Способ определения выбросоопасности горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для оценки степени выбро- соопасности горных пород при ведении геологоразведочных, доразведочных и добычных работ.

В горной промышленности известен способ определения выбросоопасности горных пород по учету величины и характера пространственного распределб ния оптических осей зерен кварца, включающий отбор проб, изготовление шлифов, определение в них координат

линейно-удлиненных кварцевых зерен и координат оптических осей зерен кварца,по которым судят о выбросоопасности горных пород.

Недостатком данного способа является то, что для определения степени ориентировки и характера пространственного распределения оптичес-- ких осей в зернах кварца пригодны только ориентированные образцы. Эти пробы можно отобрать лишь в горных выработках, а отбор их из керна сква- «ин, в полевых условиях., практимегю о

00

к

ки не осуществим. Кроме того, использование этого метода связано со сложной графической и аналитической обработкой полученных данных, что тре- бует высокой квалификационной подготовки исполнителей и сравнительно больших затрат времени. Данный метод не учитывает степень воздействия тектонических процессов на горные породы, влияющие на изменение микроструктуры минералов и, в целом,, на выбросоопасность.

Наиболее близким техническим р еше- нием к предлагаемому является способ определения выбросоопасности горных пород, включающий отбор проб., изготовление шлифов, измерение средневзвешенного размера зерен, подсчет суммарного количества следов пластических деформаций в зерна кварца, подсчет суммарного количества просмотренных зерен кварца и определение степени выбросоопасности по величине подсчитанного коэффициента плотности еле- дов пластических деформаций.

Недостатком этого способа является отсутствие учета влияния равномерности распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах на степень выбросоопасности горных пород, а также.трудоемкость определения показателей, входящих составными частями в формулу коэффициента плотности следов пластических де- формаций.

Цель изобретения - повышение надежности прогноза выбросоопасности путем учета влияния равномерности распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах и снижение трудоемкости определения выбросоопасности горных пород путем сокращения и упрощения определяемых показателей выбросоопасности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения выбросоопасности горных пород, заключающемуся в отборе проб, изготовлении петрографических препаратов учитывают влияние равномерности распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах на степень выбросоопасности путем определения оптическим методом величины коэффициента нарушенности по формуле

К,. -- х 100. -м

Q

5 0 5

0 с

0

&

где 2. суммарное количество породообразующих зерен со следами пластических деформаций; 2Гуи суммарное количество всех просмотренных породообразующих зерен,

проводят определение величины коэффициента нарушенности для исследуемого слоя, как среднеарифметическое из величин коэффициентов по сериям, слагающим исследуемый слой,и при 68% породу относят к выбросо- опасной, при КцЈ 38% - к неопасной, а при 38% породу относят к угрожаемой по внезапным выбросам.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с известным показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что учитывает величину коэффициента нарушенности, определяемую как среднее арифметическое из величин коэффициентов по сериям, слагающим исследуемый слой, и учитывающую влияние равномерности распределения тектонических нагрузок в породообразующих минералах на выбросоопасность. Величина коэффициента нарушенности для породообразующих минералов пород Донбасса меняется в пределах от 0 до 100%.

Способ реализован следующим образом.

Для отнесения значений коэффициента нарушенности к опасным и неопасным по выбросам был построен эталон- : ный график, приведенный на чертеже. С этой целью в горных выработках шахт и из керна геологоразведочных скважин Красноармейского, Донецко- Макеевского и Центрального геолого- промышленных районов Донбасса были отобраны пробы пород в количестве 66 шт„ из них приготовлены препараты для оптических измерений, в которых были подсчитаны значения коэффициентов нарушенности и показатель выбросоопасности В. По этим значениям графо-аналитическим методом, с использованием дисперсного анализа, был построен график распределения выбросоопасных (и) и выбросонеопас- ных (l) песчаников. На оси абсцисс данного графика откладывались значения коэффициента нарушенности (Ки), а на оси ординат - частота встречав мого признака га. После построения получились две кривые, по средним

значениям которых разделяются выбро- сонеопасные песчаники ( 38) и выбросоопасные (Кн 68%). Значения 381 KH-Ј 68% располагаются в зоне перекрытия и относятся к угрожаемым по внезапным выбросам.

Отнесение слоя пород к неопасным по выбросам проводится следующим образом.

В нижнем слое песчаника

14S

Lu

шахты Добропольская-Капитальная Красноармейского района было определено две серии, отличающиеся по структурно-текстурным признакам или генетическому типу. Из этих серий в горной выработке было отобрано по образцу породы, из которых были изготовлены шлифы. В шлифах проводился подсчет нужных значений на микроскопе ПОЛАМ-Р-Ш при общем увеличении 90х и при боковом освещении. Каждое породообразующее зерно просматривалось с анализатором и при одном поляризаторе. В случае наличия слоистости подсчет производился вкрест нее. В каждом шлифе просматривалось не менее 150 породообразующих зерен ЈГМ), отдельно подсчитывалось количество зерен со следами пластических деформаций (т) и определялись значения коэффициента нарушенности. Для образца из верхней серии было просмотрено 200 породообразующих зерен, из них 0 зерен имели следы пластических деформаций. Далее значения коэффициента нарушенности определяли по формуле

-tti

х 1003 20%.

