Способ определения удароопасности горных пород в массиве на стадии геологоразведки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 49378 9) 39 00 50 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ остоянном для каждог ениям УДАРООПАСН Е НА СТАДИ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯТИ ГОРНЫХ ПОРОД В МАССИВГЕОЛОГОРАЗВЕДКИ(57) Изобретение относит к горном оверноселу. Цель - повышение д и прогноза. Из керна, и э геологоразведочной ск отавливают серию образц браэце выбуривают отвер звлеченного важины, иэов. В каждом стие вдоль зом огорна, извлеченного из ной скважины, изгота разцов (кернов), в о выбуривают отверстия ив азвеерию з на гл Подго ко торых бину не менее 2/3 их высоты.ые образцы нагружают вустановке радиальным равто влек лическ и осе ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) А.П.Запрягаев, А,В.Исаев и Ю.Я.Иннин(56) Указания по определению меха нических свойств угля и горных по род, склонных к динамическим явле ниям. Л.: 1980, с.5"7.Авторское свидетельство СССР У 840354, кл, Е 21 С 39/00, 979,его оси. Производят циклическое нагружение образцов 1 кернов ) до разрушения стенок отверстия. Нагружение Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения потенциальной удароопасности мас сива горных пород,Цель изобретения - повышение достоверности определения, а также повышение информативности способа за счет определения критической глубины горных работ. водят радиальными и осевыми напр керна отношении их друг к другу.Для различных кернов серии изменяют это отношение от 1 О до 5 с единичным шагом. В каждом цикле нагруженил определяют отношение интегральных упругих деформаций к сумме упругих и не- упругих деформаций., При отношении деформаций менее 0,5 определяют отсутствие потенциальной удароопасности краевой зоны массива при данном и меньших отношениях напряжений, В противном случае определяют наличие потенциальной удароопасности для всех отношений напряжений. Затем измеряют предел прочности пород на одноосное сжатие , коэффициент структурного ослабления пород К, их плотность коэффициент концентрации напряжений в зонах повышенного горного давления Ки вычисляют критическую глубину, на которой наступает удароопасное состояние Н (К с Ко)/3 где К - коэффициент, равный 80 для гидростатического напряженного состояния и 65 для неравнокомпонентного. 1 э.п. ф-лы,об осуществляют следующим об 193782ымц цдгрузкдмц црц отношении ю)зикдющих рддцдльцых си осевых Ьнапряжений в пределах от 1 О до 5 наразличных керцдх серии Это отношение выдерживают постоянным в каждомобразце при изменении его с единичным шагом в других испьтываемых образцах данной рдз цо види ос ти породы. Н агру.жение кдждого керна производят цикли)чески. В каждом цикле поицтервальнонаращивают и снимают напряжения вкерце до нуля.11 ри этом цагру ку и рдз 10 грузку в различных циклах выполняют до интенсивного деформированияи разрушения стенок отверстия в керне.Для каждоПри ео: ранении этого отношения 13/13 у +13до момента интенсивного деформировдцця с разрушением стенок 25 отверстия не менее критического значения, равного 0,5 на всем ицтервдле видов цдиряжецного состояния, определяот наличие потенциальной удароопдсностц породы в краевой части 30 массивд в зоне мдксимума опорного давления, При отношении упругих и суммарных упруих и цеуцругих интегральных радиальных деформаций13/1 +1 н менее 0,5 дальнейшее опре - деление его прекращают и определяют крдевую зону массива, как цеуддрооцдсную для всех последующих вдов напряженного состояшя в массиве,имеющих 6 / , менее фиксировднцогс щзначенИя Г / 6 О в данном керце,При установленной потенциальной удароопасности пород осуществляютпрогноз критической глубины возникновения уддрооцдсного состояния Н.11 звлечецьй из геологоразведочнойскважины и обработанный по торцамкерн без снерлеция отверстия дополЦИТЕЛЬНО ИСЫТЫВДЮТ В УСЛОВИЯХ ОДНО Осцого нагруженя и оределяют цре предел прочности ца Одноосцое сжатие с;,-, Зд ген выполняют дндлиз состояния всего цзвлечеццсго керц цредстлящ О толщу порд сдцой рдзц иности с регистрациец интенсивности и Ориентации трещин, измеряют усср .лцеццый объемный вес породД РОЭУЛ татщ ДЦДЛИЗД тРЕИО- н,тости р;, чых р;зцовидцостей лов го цикла нагружецие - разгрузка определяют отношение упругих 13 к сумме упругих и цеупругих 13 тегральных радиальных деформаций стенок от перстня 13 /13+Ц, . род усредняют для единицы длины керна цо мощности толщи пород и опред ляют коэффициент структурного ослабления породы К в массиве, Проводт днализ наличия крупных геологических нарушений и предполагаемых технологических схем, вызывающих образэвацие зон повышенного горного давления и устанавливают коэффициент кэнцентрации напряжений К от влияния этих зон на нетронутый проведением выработок массив, При отсутствии зон повышенного горного давления коэффициент концентрации напряжений К, обуславливаемый проведением выработки, принимают равным 2, Устанавливают по структурным особенностям месторождения и предполагаемым технологическим схемам вид напряженного состояния массива и определяют критическую глубину горных работ, при которОВ наступает удароопасное состояние в краевой зоне вблизи выра- соток по формулеКй. КНКгде К - коэффициент, зависящий отнида напряженного состояния массива, и равный 80для гидростатического напря.