Способ определения высоты зоны флюидопроводящих трещин в массиве осадочных горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1162970 39/ ННЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТ 1 Ю ДЕЛАМ ОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) СПЗОНЫ ФЛЮИДОМАССИВЕ ОСАДвключающийслоев подрапород над гнение получкими, отлчто, с цельполучаемыхвеличину осрод, а высощих трещинот кровли вслоя пород,рого не пре(72) А.В.Мохов71) Всесоюзный научно-исстельский геологоразведочныйтут угольных месторождений(56) 1. Авторское свидетелпо заявке У 3444675/22-03,кл. Е 21 С 39/00, 1982.2. Гвирцман Б.Я., ПеЯгуров А.С. Труды ВНИМИвып. 113, с. 41-45. дова- инсти тво СССР в Г.П.9 леля 19ОПИСАН К АВТОРСКОМ ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫПРОВОДЯЩИХ ТРЕЩИН ВОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД,измерение деформацийботанной толщи горныхорной выработкой и сравенных величин с критичеси ч а ю щ и й с я тем,ю повышения достоверностирезультатов, измеряютедания слоев горных поту зоны флюидопроводяопределяют как расстояниеыработки до ближайщеговеличина оседания котовышает критическую.1 11629Изобретение относится к горному делу и подземному строительству и может быть использовано для оценки условий подземной выемки полезных ископаемых, а также производст ва других подземных горных работ в массивах осадочных горных пород под источниками обводнения, скоплениями газов и других флюидов.Известен способ определения высо ты зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством, основанный на измерении горизонтальных сдвижений горных пород и скорости оседания слоев, В зависимости от соотно 70 Исследования показали, что явление связного оседания наблюдается в том случае, если величина оседания слоя на момент завершения активной стадии сдвижения не превысит критического значения: для слоев аргиллитов, алевролитов, глинистых и песчаноглинистых сланцев 1,20 м, слоев песчаников и конгломератов 0,30 м, слоев известняков 0,90 м. При более значительном оседании происходит качественное изменение в характере деформаций, необратимое изменение относительного расположения блоков, на которые разделяются при сдвижении слои,и в массиве на контактах блоков консервируются открытые трещины. Критическая величина оседания не зависит от прочностных свойств пород в весьма широком диапазоне. В массивах почти исключительно песчаников прослои аргиллитов, алевролитов, глинистых и песчаноглинистых сланцев мощнос- г щения измеренных параметров делается вывод о высоте зоны водопроводящих трещин 1 .Этот способ сложен в осуществлении, так как требует большого обьема буровых работ для измерения горизонтальных сдвижений горных пород.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения высоты зоны флюидопроводящих трещин в 25массиве осадочных горных пород, включающий измерение деформации слоевподработанной толщи горных породнад горной выработкой и сравнениеполученных величин с критическими. 30При этом измеряется кривизна слоевпород, превышение которой критического значения, как предполагается,приводит к образованию флюидопроводящих трещин 21 .35Однако известный способ не всегдадает достоверный результат, так какискривление слоев не всегда приводитк образованию флюидопроводящих трещин, например, в случае их выклинивания, и наоборот, в случае деформации растяжения слои не искривляются,а в то же время происходит образование флюидопроводящих трещин,Цель изобретения - повьппение достоверности получаемых результатов,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определения высоты зоны флюидопроводящихтрещин в массиве осадочных пород, 50включающему измерение деформациислоев подработанной толщи горныхпород над горной выработкой и сравнение полученных величин с критическими, измеряют величину оседания 55слоев горных пород, а высоту зоныфлюидопроводящих .трещин определяюткак расстояние от кровли выработки до ближайшего слоя пород, величина оседания которого не превьппает критическую.На чертеже представлен пример определения высоты зоны флюидопроводящих трещин.Найденные значения величин оседания слоев горных пород сравнивают с критическими значениями соответственно литологической принадлежности слоя, эта операция производится последовательно со всеми слоями горных пород вверх от выработанного пространства. Таким образом находится тот слой, величина оседания которого не превышает критическую, который и принимается за граничный слой зоны флюидопроводящих трещин, Расстояние от этого слоя до выработанного пространства равно высоте зоны флюидопроводящих трещин.