Способ определения трещинообразования в окрестностях подземных горных выработок Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 

4; ю сд со ьэ to

Изобретение относится к горному елу и может быть использовано в горнодобывающей промьппленности и строительстве при переходе очистных вьфа- боток в условиях больших глубин.

Целью изобретения является повьгае- ние точности определения трещинова- тости.

На фиг,1 изображен разрез вокруг ю капитальной выработки, на фиг.2 - измерение угла наклона большой оси эл ипса каждой ненарушенной зоны сформировавшегося массива относительно большой оси эллипса нетронутого мас 15 сива.

Капитальная выработка 1 имеет сфор- ировавшиеся тре;щиноватые зоны 2, ко торые чередуются с ненарзппенными зонами 3. Измерения проводят в измери- 20 тельной скважине 4, которую пробуривают до нетронутого массива 5 (нетронутым считают массив, удаленньй на

такое расстояние от выработки, на котором влияние последней не сказы- 25 вается на результатах измерений, на расстоянии 10 и более метров от контура выработки.

Способ осуществляется следующим образом.30

В окрестностях подземных горных вьфаботок в массиве горных пород после пробуривания скважины вначале определяют местоположение чередукядихся концентрически расположенных вокруг 5 капитальной выработки трещиноватых и ненарушенных зон в массиве со сформировавшимися зонами, затем измеряют в каждой ненарушенной зоне по контуру скважины величину электросопротив-до ления и по результатам, строят эллипс электросопротивлений. Такие измерения проводят ПС оси скважины, начиная от приконтурной зоны, и заканчивают в нетронутом ма.ссиве. После этого .с определяют угол наклона осей эллипса сопротивлений, построенного в каждой зоне относительно эллипса сопротивлений нетронутого массива. Затем, впереди забоя, т.е. в массиве формируемыми зонами наз:одят местоположение будущих ненарушенных зон, в каждой из которых также проводят и змерения по контуру скв,ажины и построение эллипсов Электросопротивлений. Кроме того, в этих Ж зонах (.в первой, второй и третьей) дополнительно измеряют изменение угла наклона осей эллипса относительно аналогичных (т.е. со50

5

0

5

0

5 о с

0

ответственно первой, второй или третьей) зон сформировавшегося массива, по величине которого судят об оконт чании процесса формирования каждой (первой, второй или третьей) зоны трещиноватости, при этом скорость формирования каждой зоны определяют по скорости угла поворота осей эллипса электросопротивлений.

П р и м е р. В стенке действующей выработки диаметром 3 м на глубину не менее трех ее диаметров выбуривают скважину, т.е. на глубину 10 м. В скважину помещают геофизический зонд и осуществляют геофизический каротаж с шагом 20-25 см по оси скважины вплоть до нетронутого массива, т.е. на расстояние более 9 м. По результатам каротажа строят диаграммы измеряемого геофизического параметра по оси скважины. По диаграмме параметра р , основываясь на известных методиках, определяют количество и местоположение чередующихся концентрически расположенных вокруг вьфа - ботки трепщноватых и ненарушенных зон. Например, три трещиноватые (считая приконтурную) зоны и три ненарушенные, каждая из зон, кроме первой, как трещиноватых, так и ненарушенных

имеет протяженность 1,5 м. Первая трещиновая зона имеет, как правило, меньшую протяженность - 0,5.м. Затем в центре каждой из ненарушенных з-он, т.е. на расстояниях от груди забоя 1,25 м (0,5 м - первая трещиноватая зона .+ 0,75 м - центр первой ненарушенной зоны), 4,25 м (0,5 м - первая трещиноватая зона + 1,5 м - первая ненарушенная зона + 1,5 м -вторая трещиноватая зона + 0,75 м центр второй ненарушенной зоны), 7,25 м(0,5м- первая трещиноватая зона + 1,5 м - первая ненарушенная зона + 1,5м- вторая трещиноватая зона + 1,5 м - вторая ненарушенная зона + 1,5 м-третья трещиноватая зона + 0,75 м - центр третьей нанарушенной зоны) соответственно измеряют электросопротивление по контуру скважины.

Для этого в зону нетронутого массива 5 досьшочными устройствами до- сьшают зонд 6, состоящий из двух приемных и двух питащих электродов. Каждый приемньй электрод имеет 18 кон- . тактных пружин, которые плотно прижимают к стенкам скважин. Питакяцими электродами подают в массив ток ве/ 1

личиной I const (например, 5 мА), а между парой приемных электродов и-Of.-регистрируют разность потенциалов ли, пропорциональную величине электросопротивления Р , которую начинают отсчитывать с О и проводят через 20 по контуру скважины последовательно по часовой стрелке с помощью установленного на пульте переклю чателя. Затем фиксируют те положения переключателя, которым соответствует максимальное значение Р (например.