женного состояния и 65 длянеравнокомпонентного;предел прочности породы наодноосное сжатие;К, - коэффициент структурного ослабления пород в массиве;плотность пород;К с - коэффициент концентрации напряжений в зонах повышенно го горного давления,Прогноз потенциальной удароопасности пород на стадии геологоразведочных работ базируется на экспериментально установленной зависимости их деформационных характеристик от вида напряженного состояния массива, определяемого соотношением между радиальными б и осевыми 6 напряР о жениямц, Соотношение между моделируемыми в керне радиальнымии осевыми 6, напряжениями в интервале От 1 О до 5 принято, исходя из необходимости определения потенциальной уддроопасности пород при тех же видах напряженного состояния, которыеимеют место в краевой зоне массивавблизи выработок М зоне максимумаоперного давления. Начиная с де ятикратцдга саатцашецця / с, способность породы к упругому дефармираванию и разрушению н динамической форме снижается, что обусланливает иные значения критериев удараопасности. При моделировании напряженного состояния в зоне максимума давления обеспечивается уточнение фактических деформацианцых характеристик различных разновидностей пород и сопоставление их с критериальными зн- чениями удароопасцого состояния.Критериальцое значение потенциальнойудароопасности массив , определяемоесоотношением между упругими 11 и сум.марцими упругими и цеуиругими Б ицнтегральцыми деформациями стенок отверстия в керце 11 /1 +Б я0,5,устаандео экспериментальна при исследовании процесса упругого и неупругого дефармиранаия ударсапэсных и неудароапас.них гарных парад пр,доведеции напряжений до разрушенияпороды.Прагцаэ критич"скй глубины ваз -никнанения удараэпдсцаго состоянияпород вблизи кацтура выработок црпразличцсм цапряжецам состоянии етронутого массива основывается наэксперимецтальа устааленных количественных зависимостях начала процесса неупругого деформирования стенок моделей скважин разного диаметра от соотношения между радиальнымиб и осевыми 6, напряжениями, т.е.от нида напряженага состояния. Данные занисимасти обуславливают вн.дение эмпирических коэффициегтон и определение критической глубины Н удроопаснага состояния па фактическойпрочности пород н массиве с учетомего трещицоватости и коэффициентаконцентрации напряжений,Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает испитание пород при объемном напряженном состоянии с соотцашеием радиальной и осевой нагрузок, соответствующим виру нацряженнога состояния в ок.рестцасти горных выработок и зонемаксимума опорного давления, Приэтом моделируются условия формирования удараапа нага состояния пород нглубине краеай эоны массива с изме.рением определяющего риэцака потецциапьнаи удараапасцасти пород - отношения упругих и палых деформаций, Кроме того, предла домыл сособ позаляет определи.ь критические мини".альные глубины проявления гарных ударов в зависимости ат нида напряженного состояния парад н массиве. формула изобретения 101. Способ определения удароопасцагти горнь.х пород н массиве на стадии геологоразведки, включающий нагружецие извлеченного иэ скнакины К с КоК,.1 Н 7 где К - каэффг циет, зависящий от нида цапрнже(ага состояния керна радиальцьпнц н осевыми нагрузками при различных соотношениях междуими, определение значений возникающих н породе радиальных и осевых напряжений, при которых происходит разр лиенце поверхности керна, и иэмерецце деформаций керна в процессе нагружеция, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения достоверности определения, нагружают серию керцон н которых предваритель 5ца ныбуринают отверстия по их оси,ца ружене каждого керна производятциклически да разрушения стенок отверстия при постоянном отношения радад; ага напряжеция к осевому и 30для различных нерцан серии изменяютэта отношение ат 1 О да 5 с единичнымшагом, н каждом цикле ндгружения определяют отношение интегральных упругих деформаций к сумме упругих и 35 неупругих деформаций, сравнивают значение отношения деформаций с критическим значением и по их соотнашеникопределяют удараапаснасть краевой зоны массива горцых пород.40Способ па п.1, а тл и ч а ющ и й с я тем, чта, с целью повышения информатиннас.ти способа за счетопределения критической глубины горных работ, дополнительно определяют 45предел прочности пород ца одноосноесжатие, коэфшициецт структурного ослабления пород в массиве, объЕмныйнес пород, коэффициент концентрациинапряжений в заа:; авышенцаго горсго давления и нид впряженного состояния массива, а критическую глубину Н, на катар й наступает удароопасное состояние, определяют поформуле551493782 Ко Корректор И.Муска Заказ 4080/34 Тираж 449 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород,. ул. Гагарина, 101 массива, и равный 80 длягидростатического напряженного состояния и 65 длянеравнокомпонентного;5Ь. - предел прочности породы наодноосное сжатие; Составитель К.ЛыковРедактор Ю.Середа Техред Мяндык коэффициент структурного олабления пород в массиве;плотность пород;коэффициент концентрациинапряжений в зонах повышенного горного давления.