Способ оценки напряженного состояния массива горных пород Советский патент 1993 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для контроля напряженного состояния массива горных пород.

Цель достигается тем. что в контролируемом участке массива измеряют коэффициенты поляризуемости составляющих его пород, а затем по максимальному значению коэффициента поляруюуемости устанавливают местоположение максимума опорного давления.

На фиг. 1 представлена одна из возможных схем реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - пример изменения величины коэффициента поляризуемости массива при удалении от контура горной выработки.

Способ оценки напряженного состояния массивов горных пород осуществляется следующим образом.

В контролируемом участке массива 1 (см. фиг. 1) бурят скважину 2 глубиной не менее радиуса влияния горной выработки, помещают в скважину электрометрический зонд 3, на котором закреплены два неполяризующихся электрода 4, соединенных с помощью соединительных проводов 5 с

источником постоянного электрического тока 6, при помощи которого наводят в исследуемом массиве постоянное электрическое поле. Величина напряженности электрического поля измеряется с помощью измерительного прибора 7, например, полевого измерителя физических свойств ПИФС. Затем источник 6 отключают и измерительным прибором 7 регистрируют изменение потенциала геоэлектрического поля. По результатам измерений определяют коэффициент поляризуемости данного участка скважины, который равен отношению потенциала вызванной поляризации, определяемой прибором 7 после выключения источника постоянного поля, к величине наведенного электрического поля. Оценивают изменение величины коэффициента поляризуемости по длине скважины. Строится график изменения коэффициента поляризуемости по длине скважины. Пример построения графика показан на фиг. 2. Участок скважины с максимальным значением коэффициента поляризуемости массива соответствует местонахождению максимума опорного давления, расстояние от котоел

С

00

о ю о

№

Јь

рого до контура выработки характеризует степень удароопасности участка горной выработки. Приближение зоны максимума к контуру горной выработки указывают на увеличение удароопасности пород.

П р и м е р . На Тишинском руднике Лениногорского полиметаллического комбината предложенный способ опробован для определения местоположения максимума опорного давления вблизи контура горной выработки с целью качественной оценки степени напряженного состояния массива вкрапленных полиметаллических руд. Для проверки достоверности полученных в массиве данных по этим же скважинам проведены определения действующих напряжений стандартным методом разгрузки с использованием аппаратуры зор.

Работы проводились в следующем порядке.

С поверхности горной выработки пробуривали веер из пяти скважин глубиной 10 м и диаметром 59 мм, две из которых забурены горизонтально в оба борта выработки на расстоянии 1-1,5 м от почвы, две - в пятах свода под углом 45° к горизонту , одна - вертикально вверх. Такая схема расположения скважин позволяет ориентировочно оценить напряженное состояние массива горных пород вокруг всего контура горной выработки.

В каждую из скважин последовательно помещали электрометрический зонд, имеющий два неполяризующихся электрода с базой измерения 1 м, который перемещали с шагом 50 см от устья скважины до забоя, при этом в каждой точке измерений с помощью прибора ПИФС определяли коэффициенты поляризуемости окружающих скважину горных пород (г)), Все результаты измерений занесены в таблицу,

По данным таблицы видно, что наибольшее значение коэффициента поляризуемости имеют породы на глубине 2,5 м от контура горной выработки, а начиная с глубины 4,0 м, коэффициент поляризуемости становится практически постоянным и равным 0,25. Изменение коэффициента поляризуемости горного массива по глубине скважины представлено на фиг. 2.

Проверка достоверности полученных выводов, проведенная в этих же скважинах методом разгрузки с помощью аппаратуры

УК - Тензор, показала полную сходимость выявления зон максимума опорного давления предлагаемым и стандартным способами, при этом время измерений с использованием предлагаемого способа сократилось примерно в 10 раз.

Замеры в массиве производятся с обеспечением идентичных условий измерений, поэтому переменным фактором является только изменение во времени напряженного состояния данного участка, вызванное ведением горных работ и соответствующим перераспределением горного давления. Оценка результатов измерений производится по изменению исследуемого параметра, зависящего прежде всего от напряженного состояния горного массива при прочих равных условиях,

Выполнение поставленной цели в конечном итоге приводит к повышению безопасности ведения горных работ путем более обоснованного расчета горно-техно- логических параметров, категории удароопасности, оценки степени нагруженное™ и устойчивости элементов горных выработок, а, следовательно, возможности оперативного прогноза их состояния в процессе эксплуатации и в условиях быстро меняющейся геодинамической обстановки при интенсивном ведении горных работ,

Технико-экономическая эффективность способа не подсчитывалась ввиду отсутствия методики расчета, Предлагаемый способ направлен на улучшение техники безопасности ведения горных работ, то есть имеет социальный характер.

Проверка предлагаемого способа

проводилась в 1988-1990 гг, на рудниках

Лениногорского полиметаллического, Зы0 ряновского свинцового и Ловозерского горно-обогатительного комбинатов.

Формула изобретения

Способ оценки напряженного состояния массива горных пород, основанный на измерении коэффициента поляризуемости составляющих его пород, отличаю щи й- с я тем, что, с целью повышения оперативности при оценке напряженного состояния массива проводящих пород любой степени влажности по наибольшему значению коэффициента поляризуемости, определяют местоположение максимума опорного давления, по которому определяют степень напряженности горного массива. 5

0

5

0

5

0

5

5

0

Фиг. 1

Изобретение относится к горной промышленности, касается электрической измерительной техники оценки состояния горного массива. В контролируемом участке горного массива измеряют коэффициенты поляризуемости составляющих его пород и по наибольшему значению коэффициента поляризуемости устанавливают местоположение максимума опорного давления. 2 ил., 1 табл.