Способ прогноза устойчивости обнажений массива горных пород Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ ОБНАЖЕНИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горному делу и предназначено для использования при отработке месторождений полезных ископаемых подземным способом.

Известен способ определения удароопасности участков буроугольных пластов, основанный- на зависимости деформационных характеристик бурого угля от его естественной влажности и предназначенный для определения удароопасности буроугольных пластов с высокой естественной влажностью, в котором относительное напряженное состояние определяют по изменению естественной влажности угля, а упругие характеристики и переход угля в зоне опорного давления из пластического состояния в хрупкое определяют на основании величин деформаций ползучести околошпурового пространства 1.

Недостатком данного способа является низкая точность прогноза, поскольку значение относительныхдеформаций, переход краевой части массива из пластического состояния в хрупкое не обязательно влечет за собой горный удар. Способ позволяет лишь проследить изменения в состоянии массива

с течением времени и в процессе изменения горно-технической обстановки вокруг контролируемого района выработки и не может обеспечить достоверный прогноз горных ударов. Кроме того, этот способ не мо жет быть применен для определения удароопасности горных пород с низкой естественной влажностью.

Известен способ прогноза устойчивости обнажений массива горных пород в процессе взрывной отбойки полезных ископаемых, включающий бурение наблюдательных скважин, в область контролируемого массива, проведение измерений в скважинах после каждого взрыва и сопоставление характеристик напряженно-деформированного состояния массива, измеряемых на различных участках 2.

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет установить момент времени, соответствующий наибольшей вероятности обрушения и является недостаточно точным и достоверным. Кроме того, способ не может быть использован для прогноза обрушений в трещиноватых породах, где

имеют место неупругие деформации массива.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности прогноза.

Поставленная цель достигается тем, что определяют объемы участков массива с относительным уплотнением, объемы участков массива с относительным разуплотнением и вычисляют отношение объемов с относительным уплотнением к объемам с относительным разуплотнением и по зависимости отношения этих объемов от времени и параметров буровзрывных работ прогнозируют устойчивость обнажений или устойчивость обнажений прогнозируют по функции отношения объемов от параметров буровзрывных работ, при этом измерения производят геофизическими методами.

Способ осуществляется следующим образом.

В область контролируемого обнажения массива бурят наблюдательные скважины, а затем геофизическим методом через равные отрезки по длине скважин производят нулевое измерение характеристик напряженно-деформированного состояния массива. Это могут быть характеристики, отражающие плотностное состояние массива. .

В процессе ведения буровзрывных работ производят повторные измерения следующие после каждого отдельного взрыва, по тем же точкам скважин и сравнивают получаемые величины с предыдущими, разделяя массив на участки,, где произощло относительное уплотнение и относительное разуплотнение. Суммируют объемы участков массива с относительным уплотнением и относительным разуплотнением по всем наблюдательным скважинам и определяют отношения первых ко вторым. Эта операция повторяется каждый раз после очередного взрыва.

Таким образом получают ряд значений, характеризующих плотностное состояние массива горных пород в интервалах между двумя измерениями. Затем строят график зависимости отнощений объемов участков массива в скважинах с относительным уплотнением к объему участков с относительным разуплотнением fi от количества производственных взрывов, .,влияющих на устойчивость массива и/или от времени, в период которого осуществляется контроль устойчивости. Кривая, отображающая такую зависимость, имеет определенную форму. Вначале, после,проведения нескольких взрывов, величины отношений объемов участков массива скважин с относительным уплотнением и относительным разуплотнением воз.растают, достигая наибольщего значения, затем, по мере отбойки уменьшаются, а после проведения еще нескольких взрывов начинают возрастать снова.

Как правило, когда величины отношений достигают второго наибольшего значения, в обнажении контролируемого массива горных пород происходит обрушение. Таким образом проявлению горного давления, например в виде обрушения кровли и бортов очистной, камеры, предшествует определенный цикл плотностных колебаний в массиве горных пород. Перед обрушением горные породы, в области которых проводится выработка, уплотняются,/ затем наступает фаза разуплотнения и снова уплотнения. В фазе второго уплотнения массива вероятность обрушения конструктивных элементов подземных выработок наибольшая.

Регулярно проводя каротаж наблюдательных скважин и сопоставляя колебания плотностных характеристик массива горных пород, можно достоверно установить момент времени, соответствующий наибольщей вероятности обрущения обнаженной части этого массива.

Пример. Перед отбойкой запасов камеры в область контролируемого массива через 5-10 м бурят наблюдательные скважины из выработки, проходящей вблизи и вдоль этой камеры.

С помощью серийного радиометра РСР-3 в котором в качестве источника гамма-излучения используют , до начала взрывной отбойки производят нулевое измерение интенсивности гамма-поглощения пород, характеризующего плотность массива горных пород. Измерения производят через 40 см по длине скважин

Затем после каждого взрыва выполняют повторный каротаж скважин. Для сопоставления берут каротажи, выполненные до взрыва и после. По изменениям в интенсивности гамма-поглощения в каждой точке измерения судят об уплотнении или разуплотнении на тех или иных участках . Увеличение интенсивности гамма-поглощения свидетельствует об уплотнении массива и наоборот.

Суммируют объем участков всех наблюдательных скважин, на которых произошло уплотнение и делят на сумму объемов участков с разуплотнением.

Сопоставляя колебания плотностных характеристик массива после каждого взрыва, следят за изменением значения ju и по приближению его ко второму максимуму судят о вероятности обрушения обнажений массива.

Для осуществления прогноза динамических проявлений горного давления известным способом необходимо пробурить попарно скважины вдоль всей -длины очистной камеры. Через 5-10 м в одной скважине каждой из пар производят взрывание 0,6 кг ВВ, а в другой устанавливают репера, по которым определяют скорость и величину деформаций. .

Чтобы определить степень воздействия взрывной отбойки на устойчивость очистной выработки необходимо после каждых

2-х-3-х взрывов бурить рядом с каждой парой скважин еще по крайней мере по одной скважине, чтобы разместить в них очередные заряды ВВ.

Формула изобретения

1. Способ прогноза устойчивости обнажений массива горных пород в, процессе взрывной отбойки полезных ископаемых, включающий бурение наблюдательных скважин в область контролируемого массива, проведение измерений в скважинах после каждого взрыва и сопоставление характеристик напряженно-деформированного состояния массива, измеряемых на разных участках, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности прогноза, определяют объемы, участков массива с относительным уплотнением и объемы участков массива с относительным разуплотнением и по зависимости этих объемов от времени и параметров буровзрывных работ прогнозируют устойчивость обнажений.

2. Способ по п. I, отличающийся тем, что устойчивость обнажений прогнозируют по функции отношения объемов-от параметров буровзрывных работ.

/3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерения производят геофизическими методами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 368400, кл. Е 21 С 39/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 615235, кл. Е 21 С 39/00, 1976 (прототип).