Способ контроля состояния горных пород Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горному делу, а именно к исследованию проявлений горного давления.

Известен способ определения мест смещений в толще горных пород с использованием радиоволновой антенны, представляющей собой проводник, размещаемый вдоль скважины и закрепляемый в ней, например, тампонированием, а о месте смещения судят по изменению частоты первой гармоники излучения этой антенны 1.

Однако этот способ не позволяет контролировать состояние горных пород, в частности пород кровли в выработанном пространстве новой лавы, следить за характером заполнения выработанного пространства обрушенными породами непосредственной кровли. Недоступность объекта исследования для непосредственного всестороннего осмотра и производства измерений не позволяет, например, контролировать развитие и конфигурацию первых обрущений непосредственной кровли, измерять площадь обрушающихся пород и сравнить результаты с информацией полученной при моделировании и проведении теоретических исследований.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля состояния горных пород, включающий бурение скважин, закрепление в них электрических цепей с параллельно подключенными сопротивлениями и измерение сопротивления цепей. Нарушение целостности породы вызовет разрыв цепи. Место разрыва определяется путем измерения сопротивления этой цепи 2.

Однако этот способ приемлем только для контроля за состоянием горных пород, в ко10торые пробурены скважины и не может быть реализован для контроля за характером заполнения выработанного пространства обрушенными породами непосредственной кровли, так как с его помощью невозможно проконтролировать, например, такие параметры, как форму и площадь первых обрушений непосредственной кровли в новой лаве.

Цель изобретения - повыщение безопасности ведения горных работ путем конт20роля за характером заполнения выработанного пространства обрушенными породами.

Указанная цель достигается тем, что в выработанном пространстве до начала обрушения на почве пласта размещают матркцу, выполненную в виде сетки продольН1)1Х и поперечных электрических цепей, при этом оба вывода каждой цепи монтируют в прилегающих к выработанному прЪстранству выработках, и по изменению сопротивлергия каждой из цепей судят о характере заполнения выработанного пространства обрушенными породами.

На фиг. 1 изображена матрица, с помощью которой реализуется способ; на фиг. 2- последовательность и характер заполнения выработанного пространства обрушенными породами.

Матрица состоит из электрических цепей 1, уложенных в выработанном пространстве 2 новой лавы до начала обрушения пород непосредственной кровли. Выводы электрических цепей находятся в лаве 3, просеке 4 и вентиляционном штреке 5.

Оба вывода каждой цепи монтируют в примыкающих к выработанному пространству выработках: штреках, просеках, печах, лаве. Затем периодически, например 1 раз в сутки, измеряют сопротивление цепей путем подключения измерительного прибора поочередно к обоим выводам каждой цепи. Если обрушения пород кровли не происходит, то электрические цепи матрицы остаются не разорванными. Замеры сопротивления каждой цепи полученные путем подключения измерительного прибора как к одному, так и к другому выводам цепи будут равны между собой и равным полному сопротивлению цепи подсчитанному по формуле (при условии, что все резисторы цепи одинаковы по величине)

R , кОм(I)

где Г - сопротивление одного резистора,

кОм; п - количество резисторов в цепи.

Обрушенные на матрицу горные породы вызывают разрывы электрических цепей и разрушение резисторов. Замеры сопротивления сняты с обоих выводов каждой цепи, после разрыва цепи и разрушения части резисторов обрушившимся горными породами не будут равны полному сопротивлению цепи, подсчитанному по формуле (1), а каждый замер будет равен.

RI -гГ, кОм

(2)

R2 , кОм

(3)

К, замер сопротивления цепи при подключении измерительго прибора к первому выводу цепи; R - то же, при подключении измерительного прибора по второму выводу цепи;

г - сопротивление одного резистора, кОм;

п, -количество резисторов оставшихся неразрушенными и неотсеченными при обрущении горных пород со стороны первого вывода цепи;

П.2 - то же, но со стороны второго вывода цепи.

Зная расстояние между резисторами на цепи и измерив сопротивление каждой цепи с обеих выводов после обрущения на матрицу горных пород, можно определить расстояние до места разрушения цепей от первого и от второго выводов, а затем используя эти данные в камеральных условиях, проконтролировать характер заполнения выработанного пространства обрушенными породами и определить форму и площадь обрушенных на матрицу горных пород.

Расстояние до места разрушения цепи определяют по формуле

Y.T. (4),

где k - расстояние между резисторами цепи, м;

- измеренное сопротивление цепи

с одного из выводов, кОм; г --сопротивление одного резистора

цепи, кОм.

По .мере подвигания очистного забоя и увеличения площади выработанного пространства возможно увеличение количества резисторов в матрице путем наращивания поперечных и добавления продольных электрических цепей. Резисторы электрических цепей монтируют на одинаковом расстоянии друг от друга. От расстояния между резисторами зависит точность контроля за характером заполнения выработанного пространства обрушенными породами кровли. Опытным путем установлено, что расстояние между резисторами на цепи целесообразно выбирать в пределах 1-5 м. Для увеличения точности измерений расстояние между резисторами может быть уменьшено до 1 м. Расстояние менее 1 м задавать нецелесообразно, так как вывалы пород меньшего размера не характеризуют общей картины обрушения. При расстоянии между резисторами более 5 м снижается точность определения формы и площади обрушения горных пород и не получается необходимой картины характера обрушения.

0 Предлагаемый способ может найти широкое применение при исследовании проявлений горного ,давления в лавах пологих пластов.

Формула изобретения

Способ контроля состояния горных пород, включающий выполнение полости в .массиве, размещение в ней электрической

цепи с параллельно подключенными сопротивлениями и измерение сопротивления цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения безо пасности ведения горных работ путем контроля за характером заполнения выработанного пространства обрушенными породами, в выработанном пространстве до начала обрушения на почве пласта размещают матрицу, выполненную в виде сетки продольных и поперечных электрических цепей, при этом оба вывода каждой цепи монтируют в прилегающих к выработанному пространству выработках, и по изменению сопротивления каждой из цепей судят о характере заполнения выработанного пространства обрушенными породами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 589409, кл. Е 21 С 41/06, 1975 (прототип) .