Способ оценки геомеханического состояния массива соляных пород Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ГЕОМЕХАНИЧБСКОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА СОЛЯНЫХ ПОРОД Изобретение относится к физико-хими ческому анализу и предназначено для изучения состояния горжых вьфаботок по величине изменения полного электрического сопрогивления горных пороц. Известен способ определения геамв - ханического состояния массива по род основанный на измерении потенциалов естественного геоэлектрического поля или электрического сопротивления горных пород индукционным методом при частоте электрического поля 2О-2ОО кГц . Однако распределение потенциалов естественного геоэлектрического поля в гор ном массиве обусловлено не только геочметрическим состоянием но и строением горного массива. Поэтому для массива со сложным горногеологическим строением этот способ неприменим. Область его при менения ограничена породами, изменение напряженно-деформированного состо5шия которых сопровождается появлением и раз.витием нарушений сплошности в бсльш ш диапазоне механических нагрузок. НаибоЕпее близким к предлагаемому яв лается способ, заклкпаюшийся в том, Что определяют величиныалектрос М1рот11вле1 ввя rqpiibix псфод от контура вырабагкн до зоны нетронутого массива. Строят ffm вую распределения электрическ нч} c mpoтивления в нсследуемой области (фвг. 1), по коггорой определ$асуг величину зффектвв иого сопротивиения fT нетронутом мао сиве, минималы ю величину эффективн(ЯЧ) сопротивления ffnJ(n в расстоянве от ки выработки АО участка пласта с ми- нимальным значением эффективного сопро тивлеиия Х. Затем вынисляютв эффштевт концентрапий напряжений Кг д . в по значениям X,, и К ,с помо1аью о1|) мы (фаг. 2) устанавливают возмодкность обрушения СЯ7 Недостаток данного саособа эаключае1 ся в том, что при определенна кодффи1ше&та концентрации напряжений сравннвают зиачення электрических сопротивлений горных пород, находящихся в разных об ласт$а горнснЧ) масснва, на участках 3a P,;J и cfjTH. Однако горный массив характеризуется непостоянством состава и сложностью горногеологического строения. Изменчивость состава и строения горного массива оказывает существенное влияние на величину электрического сопротивления горных порюд. Поэтому величина отобусловлена не только ношения проявлением горного давления, но и из менчивостью горногеологических условий при удавлении от ображенной поверхности выработки вглубь горного массива. Отсюда определение величины концентрации напряжений К прстзводится с погрешностям Кроме того, для определения параметров р-у Н . и К необходимо проведение большого количества измерений. Так, например, при расстоянии от обнаженной поверхности выработки до зоны нетронутого массива, равном 13 м, и до зонь с максимальными напряжениями, равном 3 м для определения местоположенияЯ,;) с заданной точностью 15% необходимо про- 29 измерений. извести 3,0 0,15 Цель изобретения - повышение точное ти -и снижение трудоемкости измерений. Поставленная цель достигается тем, что в кровле выработки производят измерение, электрического сопротивления пород iприконтурной зоны на низкой частоте ; электрического поля р ц не превьплающей 100 Гц. Затем при том же положении электропровод производят повторное измерениеэлектрического Сопротивления на высокой {1-5 кГц) звуковой частоте элек трического поля р а вычисляют величины бтношениЙ электрических сопротивлений, измеренных на этих частотах каждой исследуемой точки кровли у и строят график распределения pN уг забоя гор ной выработки до зоны разрушения. По аномальным отношениям в этом распределении определяют местоположение потенциально опасных участков кровли (фиг. 2 и 3 ). Для определения измерения геоме- ханического состояния пород на этих учас ках сравнивают этих участков с величиной 5 N ; в зоне обрушения. На фиг, 1 изображена кривая распреде ления электрического сопротивления в ис . следуемой области; на фиг. 2 - номограм ма по результатам статической обработки наблюдений за опасными проявлениями горного давления; на фиг. 3 - график мес топо/Лжения потенциально опасных участков кровли; на фиг, 4 - результаты изме- s рений электрического сопротивления пород приконтурной зоны на низкой и высокой звуковых частотах; на фиг. 5 и 6 - графики электрических свойств соляных пород в области звуковых частот электрического поля. По оси ординат (фиг. 4) отложено отношение электрических сопротивлений горного массива при воздействии на него низкой и высокой звуковых частот электричес- кого поля, а по оси абсцисс-расстояние от фронта очистных работ. Как видно из графика, величина электрического параметра в выработанном пространстве, где начинается массовое обрушение кровли выработок, значительно отличается от их значений вне его. Следовательно, по электрическому параметру рН можно производить оценку геомеханического состояния горного массива, которая значительно снижает трудоемкость измерений, так как ог-. падает необходимость в определении кривой распределения кажущегося- сопротивления от контура выработки до зоны нетронутого массива. Величина р характериг ует геомехани- ческое состояние до проявлений горного давления, а Яц - на момент измерения: Это следует из экспериментально установленных электрических свойств соляных пород в области звуковых частот электрического поля (фиг. 5 и 6). В области низ-ких звуковых частот электрическое сопротивление соляной породы зав.исит как от ее состава, так и от величины приложенной к ней механической нагрузки, а в области высоких звуковых частот электрическое сопротивление, сохраняя способность реагировать на состав пород, прак- тически не изменяется при приложении механической нагрузки и ее увеличении. Следовательно, величина pN характеризует относительное изменение геомекани- .ческогосостояния пород, обусловленное проявлениями горного давления. Возможность определения происходящего вследствие проявлений горного давления изменения электрического сопротивления горных пород при неизменном положении электродов исключает погрешности, обусловленные непостоянством состава и сложностью горногеолога ческого строения горного массива. Предлагаемый способ позволяет использовать его как экспресс-метод для контроля состояния пород кровли горных выработок, что дает возможность решать вопросы технологии и техники безопасноети, например, уточнять места для крепления в незакрепленных горных выработках, устанавливать влияние взрывных работ на устойчивость горных конструкций, своеЬременно оценивать наступление опасного состояния в незакрепленных горных выработках. Формула изобретения 1. Способ оценки геомеханического состояния массива соляных пород, заключаю щийся в том, что иэмер5пот электросопротивления в разных зонах массива и сравнивают отношения измеренных величин, отличающийся тем, чпго, с иелью повышения точности и снижения трудоемкости оценки, измеряют электросопротивление на высокой и низксй частотах в исследуемой зоне и зоне обрушения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измеряют электросопротивления на частоте не более 10О Гц и на частоте в диапазоне 1-5 кГц, Источники информации, принятые во внимание при эксперггвэе 1.Тарасов Б. Г. и Дырдин В. В. Рудничная геоэлектроника. М., 1970, с. 49 2.Методические указания по оценке напряженного состояния угля и пород элек- трс леханическим методом. ВНИМИ, 1, 1974, с. 29 (прототип).

Put.l

К 3

Безопасней учаегок

2

О f i

3 Х,М

.г

Удаление от забоя горной 8ыра8отки. .J Г I I -10Z10 ;Б-12., B-lS3-10 ,r-173-10 fl-WS-W H/M 13 t. , фиг.Б