О и ) и минимальное значение ,Р (например, 80 и 260 ) и считают направление 0-180 - большой осью, а направление 80-260 малой осью эллип

са сопротивления, причем при электронном типе проводимости направление большой оси эллипса совпадает с направлением действия главных напряжений на этом участке массива (при ионном типе проводимости наоборот - направление малой оси эллипса совпадает с направлением действия главных напряжений),

После этого зонд перемещают, например, в nepBjno ненарушаенную зону, расположенную вблизи выработки, и проводят аналогичные измерения по кон туру скважины. Влияние выработки на близлежащую ненарушенную зону в значительной мере изменяет направление главных напряжений, поэтому направление больщой оси эллипса в этом случае будет отличаться от направления больщой оси эллипса в нетронутом массиве. Затем перемещают зонд во вторую ненарушенную зону, проводят аналогичные измерения и определяют направление большой и малой осей эллипса электросопротивлений. После этого перемещают зонд в третью ненарушеннзпо зону, проводят аналогичные измерения по контуру скважины и также определяют направление большой и малой осей эллипса электроспротивлений в этой зоне. По результатам измерений строят эллипсы сопротивлений в каждой зоне и на расстоянии более 9 м от груди забоя (в нетронутом массиве), определяют угол наклона осей эллипса и каждой зоне относительно осей эллипса в нетронутом массиве (фиг,2). Пусть, угол наклона осей первой ненарушенной зоны «С , второй р , а третья Jp .

После этого в очистной вьфаботке пробуривают скважину, проводят технологическую отбойку полезного ископае

мого и на расстояниях от контура выработки 2,25, 5,25 и 8,25 м - центры будущих первой, второй и третьей ненарушенных зон соответственно - проводят измерения по контуру скважины. Так как разгрузка околовыработанного пространства происходит не мгновенно после отбойки полезного ископаемого, а по истечении некоторого времени, то наибольшие значения J- , измеренные сразу после отбойки в первой, второй и третьей будущих ненарушенных зонах соответственно будут определены по осям 140-320 100-280° и 40-220°.

0

9

Таким образом, изменение угла вокруг очистной выработки относительно капитальной выработки в первой ненарушенной зоне составит 140-60 (С) 80°. Измеренные аналогичным образом углы для второй и третьей ненарушенных зон состав соответственно: 40° (jb)60° и 40-20 (Г) 20°. Затем постепенно в будущей первой тре- 5 щиноватой зоне происходит релаксация напряжений и в ней начинают нарезаться трещины, что влечет за собой изменение угла (его уменьшение), что определяют последующими неоднократными измерениями величины Р по контуру, скважины в этом месте. После того,, как по истечении некоторого времени произойдет разгрузка первой трещиноватой зоны вокруг очистного забоя, угол уменьшается до О, т.е. наибольшую величину Р вновь измерят на оси 60-240°. После этого процесс формирования первой трещиноватой зоны считают законченным.

39

40

45

50

55

Формула изобретения

Способ определения трещинообразо- вания в окрестностях подземных горных выработок, включающий бурение скважин в массиве горных пород, измерение по контуру скважины вдоль ее оси величины электросопротивления и определение по полученным данным направления осей эллипса электросопротивлений, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности определения трещинообразования, предварительно определяют вокруг выработок в массиве со сформировавшимися зонами местоположение трещиноватых и ненарушенных зон, измеряют электросопротивление в каждой ненарушенной зоне и определяют угол наклона осей

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано в горнодобывающей пром-ти. Цель изобретения - повышение точности определения тре- щинообразования. Для этого предвари-, тельно определяют вокруг выработок в массиве со сформировавшимися зонами местоположения трещиноватых и ненарушенных зон, измеряют электросопротивление в каждой ненарушенной зоне, определяют угол наклона осей эллипса электросопротивлений каждой из зон относительно осей эллипса в нртрону- том массиве. Затем находят местоположение будущих ненарушенных зон впереди забоя, определяют изменение угла наклона осей эллипса электросопротивлений этих зон в процессе технологической отбойки относительно аналогичных зон сформировавшегося массива и по величине угла судят об окончании процесса формирования каждой зоны трещиноватости. Скорость формирования каждой зоны определяют по скорости угла поворота осей эллипса электросопротивлений в процессе формирования зон в массиве. 2 ил. S СО

240

Редактор Г.Волкова

;да° Фиг.2

Составитель И.Фомичева

Техред Л. ОлийньжКорректор Э. Лончаков а

Фиг.1

КО