Способ определения высоты зоны водопроводящих трещин в массиве горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промьшленности и может быть исполь- ,зовано для определения высоты зоны водопро водящих трещин, образующейся над выработанным пространством при подземной разработке месторождений полезных ископаемых при одновременном контроле геомеханического состояния подработанной породной толщи.

Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение надежности измерений.

Способ осуществляется следующим образом.

Из опережающей фронт очистных работ специальной выработки бурят , восстающую скважину и в местах ее пересечения с наиболее характерными породными слоями устанавливают реперы. Диаметр скважины принимаетс таким, чтобы избежать контактирования отвесов реперов между собой и стенками скважины при ее искривлени вследствие последовательного смещения породных слоев, начиная с непосредственной кровли (устья скважины и может быть определен из выражения

(ueg-6tg)+h ctgot.

где d - диаметр скважины;

д f JJ - возможные максимальные горизонтальные смещения устья скважины; i L - возможные максимальные гоЦ

ризонтальные смещения верхнего слоя;

h - расстояние от устья скважины до верхнего репера; ui - угол максимального отклонения оси скважины от вертикали.

Глубину скважины выбирают с таким расчетом, чтобы скважина пересекла верхнюю границу зоны водопро- водящих трещин, В почве выработки под скважиной устанавливают неподвижный контурньй репер, относительно которого производят измерение горизонтального отклонения каждого из отвесов от первоначального положения сразу же после установки реперов в скважине. Дальнейшие измерения горизонтальных смещений реперов, установленных в различных слоях пород, производят при каждом очередном подвигании очистного забоя на величину, равную длине интервала.

0

5

0

5

0

5

0

5

при котором на предыдущих этапах отработки месторождения определены предельные горизонтальные деформации пород. Для измерения горизонтальных смещений различных точек скважины вместо реперов может использоваться устройство, содержащее шарнирно соединенные между собой звенья и элементы для измерения их взаимных угловых перемещений. В этом случае диаметр скважины может быть меньше указанного и скважину можно бурить с земной поверхности. Горизонтальные деформации каждого слоя определяют путем деления величин горизонтальных смещений пород за время, прошедшее между данным и предыдущим измерениями, на длину упомянутого интервала. Искомую высоту зоны водопроводящих трещин принимают равной расстоянию от кровли разрабатываемого пласта до породного слоя, в котором зафиксированы максимальные горизонтальные деформации, равные установленному на данном месторождении значецию предельных горизонтальных деформа- ций.

Горизонтальные деформации получают методом частотных наблюдений за горизонтальными сдвижениями одного репера. Этот метод,применительно к земной поверхности, основаш на том, что процесс сдвижения повторяется по мере подвигания забоя по простиранию пласта, т.е. последующие сдвигающиеся точки в плоскости сечения по простиранию пласта повторяют предьщущие. Другими словами, каждому подвиганию забоя относительно точки на поверхности соответствует определенное вертикальное и горизонтальное смещение. В результате эта точка описывает кривую смещений, отражаюпгую все стадии процесса сдвижения, которая соответствует кривой смещений, получаемой в тон же сечении по ряду точек профильной линии, закрепленных на земной поверхности с интервалами между ними, равными разности подвигании забоя между двумя измерениями при методе частотных наблюдений. Имея полученное таким образом по одной точке распределение горизонтальных сдвижений при подвигании забоя, можно получить полное распределение соответствующих горизонтальных деформаций как отношение величин горизонтального смещения пород за время, прошедшее между двумя измерениями, к длине под- вигания очистного забоя за то же время..

Повторяемость процесса сдвижения вслед за движущимся забоем также имеет место применительно к слоям массива горных пород. В этом случае, также как и для поверхности для каждого слоя массива, в котором заложен скважинный репер, можно получить распределение горизонтальных деформаций в полумульде сдвижения.

Следовательно, методом частотных наблюдений по одному реперу на поверхности или в массиве горных пород можно получить полную картину распределения сдвижений и деформаций в полумульде сдвижения.

Пример . На одном из угольных месторождений установлено, что при разработке пластов предельная горизонтальная деформация пород водозащитной толщи (т..е. максимальная горизонтальная деформация пород на верхней границе зоны водопро водящих трещин) составляет 510 на интервале 10 м. Дпя определения

Редактор М.Циткина Заказ 1562/39

Составитель С.Потапов Техред Н.Бонкало

Корректор А.З

Тираж 470Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал mill Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

21347

высоты зоны водопроводящих трещин при отработке на глубине 20Q м пласта мощностью 3 м с полным обрушением кровли впереди очистного за5 боя с земной поверхности до глубины 80 м (с учетом имеющегося на месторождении опыта) пробурена скважина и в ней установлено устройство для измерения горизонтальных смеще10 НИИ пород. Измерения горизонтальных смещений различных точек скважины производились через каждые 10м подвигания очистного забоя, а горизонтальные деформации срответствуюг

15 щих слоев определяли путем деления на длину указанного интервала величин горизонтальных смещений пород за время, прошедшее между каждьв4 очередным и предьщущим измерениями.

20 При обработке результатов измерений установлено, что максимальные горизонтальные деформации пород, равные предельной величине 5-10, приурочены к слою, залегающему на глу25 бине 60 м, т.е. на расстоянии 140 м от разрабатываемого пласта, откуда следует, что высота зоны водопроводящих трещин в рассматриваемых условиях равна 140 м.

Корректор А.Зимокосов