Способ определения выбросоопасности горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 721260 А 1 ЕСПУБЛИК 19) (1 21 Р 5/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ба является ение песчаые слои, отму составу,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт геотехнической механики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР Кт 1059211, кл, Е 21 Р 5/00, 1982.Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, склонных к внезапным выбросам угля, породы и газа. М.:Недра, 1977, с.96.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горной промышленности и м.б, использовано для опреИзобретение относится к горнои промышленности и может быть использовано для определения напряженного состояния и выбросоопасности горных пород при ведении работ в горных выработках.В горной промышленности известен способ определения степени ударопасности массива горных пород, заключающийся в выбуривании скважины, подсчете количества выпукло-вогнутых дисков керна с каждого погонного метра скважины и определении зоны максимальных нагрузок с учетом средней толщины дисков и их прочности на сжатие.Недостатком данного спасото, что он не учитывает расчленника на литологичвски различнличающиеся по вещественно деления напряженного состояния и выбросоопасности горных пород при ведении работ в горных выработках. Цель изобретения - увеличение достоверности и надежности оценки выбросоопасности горных пород. Устанавливают слой литологически однородных по структурно-текстурным признакам. Бурят опережающие скважины (ОС), устанавливают количество выпукло- вогнутых дисков (ВД) и при наличии ВД бурят дополнительную скважину нормально к ОС и степень выбросоопасности устанавливают по среднему количеству ВД в ОС и дополнительной скважине, а при отсутствии ВД в ОС породу считают невыбросоопасной. структурно-текстурным характеристикам и физико-механическим свойствам.Кроме этого, для его исполнения нужны дополнительные определения максимальных напряжений и прочности.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения выбросоопасности песчаника, заключающийся в выбуривании скважины в направлении подвигания забоя и подсчете количества выпукло-вогнутых дисков керна с каждого погонного метра скважины, При количестве дисков более 30 - 40 песчаник относят к высокой степени опасности, а при выходе керна размером 150 - 200 мм и более, опоясанных трещинами и перемежаемых единичными дисками, породы относят к низкой степени опасности.Недостатком известного способа является то, что дискообразование в одной скважине достоверно может указывать на повышенную степень напряженности горных пород только по одному направлению, нормальному по отношению к оси скважины, и не отражает распределение полей напряжения в горном массиве по другим направлениям.Целью изобретения является увеличение достоверности и надежности оценки выбросоопасности горных пород при наличии выпукло-вогнутых дисков в скважине,Поставленная цель достигается тем, что по известному способу определения выбросоопасности горных пород, заключающемуся в выделении слоев песчаника по структурно-текстурным признакам, бурении скважин по каждому слою в направлении подвигания выработки, подсчете количества выпукло-вогнутых дисков керна с каждого погонного метра скважины, при наличии более 30 - 40 дисков выработка будет проходится в зоне высокой степени опасности, при наличии не более 20 - 30 дисков, перемежающихся породными цилиндрами длиной 50 - 100 мм с характерными кольцевыми трещинами, выработка будет проводится в зоне средней степени опасности, при выходе кернов размером 150 - 200 мм и более, опоясанных трещин и перемежаемых единичными дисками, выработка будет проводиться в зоне невысокой степени опасности, в случае образования дисков бурят дополнительную скважину, расположенную нормально к основной и при отсутствии дисков в дополнительной скважине относят к выбросонеопасной, а при наличии дисков степень выбросоопасности определяется по среднему количеству дисков по двум скважинам.Диски могут образовываться в неравнокомпонентном поле осевых напряжений 20 - 40 МПа и радиальных 10 - 70 МПа. Тогда как в равнокомпонентном (изотропном) поле величина напряжения, при котором образовывались диски, достигала для песчаников 130 МПа. Порода отслаивается от стенок полостей выбросов, всегда повторяя форму полости, а керн скважин, пробуренных в выбросоопасных зонах в разных направлениях, всегда делился на выпукло-вогнутые диски нормально оси скважины.Предлагаемый способ определения выбросоопасности горных пород реализуется следующим образом.