Способ определения выбросоопасности горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 316 А ЦП Е 21 Р,5/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) А.Д.Алексеев и Н.А.Рязанцев (71) Донецкий физико-технический институт АН УССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 861649, кл. Е 21 Р , 5/00, 19302. Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. М., ИГД им. А.А,Ско- . чинского, 1980, с. 178-187 (прототип)..(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЫБРОСООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, включаю" щий буренке скважины, пойнтервальный отбор проб, изготовление из кернов дисковоценку выбросоопасности гор-, ных пород, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точнос- ., ти определения выбросоопасности путем установления места и направления, распространения полости выброса, по каждой пробе определяют эффективную поверхностную энергию, устанавливают величины. всплесков поверхностной энергии и их координаты по длине скважины, производят определение критериальных значений поверхностной энергии и всплесков поверхностной энергии в невыбросоопасных венах, и при превышении эффективной поверхностной энергии и всплесков поверхностной энергии горньщ пород их критериальных значений, горные породы относят к .выбросскпасным, при этом места расположения полостей выброса по длине скважины уста- Е навливают йо координатам всплесков поверхностей энергии,а направление распространения полости выброса принимают в сторону пород с большей поверхностной энергией при подвига- . нии выработки из пород с меньшей Я поверхностной энергией.65 Изобретение относится к горномуделу и может быть использовано дляоценки выбросоопасности горных пород.Известен способ оценки выбросоопасности пород, включающий определение естественйого и гаммаизлучения пород непосредственно у забоеви на расстоянии 3 м от забоя выработки, оценку выбросоопасности породпо отношению интенсивностиизлучения у забоя к интенсивности на глубине 3 м (1,.Недостатком способа является ограниченность области использованияспособа на глубине свыше 3 м. Крометого, способ не позволяет определить место положения полости выброса и ее направление,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий бурение скважины, поинтервальный отбор проб, изготовление из кер-.нов дисков, оценку выбросоопасностипородпо делению кернов надискивыпукло-вогнутой форьы с выпуклостью, направленной в сторону забояскважины и наличию кольцевых трещинна кернах (2 1.Недостатками способа являютсяотсутствие возможности количествен- . З 0но оценивать напряженность массивас учетом возможного изменения прочностных свойств горных пород по глубине скважины и концентрацию напряжений на забое скважины (обуриваемой 35щели), вследствие чего зоны разде-ления керна на диски часто не совпадают с очагами выбросов, а во многихслучаях выбросы отсутствуют вовсе,Кроме того, способ не позволяет оценивать координаты полости выбросаи ее направление.Цель изобретения - повышение точности определения выбросоопасностипутем установления места и направления распространения полости выброса.;Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определениявыбросоопасности горных пород, включакицему бурение скважины, поинтервальный отбор проб, изготовлениеиз кернов дисков, оценку выбросоопас-ности горных пород, по каждой пробеопределяют эффективную поверхностную энергию, устанавливают величинывсплесков поверхностной энергиии йх координаты по длине скважины,производят определение критериальных значений поверхностной энергиии всплесков поверхностной энергиивневыбросоопасных зонах и при пре, вышении эффективной поверхностнойэнергии и всплесков поверхностной.энергии горных пород их критериальных значений, горные породы относят .к вцбросоопасным, при этом места Фрасположения полостей выбросов п,длине скважины устанавливают по координатам всплесков поверхностнойэнергии, а направление распространения полости выброса принимают всторону пород с большей поверхностной,энергией при подвигании выработки из пород с меньшей поверхностнойэнергией.На Фиг. 1 и 2 приведено изменение эффективной поверхностной энергии и всплесков поверхностной энер гии по длине скважины и места распо,ложения выбросов, на Фиг. 3 - направление полости.выбросов при различных вариантах подвигания выработки,Способ осуществлявт следующимобразом.Из забоя выработки бурится разведочная скважина (одна по оси выработки, если выработка проходится вкрестпростирания, и в каждом слое пород,если выработка проходится по прОстиранию 1. Глубина скважины и диаметрне ограничивается. Из выбуренного(керна поинтервально отбираются пробы для определения эффективной поверхностной энергии пород: с каждогометра при проведении выработки вкрестпростиранияи через 2,5 м при прове-дении выработки по простиранию,Для керновых проб наиболее технологичным методом определения эффективной поверхностной энергии явля-ется. метод раскалывания дисков стрещиной. Для этой цели из кернаизготавливают диски толщиной 1015 мм и диаметром, равным диаметрукерна. В центре диска алмазным кругомдиаметра 20 мм наносят( искусственную трещину. В случае разделения кернов на диски отбирают естественныедиски (не менее трех ). Раскалываниедисков осуществляют на любом прес-:се, Фиксирующем усилйе с точностьюдо 10 кг. По величине раэрушающегоусилия и геометрическим размеромобразца определяют. эффективную Поверхностную энергию по формулергяУ,р - разрушающая нагрузка; кг,Н - толщина"диска, см;Р -,диаметр диска, см;1 - длина трещины, см,р, , гВеличины всплесков поверхностнойэнергии определяют на основанииучета неоднородности строения горного Массива и изменчивости Физических свойств горных пород.Отдельные слои пород, а такжеотдельные зоны в пределах одного1051316 О ф у р, яв/ма Уиа. Фиа. ЛСоставитель Г.ВасючковаРедактор И.Ковальчук Техред С.Мигунова Корректор И.Эрдей 8635/37 тираж 444 ВНИИПИ Государственного комит по делам. изобретений и откры 113035, Москва, Ж, Раушска ШШвютаееюЕЮюЕЕЕаЕЮЕНВЕЕЮЮЕЮЮЕЮПодпССР ка ое б Патентф илиал жгород, ул. Проектная,слоя имеют различные физико-механические свойства. На границе раздела слоев илк зон свойства меняются скачкообразно. В окрестности границы раздела (контакта ) возникает концентрация напряжений. При подходе горной выработки к границе раздела пик концентрации напряжений от влияния выработки накладывается на пик концентрации напряжений от скачкообразного измененкя свойств пород; . 10 напряжения превышают прочность пород в объемнбм направленном состоянии вида 662 6 Он происходит разруше ние пород с их выносом. Величина всплесков опрделяется по Формуле 15.где РН - напряжение от веса вЬацеле Ожацих пород, кг/см 2Емодуль упругости исследуем го с оя, г/м;з - эффективная поверхностнаяэнергия исследуемого слоя, 25кг/см.Полученные значения Э и и срав- нивают с критериальными.значениями фкр, и к, которые устанавливают при определении у и п на дисках, отобранных в неопасных зонах горных и приную породу относят к выбросбопасной. Для .глубин 1000-1200 м= 1 дж/м и = 1,8. По полученным значениям Э и и строят зависимость распределения Э по длине скважины фиг. 1). Местоположение всплесков на графике г = Г(1) является местоположением полостей выбросов. Направление полости вероятного выброса опре деляют путем сравнения эффективной поверхностной энергии различных слоев, которые пересекает горная выработка (фиг. 2) .В случае, если уу и выработка движется справа налево, полость выброса распространяется по ходу и в почву выработки.В случае, если выработка движется слева направо и гЭ , полость выработки распространяется по ходу и в кровлю выработки.Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обладает более высокой точностью, менее трудоемок, позволяет прогнозировать место и направление .полости выброса, может применяться как прк проведении горных .выработок, так и на стадии геологоразведочных работ, ожкдаевый удельный экономический эффект .составляет 36,4 руб/м.