единицу длины или площади образца, извлеченного из исследуемого массива горных пород без принятия мер, обеспечивающих сохранение трещиноватости в состоянии естественного залегания ij . Недостатком является то, что использование визуальных способов определения трещиноватости пород по образцам, отобранным без принятия специальных мер по сохранению естес венных (при залегании в массиве) параметров трещиноватости не позвол ет правильно и достоверно оценивать параметры естественной трещиноватости. В процессе отделения и извле чения образцов из массива происходит относительное смещение разделенных тр щинами блоков горной породы, приводящее к сближению, или наоборот, , расхождению стенок трещин и обусл в ливающее искажение их естественной раскрытости. При этом при отделении и извлечении образцов в дополнение к естественным образуются похожие н них искусственные трещины, искажающие облик и параметры естественной трещиноватости. Кроме того,определение степени трещиноватости страдает неизбежной субъективностью получаемых данных и низкой воспроизводимостью результато оценок. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения трещиноватости горных пород, основанный на введении индикаторного вещества в трещины 21 . Недостатком указанного способа явля ется то,что в процессе отбора образцов посредством выбуривания,выкалывания и X других способов отделения их от ма.ссива и извлечения из опробуемых выработок неизбежно происходит относител1(Ное пространственное смещение породных блоков, разделенных остественными трещинами. Вследствие этого противоположные стенки смыкаются 58 или удаляются друг от друга, вызывая тем самым изменение естественной степени влияния трещин и степени трещинной пустотности. Вместе с тем под влиянием механических воздействий, связанных с отбором образцов, наряду с естественными неизбежно возникают искуственные трещины, способные в значительной степени, искажать картину естественной трещиноватости. Цель изобретения - повышение точности измерения трещиноватости. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения трещиноватости горных пород, основанному на введении индикаторного вещества в трещины, в индикаторное вещество добавляют связующее и вводят полученную смесь в трещины, а затем производят отбор образцов в исследуемой зоне, по состоянию которых судят о трещиноватости горных пород. Способ осуществляют следующим образом. До отбора образцов из исследуемого массива трещиноватьк горных пород приготавливают связующий (крепящий) твердеющий или достигающий желеобразного состояния ( не подвергающийся схватыванию) материал, например цементный или глинистый раствор, тампонажную смесь различного состава, жидкое стекло, смолу, полимерньй материал и т.п., в который добавляют индикаторное вещество, в качестве которого могут быть использованы различного рода красители (например, анилиновый краситель,, фенолфталеин.и др.), люминофоры, элементы (вещества), вызывающие фосфоресцирование связующего материала или его флюоресцирование в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, ферромагнитные материалы и т.п.. При этом связующий материал смешивают с добавляемым индикаторным веществом . до образования однородной смеси Полученной таким образом смесью заполняют трещины, развитые в исследуемом массиве в зоне последующего отбора образов горных пород. Заполнение трещин осуществляют непосредственно через поверхность обнажений, горных вьфаботок, забоев и стенок скважин или через скважины (щурфы), пройденные по контуру (периметру) зоны отбора образцов, причем заполнение трещин с большим раскрытием может осуществляться путем непосредственной однократной или многократной (после отверждения предыдущих порций) заливки. Трещины, выходящие на поверхность обнажений или горных выработок, заполняются с помощью ручного или механизированного инъектора, а трещины.вскрываемые на забое и в стенках скважины заполняются с помощью известных инъекторов, исполь зуемых для крепления горных пород или тампонажных инъекторов, использу емых для крепления скважин и для борьбы с водопроявлениями и поглощением промывочной жидкости в скважинах. Для заполнения трещин с большой протяженностью и с большим раскрытием, требующим большого объема, заполняющего связующего материала, может быть использован насос, нагнетающий связующий материал в трещины под давлением. При этом для всех описанных вариантов заполнения трещин давление, прикладываемое к крепящему ма териалу, должно выдерживаться в пределах, не превьшшющих по величине давление гидроразрыва пород. После заполнения трещин связующим материалом производят отбор образца (образцов) обычным способом: путем отбойки, скалывания, вырезания или выбуривания с использованием известных технических средств. Причем отбор проб может осуществлять ся после Заполнения трещин связующим материалом и достижения момента структурообразования (для нетвердеющих связующих материалов типа глины и т.