Сущность способа определения высоты зоны флюидопроводящих трещин основана на установленных связях между деформациями слоистого массива горных пород и его трещинной проницаемостью. Границей эоны служит блиайщий к выработанному пространству слоИ горных пород, проницаемость которого в направлении нормали к напластованию равна естественной. В качестве граничных выступают те слои, оседание которых носит связный без образования трещин характер .5 10 тью менее 3 м нарушаются при сдвижении песчаниками и, следовательно,критическая величина их оседанияравна критической величине оседания слоев песчаников,Повышенную проницаемость приобретают те слои, величина оседаниякоторых превышает критическую. Всостав зоны водопроводящих и флюидопроводящих трещин входят поэтомуте области массива, где величинаоседания всех слоев горных породпревышает критическую, и которыепримыкают к выработанному пространству, Своего максимума высота1зоны достигает к моменту завершения активной стадии сдвижения массива горных пород. В качестве расчетных значений критических величиноседания могут быть приняты с учетом погрешностей измерений и фиксации завершения активной стадиисдвижения: для слоев аргиллитов,алевролитов, глинистых и песчаноглинистых сланцев, мощностью менее3 м в массивах песчаников, слоевпесчаников и конгломератов 0,35 м,слоев аргиллитов, алевролитов,глинистых и песчаноглинистых сланцев 1,30 м, слоев известняков 0,95 м,Способ определения высоты зоныфлюидопроводящих трещин реализуетсяследующим образом. Устанавливается геологический разрез толщи горных пород над выработанным пространством в том ее пункте, где требуется определить высоту зоны. Затем до начала сдвижения массива на участке разработки организуется наблюдательная сеть реперов, производятся наблюдения за их перемещением и устанавливает/ся величина их оседания под влиянием горных работ. Репера закладываются в слоях горных пород вблизи предполагаемой границы зоны флюидопроводящих трещин, В качестве пунктов заложения рекомендуется принимать слои пород, характеризующиеся максимальной величиной критического оседания. Если ставится цель выяснения возможности распространения флюидопроводящих трещинна всю мощность исследуемого интервала разреза толщи пород, репер устанавливается в кровле этого интерва. ла, например, на земной поверхности. Наблюдения за перемещением реперов 25 30 35 45 производятся периодически, что позволяет установить текущее значение вы 1 соты распространения флюидопроводящих трещин на любой заданный момент замера, либо одиндва раза в заключительный этап активной стадии сдвижения массива, что дает воэможность определить максимальное значение высоты зоны флюидопроводящих трещин. Затем выполняются операции,иллюстрируемые на чертеже,Строится литологическая колонка подработанной породной толщи в приведенном примере применения предлагаемого способа в конкретных условиях на литологической колонкеобозначены: алевролиты 1, аргиллиты 2, песчаники 3, выработанное пространство 4, репера 5 и рядом с ней, например, справа - две полуоси прямоугольной системы координат. Начало координат соответствует подошвенижнего слоя подработанной толщи,т.е. кровле выработанного пространства, Ось ординат ориентируется параллельно оси литологической колонки,Затем строится кривая фактическогооседания слоев горных пород Г в разрезе толщи, после чего напротив каждого слоя строится в системе координат прямоугольник критических деформаций О, примыкающий одной стороной к оси ординат - оси расстоянийот выработанного пространства и вытянутой вдоль оси абсцисс - оси оседаний породных, слоев в разрезе толщи. Соответствующие стороны прямоугольника равны мощности слоя наоси расстояний и критической величине оседания на оси оседаний. Положению границы зоны флюидопроводящихтрещин Е-Е отвечает ближайщая к выработанному пространству точка пересечения кривой Г и стороны прямоугольника критических деформаций Р.Ордината этой точки равна искомомупараметру - высоте зоны флюидопроводящих трещин Н-. За счет использования более надежного показателя условий формирования флюидопроводящих трещин, не зависящего существенно от методики определения и физико-механических свойств пород, достигается значительное повышение точности определения высоты эон флюидопроводящих трещин. Этого же эффекта удается добиться путем учета структурных особеннос