Способ определения удароопасности участков массива горных пород Советский патент 1991 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для прогноза степени уда- роопасности участков массива горных пород для обеспечения безопасного ведения горных работ в условиях, опасных по горным ударам.

Цель изобретения - повышение достоверности определения удароопасности, в неоднородных блочных массивах крепких скальных пород.

На фиг. 1 приведены графики изменения скоростей продольных волн VpM упругой анизотропии Р2 и отношения скоростей продольных и поперечных волн (R) по глубине скважины; на фиг.2 - разделение участка на

блоки; на фиг.З - номограмма, по которой определяют категорию удароопасности; на фиг.4 - -пример скоростного разряда, полученного путем сейсмического профилирования по наклонной скважине.

Способ осуществляют следующим образом.

На исследуемом участке массива бурят веер контрольных шпуров или скважин, по которым проводят многопрофильный дифференциальный ультразвуковой каротаж на постоянной акустической базе, равной 1,5- 2.5 диаметра скважины и определяют значение скоростей Vp и Vs. Затем каротируемой интервал по величине параметра R VP/V$

разделяют на два типа блоков, где R находится в интервале значений R 1,6-2,1, где этот параметр выходит за указанный интервал. Для выделенных породных блоков оценивают уровень их напряженности по параметрам:

Р1 - (VpMniax - Vpo)/(Vpmax - VpMmax) ; (1) Р2 Vp ax/VpMmin ,(2)

где Vpo и Vpmax - значение скоростей продольных волн в разгруженном и предельно нагруженном участках массива, определяют экспериментально для каждого типа по- род;

VpMmax и VpM - максимальные и минимальные скорости продольных волн по данным измерений в массиве по двум взаимно ортогональным направлениям. Затем выбирают блок с максимальными значениями параметров Pi и Р2, по величине которых и отношению расстояния от зоны неупругих деформаций на контуре выработки до зоны с максимальными значениями параметров PI и Ра к среднему диаметру выработки судят о степени удэроопасности участков массива пород.

Категорию удароопасности находят по соответствующим номограммам, устанавливаемым опытным путем для каждого типа горных пород.

Таким образом, предлагаемое техническое решение за счет учета неоднородности строения скального массива и особенностей определения показателей напряженного состояния породных блоков с использованием метода многопрофильного дифференциального ультразвукового каротажа шпуров и скважин, позволяет повысить достоверность определения удароопасности участков горного массива в условиях неоднородных блочных массивов крепких скальных пород. Кроме того, вследствие того, что достаточно использовать шпуры, существенно снижается трудоемкость определения удароопасности участков при достаточном для практики уровне достоверности прогноза.

Способ осуществляют следующим образом.

На исследуемом участке бурят веер контрольных шпуров или скважин. По скважинам на акустической базе 1,5-2,5 диаметра скважин выбирают профили максимальной Vmax и минимальной Vmin скоростей продольных упругих волн, для чего на глубине 1-3 м от стенки выработки проводят круговое продольное профилирование с измерением времени tp - распространения продольной упругой волны и угловым сдвигом на 15-30°. По выбранным профилям проводят измерения времени распространения продольных- tpmax и tpmin и поперечных - tsmax и tsmm упругих волн по всей глубине скважин. По этим данным рассчитывают изменение параметра R tpmax/tsmax и

«.mln /. min

max

R tmln/ts, а также изменение VpMr - и VpMmln и рассчитывают параметры:

Pi (VpMmaX - Vpol/O/pmax - VpMmax); (1)

P2 VpMmax/VpMmln.

Параметры Vpmax и Vpo определяют

0 предварительно на участках с максимальной концентрацией напряжений, т.е. таких, где наблюдается разрушение выработок и скважин, и в разгруженных частях массива (целиках, отделенных от

5 массива, нетрещиноватых зонах, находящихся на глубинах 30-80 м от дневной поверхности и т.д.).

По графикам R(H), R (H) выбирают блоки, в которых R 1,6-2,1. и блоки, в которых

0 R 2,1 или R 1.6 (запредельные дефектные блоки, трещиноватые зоны).

По параметру R массив разделяется на 4 блока двух указанных типов. В точках максимальных значений VpM (блоки II и IV) пара5 метры определяются по формулам (1) и (2)

P l 2,5 и 4,0, при известных для

пород этого месторождения значениях Vpo 4,5 км/с, Vpmax 7,3 км/с. Параметр

Р 2 в блоках I и IV имеет максимальные

0 значения 1.1 и Р 1,15.

Затем по установленным максимальным значениям PI расстоянию от них до зоны неупругих деформаций (Нр.п.) - Нтах и значениям Р2 с помощью номограммы

5 (фиг.З) определяют категорию удароопасности. Номограмма (фиг.З) установлена для руд апатитовых месторождений путем предварительных измерений на участках с известной категорией удароопасности (оп0 ределенной другими методами) или с наблюдаемыми внешними признаками удароопасности. Так, на левой части номограммы (фиг.З) наносится точка {Pi, Hmax}, которая затем с добавлением PZ переносит5 ся на правую часть, где устанавливается ка тегория скважины (I - наиболее опасная, II - опасная, III - безопасная).

На фиг.2г для сопоставления приведена зона дискования керна (заштрихована), ко0 торая соответствует выделенному блоку I по предлагаемому способу. Категория выработки затем определяется по категориям скважин: к 1-й категории относятся сочетания соседних скважин I-I, ко 2-й - ll-ll. HI,

5 к 3-й - остальные.

Формула изобретения Способ определения удароопасности участков массива горных пород, включающий бурение шпуров, измерение скорости

продольных Vp и поперечных Vs волн в массиве методом многопрофильного дифференциального ультразвукового каротажа и определение состояния участка массива горных пород по номограммам, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения удароопасно- сти в неоднородных блочных массивах крепких скальных пород, задают интервал

Vp/Vs, в пределах которого массив горных пород находится в ненарушенном состоянии, сравнивают текущее значение VP/VS с заданным, и на том участке массива, в котором текущее значение VP/VS выходит за заданные пределы, определяют напряженное состояние и анизотропию, по величинам которых с использованием номограмм определяют степень удароопасностм.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для прогноза степени уда- роопасности участков массива горных пород для обеспечения безопасного ведения горных работ в условиях, опасных по горным ударам. Цель изобретения - повышение достоверности определения уда- роопасности в неоднородных блочных массивах крепких скальных пород. Способ включает бурение шпуров и измерение скорости продольных Vp и поперечных Vs волн в массиве методом многопрофильного дифференциального ультразвукового каротажа. Затем определяют состояние участка массива горных пород по номограммам. Задают интервал VP/VS, в пределах которого массив горных пород находится в ненапряженном состоянии. Сравнивают текущее значение VP/VS с заданным и на том участке массива, в котором текущее значение VP/VS выходит за заданные пределы, определяют напряженное состояние и анизотропию, по величинам которых с использованием номограмм, определяют степень удароопас- ности.4 ил,

7.0г

О

0.5W1.5 2.0

Глубина ск&ажины Н,м

Фив.1

Р2-4.0

а Г%%

н.

0.2 о.4 о.б о.8 То /J 5 /V

Отношение Нтах/ бырПараметр Р2

й

Нтах W

«- «iVl

М

P.W

Фиг. 2

Фие.з

|„Ь

Ј

I 6.0

С)

о

§5ССО

f2

Глубина скдаоюины Н, м

Фиг. 4