п.), застывания, схватывания или отвердевания связующего материал а. Отобранные образцы горных пород подвергаются исследованию. При этом путем визуального -осмотра образцов . и соответствующих инструментальных измерений определяют степень и харак тер раздробленности образцов, а такж направленность (ориентировку) и степень раскрытости (зияния) трещин при сохранении их естественной структуры и состояния. Определение характеристик трещин Б образцах особенно трещи с малым раскрытием, трудно поддающих ся визуальному наблюдению и измерени облегчается за счет содержащегося в заполняющем трещины связующем мате риале индикаторного вещества, позволяющего достаточно быстро и точно выявить трещины в образцах (например по окраске или свечению в темноте, дневном или ультрафиолетовом свете, в рентгеновских лучах связующего материала, заполняющего трещины) и снимать их характеристики с использованием известных инструментальных методов (например, путем пойещения образца в магнитное поле и измерения остаточной намагниченности при помощи считывающей магнитной головки при использовании в качестве индика торного вещества ферромагнитного материала и т.д.-) методом печати при использрвании в качестве индикаторного вещества красящих материалов, фо- тографированием поверхности образцов с последующим исследованием фотоснимков при использовании в качестве индикаторного вещества светящихся материалов и т.п. методами. При исследовании образца трещины, заполненные смесью связующего материала и индикаторного вещества, относят к естественным, а трещины, не заполненные указанной смесью,- к искусственным трещинам, преобретенным образ- цами в процессе отделения от массива и последующего исследования. Предлагаемый способ обеспечивает при его Использовании более точное (достоверное) определение коллекторских свойств горных пород при поисках и разведке- месторождений подземных вод, нефти и газа, более достоверное прогнозирование обводненности, газоносности, несущей способности породных массивов, подлежащих разработке в связи с добычей полезных ископаемых, строительством туннелей, оснований и т.п. инженерных сооружений, а также более достоверное прогнвзирование возможности поступления воды и природных газов в горные выработки шахт, разрезов, транспортных и гид; ротехнических сооружений и возможности утечки воды из каналов и водохранилищ. Кроме того, повышение надежности оценки показателей трещиьГоватости, обеспечиваемое при использовании способа, делает целесообразным применение предлагаемого способа для определения возможности использования породных массивов в качестве естественных хранилищ нефти, газа, отходов производства, а также для исследования технологических свойств (естественной кусковатости) полезных ископаеьЪ 1х и для решения других горных, геологических и инженерно-геологических задач.

Вместе с тем использование способа позволяет сократить естественную структуру и состояние образцов трещиноваты;х горных пород (так как исключается разрушение и потери части образцов в процессе их отделения от массива за счет скрепления отдельных частей образцов, разделенных трещинами связующим крепящим материалом), благодаря существенно повышается объем информации

об исследуемом горном массиве, получаемой в результате исследования отбираемых из массива образцов.

Кроме того, предлагаемый способ способствует решвнюо проблемы длительного хранения (консервации) отобранных горных пород, поскольку скрепленные саязующш материалом ; образцы MdfyT храниться достаточно длительное время в ненарушенном состоянии.

Помимо тртщин с помощью этого способа сожно оп|ред лять и другие дефекты горных пород, например, каверны j поры и др.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, основанный на введении индикаторного, вещества в трещины, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности, в индикаторное вещество добавляют связующее и вводят полученную смесь в трещины, a затем производят отбор образцов в исследуемой зоне, по состоянию которых судят о трещиноватости горных пород.