-М

Для образца из нижней серии при значениях 200,а т 20 значение коэффициента нарушенности К HU 10%.

Тогда для всего слоя значение коэффициента нарушенности вычисляли как среднее арифметическое:

К

Кн(+ Кна 1Са, ---г э.

Сопоставляя полученное значение с эталонным графиком, определяли что данный слой породы относится к выбро- сонеопасным.

Отнесение слоя пород к опасным по выбросам и угрожаемым проводится следующим образом.

, При проходке песчаника шахте имени А.Г.Стаханова было выде

10

15

лено два слоя - верхний и нижний. В верхнем слое было определено четыре серии, отличающиеся структурно-текстурными признаками. Из каждой серии были отобраны пробы пород, из которых приготовлены шлифы. На микроскопе ПОЛАМ-Р-Ш при общем увеличении 90 и боковом освещении проводились подсчеты значений коэффициента нарушенности по формуле

2- щ

К

И

100%.

I

-ДА

Значения коэффициента нарушенности в пробах от верхней серии до нижней получились

78%;

КН, - Ккг &7$; Ч Кц4 82% соответственно. Значение коэффициента нарушенности всего слоя составило:

Кь„ .5.HJ-t.MA.±.K«x±.. „

кц

- 759

- IJ o.

Согласно эталонному графику этот слой пород относится к выбросоопас- ным, в дальнейшем в этом слое было зарегистрировано двенадцать выбросов пород.

Нижний слой песчаника 1 S 12 подразделялся на три серии. Значения коэффициента нарушенности были оп- ределеныкакКн « 58%;;КНг.70%; К ц-j соответственно.

Далее определялось значение коэффициента для всего слоя:

KH - .Ка1±.±.ких. . 6П.

В этом слое песчаника I4 выбросы не зарегистрированыj но шахтные геологи отмечали незначительные микровыбросы.

Использование предлагаемого способа определения выбросоопасности горных пород обеспечивает по сравнению

с известным следующие преимущества: позволяет учесть влияние равномерности распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах на степень выбросоопасности горных

пород, а также не требует дополни-t тельных затрат, по сравнению с известным способом сокращает часть определяемых показателей, не требует высокой квалификации исполнителей,

позволяет исключить субъективизм при подсчетах диаметров зерен и количества следов пластических деформаций.

Формула изобретения

Способ определения выбросоопас- ности горных пород, включающий отбор сррии образцов из каждого исследуемо- го слой, изготовление петрографических препаратов и определение в них оптическим методом количества породообразующих минералов со следами пластических деформаций, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения надежности путем учета влияния равномерности распределения тектонических напряжений в породообразующих минералах и снижения тру- доемкости определения выбросоопаснос- ти пород путем сокращения и упрощения определяемых показателей выбросоопасности, в каждой серии проб определяют суммарное количество породообразующих минералов песчаной фракции, а затем величину коэффициента, нарушенности Кн по зависимости

К

2 ±

х 100%,

где

m - суммарное количество породообразующих минералов со следами пластических деформаций;

5ГМ - суммарное количество исследованных породообразующих минералов песчаной фракции, и при значениях коэффициента нарушенности большем или равном 68% слои пород относят к выбросоопасным, при КцЈ 38% - к неопасным, а при 68% слои пород относят к угрожаемым по внезапным выбросам.

Использование: в горной промышленности при подземной разработке полезных ископаемых для прогнозирования степени выбросоопасности горных пород. Сущность способа заключается в отборе серии образцов из каждого исследуемого слоя горных породt изготовлении из этих образцов петрографических препаратов и в определении в них оптическим методом количества породообразующих минералов со следами пластических .деформаций и породообразующих минералов песчаной фракции. По данным этих исследований определяют величину коэффициента нарушенности по зависимости К н гДе 2у - суммарное количество породообразующих минералов со следами ппастических деформаций; 21м - суммарное количество исследованных породообразующих минералов песчаной фракции. При значениях КцЪ 68% слои пороц относят к выбро- соопасным, при Кн Ј 381 - к неопасным, а при 38 68% - к угрожаемым по внезапным выбросам. 1 ил. (Л С

Неопасная зона

/

Kw$38 %

10

(ч i . j- oftj|/uuuэонаД| опасная.

| / зона

68%ЬУК« Ь 68 &

l/....A.JЛ

40 50 60 70 ВО 90 U

го to w so бо о во @о IQO