Для неопасных по выбросам песчаников, на горизонте 708 м песчаника 04304 в южном полевом дренажном штреке шахты бурились опережающие скважины. Диски наблюдались по керну скважин, пробуренных от пикета 122 + 5,5 м до пикета 5 154+ 0,8 м (30 - 40 дисков на 1 погон. м), отпикета 155+ 5 м до пикета 159 + 7 м (30 - 40 дисков на 1 погон.м), от пикета 164+ 7 м до пикета 166+ 5 м (до 50 дисков на 1 погон.м), В геологическом отделе шахты было отобра но пять каротажных диаграмм ранее пробуренных геолого-разведочных скважин с поверхности в районе проведения южного дренажного штрека, По геолого-геофизическим данным каротажных диаграмм и опи саниям шахтного геолога было выделеночетыре слоя в песчанике б 4304, по которым шла выработка. В районе пикетов 122+ 5;153+ 5; 155+ 5 и 161 + 8 м были пробурены дополнительные скважины в выделенных 20 слоях песчаника, расположенные нормально к основным, буримым параллельно проведению выработки, В дополнительных скважинах дисков не обнаружено. Проводившийся на данном участке локальный 25 прогноз по комплексу геолого-геофизических параметров с отбором проб, петрографическими и коллекторскими исследованиями также показал отсутствие выбросоопасности. Таким образом, иссле дованный участок песчаника, несмотря надискообразование керна опережающих скважин, отнесен к выбросонеопасному, что подтверждено фактическими (отсутствие выбросов) и эмпирическими (локальный 35 прогноз) данными,Для опасных по выбросам песчаников инизкой степени опасности, На горизонте 1136 м песчаника М 1 в квершлагах М 1 и 2 шахты бурились опережающие скважины.40 Выпукло-вогнутые диски наблюдались покерну скважин, пробуренных в квершлаге М 1 от пикета 21+ 6,6 м до пикета 22+ 6,6 м (40 дисков на 1 погон.м) и в квершлаге М 2 от пикета 15+ 9 м до пикета 164 + 4 м (50 45 дисков на 1 погон,м) и от пикета 16+ 5 м допикета 17+ 6 м (30 - 40 дисков на 1 погон.м.).По геолого-геофизическим данным каротажных диаграмм ближайших геологоразведочных скважин периода детальной 50 разведки и данным шахтного геолога впесчанике было выделено два слоя, по которым проводились параллельно идущие горные выработки, По верхнему слою в районе пикетов 22+ 1 и 16+ 2 были пробу рены дополнительные скважины, расположенные нормально к основным, пробуренным по оси выработок. В дополнительных скважинах также наблюдались диски (30 - 40 пикетов на 1 погон. м). Данный слой песчаника был отнесен к выбро1721260 30 35 40 45 50 Составитель Н.РуденкоТехред М.Моргентал Корректор О.Кундрик Редактор Л.Гратилло Заказ 937 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 соопасным и впоследствии в нем наблюдались выбросы пород.В нижнем слое песчаника также была пробурена дополнительная скважина в районе пикета 16 + 8 м, заложенная нормально оси выработки основной скважины. Количество дисков в этой скважине не превышало 10 на 1 погон.м,.чаще же встречались кольцевые трещины или керна длиной 10 - 20 см, В среднем по двум скважинам по нижнему слою в количество дисков не превышало 18 - 20 дисков на 1 погон, м. Данный слой был отнесен к низкой степени опасности, впоследствии в нем, по данным. шахтных геологов, наблюдались отдельные микро- выбросы, не учитываемые специальной службой прогноза,Проводившийся параллельно локальный прогноз совпал с описываемым прогнозом по дискам,Проведенный анализ на шахтах подтвердил положение о том, что в выбросоопасной зоне порода вследствие больших напряжений находится в изотропном напряженном состоянии, которое можно выявить однозначно по выпукло-вогнутым дискам кернов не менее двух скважин, расположенных нормально одна относительной другой и пробуренных в однородномслое песчаника,Формула изобретения5Способ определения выбросоопасности горных пород, включающий выделениеслоев песчаника по структурно-текстурнымпризнакам, бурение .скважин по каждомулитологически однородному слою песчани 10 ка в направлении подвигания выработки,подсчет количества выпукло-вогнутых дисков керна с каждого погонного метра скважины, оценку выбросоопасности горныхпород, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью15 увеличения достоверности и надежностиоценки выбросоопасности горных породпри наличии выпукло-вогнутых дисков вскважине, в литологически однородномслое песчаника бурят дополнительную20 скважину нормально к основной и приотсутствии дисков в дополнительной скважине породу считают невыбросоопасной, апри наличии в дополнительной скважиневыпукло-вогнутых дисков породу относят к25 выбросоопасной, при этом степень выбросоопасности определяют по среднему количеству выпукло-вогнутых дисков в основнойи дополнительной скважинах.