Способ определения высоты зоны трещин, сообщающихся с подземной горной выработкой

СОЮЗ СОВЕТСКИХШИМИОтюшепРЕСПУБЛИК Е 21 СЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ ИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики имаркшейдерского дела(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 385046, кл. Е 21 В 47/04, 1967,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 0 ф 3459744/22-03,кл. Е 21 С 39/00, 25.06.82.3. фролов Н.И. Геотермическиеметоды исследования в гидрогеологии.И., "Недра", 1979, с. 190.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕНЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ЗОНЫ ТРЕЩИНф СООБИАКЮфИХСЯ С ПОДЗЕМНОЙГОРНОЙ ВЫРАБОТКОЙ, включающий определение параметров потока текучей средычерез интервалы в скважине, пробуренной с земной поверхности до эоны влияния горной выработки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в качестве текучей среды используют глинистый раствор, измеряют температуру пород по всей глубине скважины и определяют высотузоны трещин как расстояние от. кровливыработки до: точки измерения в скважине, где разность температур со следующей точкой измерения, расположенной ниже, больше отношения квадратаразности температур с точкой измерения, расположенной выше, к абсолютному значению разности температурдвух ближайших вышележащих точек измерения.1 1201Изобретение относится к горнойпромьпиленности и может быть использовано для установления безопаснойглубины разработки полезных ископаемых под водными объектами.5Известен способ определения высоты зоны волопроводящих трещин надвыработанным пространством на пластовых месторождениях с выдержаннымиводоупорами между водоносными слоями, основанный на сравнении напоровподземных вол.В скважинах, в пределах каждогонаблюдаемого слоя, устанавливаютсяпьезометры или датчики давленияводы, Каждый пьезометр или датчикнадежно изолируется от влияния соседних водоносных слоев. С помощьюпьезометров или датчиков давления,установленных н скважинах, периодически измеряют напоры в подрабатываемых водоносных слоях до окончанияпроцесса сдвижения. Высоту зоны водопроводящих (сообщающихся с горной выработкой) трещин определяют по результатам наблюдений, как расстояниепо нормали к напластованию от кровлиразрабатываемого пласта до серединыинтервала между двумя соседними во-,доносными слоями, в Нижнем из которыхнапор подземных вод после подработки30снижается, а в верхнем остается практически без изменений 1 .Недостатками данного способа являются сравнительно высокая стоимостьи сложность установки в скважинахпьезометров или датчиков давления водыНаиболее близким по технической сущности к изобретению является способопределения высоты зоны трещин, сообщающихся с подземной горной выработкой, включающий определение параметров потока текучей среды черезинтервалы в скважине, пробуреннойс земной поверхности до зоны влияния горной выработки. Высоту зоны 45трещин определяют по изменению скорости воздушного потока в скважине 21.Известный способ обладает низкойточностью, так как скорость воздушного потока в скважине зависит от 50перепадов атмосферного давления, отизменений режима проветривания шахты, что вносит погрешность в результаты измерений.Целью изобретения является повышение точности,Указанная цель достигается тем,что согласно способу определения вы 103 Эсоты зонь 1 трещин, сообщающихся с пол. земной горной выработкой, включающему определение параметров потока текучей средь через интервалы в скважине, пробуренной с земной поверхности ло зоны влияния горной выработки, в качестве текучей средь 1 используют глинистый раствор и измеряют температуру порол через равные интервалы по всей глубине скважины, и определяют высоту зоны трещин как расстояние от кровли выработки до точки измерения в скважине, где разность температур со следующей точкой измерений, расположенной ниже, больше отношения квадрата разности температур с точкой измерения, расположенной выше, к абсолютному значению разности температур двух ближайших вышележащих точек измерений.Способ основан на том, что в зоне трещин, сообщающихся с подземной горной выработкой, нарушается естественный температурный режим пород из-эанарушения естественного режима фильтрации подземных вод и проникновения в трещины воздуха из выработки. В результате слои пороЛ, в которых естественный температурный режим нарушен, относят к искомой зоне.Очистные горные выработки являются областями стока с нулевыми напорами. Выше верхней границы зоны трещин, сообщающихся с выработкой, вода фильтруется в сторону выработки, в основном, по нормали к слоистости через естественные поры и трещины в слоях, претерпевших в процессе слвижения только упругие деформации. При этом для температур пород Т, измерен ных в четырех соседних пунктах через равные интервалы глубин, должно сохраняться соотношение.т 2-т т -тг(1)т Т 1 т 4 тягде Т, Тг, Т и Т 4 - температуры пород на четырех соседних глубинах с номерами, возрастающими сверхувниз 131 .В интервале, захваченном зонойтрещин, сообщающихся с подземной выработкой, вода движется, в основном, не по естественным порам и трещинам, а по достаточно хорошо раскрытым трещинам слвижения, проводящим одновременно и воздух, подогретый в выработке, Поэтому естественный характер фильтрации и теплообмена в зоне тре( зТ -Т 2.Т-Т,1 ОТак как повышение температуры пород в зоне трещин в значительной мереусиливается теплом, переносимым воздушным потоком из выработки, в рядеслучаев верхнюю границу зоны трещинможно определять не только по зависимости (2), но и просто по резкомувозрастанию с глубиной температурпород в подработанном массиве.На чертеже представлены схематцческий разрез подработаццой кровлинад очистной выработкой и скважина сгирляндой датчиков температуры.Лля проведения наблюдений за изменением температурного поля в подработанном массиве горных пород бу,рят скважину 1 и заполняют ее тяжелымглинистым раствором. В скважину опускают заранее смонтированную гирляцду,содержащую группу датчиков 2 температуры, равно удаленных друг от друга.Глубину установки гирлянды выбирают с(2) 3 11201щин резко нарушается и не отЪечаетуравнению (1), Тогда, если в какойнибудь группе из четырех датчиков,иравноудаленных друг от друга, цижниипопадает в зону трещин, измеренныеэтими датчика температуры должны удовлетворять зависимостиТ - Т )г О 3 4таким расчетом, чтобы несколько датчиков располагались в ф.кважине заведомо ниже верхней границы зоны трещин 3, и несколько - выше. Затем измеряют температуры пород на глубинахустановки датчиковВысоту зоны трещин, сообщающихсяс подземной горной выработкой, определяют как расстояние Н по нормали кнапластованию от кровли разрабатыва"емого пласта 4 до глубины датчика снаименьшим порядковым номером 1, длякоторого справедлива зависимостьг(Т; -Т;.,)Т -Т (3)1 Н 1Т;, -т,.Таким образом, высота эоны трещинравна расстоянию от. кровли выработкидо глубины 1 -го датчика, для котороге разность температур с датчиком,расположенным ниже (т.е. в зоне трещин), больше отношения квадрата разности температур с датчиком, располо.жеццым выше, к абсолютному значениюразности температур двух ближайшихвышерасположенцых датчиков.Предлагаемый способ повышает точность работы.Чем выше требуется точность оценок высоты зоны трещин, тем корочедолжны быть интервалы между. датчикамив скважине,