Способ прогноза удароопасности массива горных пород

(56) Указанная по безоных работ на Хибинсквых месторождениях,ударам, Апатиты-КирГОИ КФАН СССР, 198Авторское свидетеЛВ 1104270, кл. Е 21 С объединениеасному ведению горх апатито-нефелиносклонных к горным овск, ПО "Апатит",5.льство ССС39/00, 1984(54) СПОСОБ ПРОГНО СТИ МАССИВА ГОРН (57) Изобретение отно и может быть использ наиболее напряженны сива пород вокруг гор ности этих НУ вглубь лении направления де понент тензора напря за удароопасности. повышение надежнос пени удароопасности ного скачка измене электромагнитной эми ЗА УДАРООПАСНОЫХ ПОРОДсится к горному делу овано при выявлении х участков (НУ) масных выработок, мощвыработок, опредействия главных комжений(КТН) и прогноЦель иэобретения - ти определения степутем учета мгновенния интенсивности ссии (ЭМЭ) при возГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при выявлении наиболее напряженных участков массива пород вокруг горных выработок, мощности этих участков вглубь выработок, определении направления действия главных комподействии промышленных помех и точности определения параметров ЭМЭ. Для этого измеритель с приемными антеннами перемещают вдоль выработки и производят измерение интенсивности ЭМЭ одновременно одинаково соориентированными, подключенными в противофазе двумя антеннами при различной базе между ними в наиболее НУ массива. Зти НУ определяют путем сравнения интенсивности нормального поля ЭМЭ с полученными данными интен- Я сивности ЭМЭ вдоль выработки и при превышении этих значений ЗМЗ интенсивности нормального поля ЭМЭ их относят к наиболее НУ, Устанавливают в наиболее НУ зависимость интенсивности ЭМЭ от базы регистрации и определяют граничные значения интенсивности ЭМЭ с учетом этих зависимостей и величины и направления действия КТН, При сравнении полученных в массиве пород интенсивностей ЭМЭ с гра- И ничными устанавливают мощность наиболее НУ и его местоположение. Степень СЛ удароопасности пласта устанавливают в за- ) висимости от интенсивности ЭМЭ, градиен- (Я та интенсивности, направления действия главной КТН уровня нормального поля ЭМЭ, глубины максимума интенсивности и диаметра выработки. 2 ил.вай нент тензора напряжений и прогноза удароопасности.Цель изобретения - повышение надежности определения степени удароопасности путем учета мгновенного скачка изменения интенсивности электромагнитной эмиссии (ЭМЭ) при воздействии промыш 1654595ленных помех и точности определения параметров ЭМЭ,На фиг, 1 приведена схема проведения измерений магнитной составляющей ЭМЭ зондом с ферритовыми антеннами (а-г) и зондом с рамочными антеннами (д-ж); на фиг, 2 - номограммы определения степени удароопасности пород.На фиг, 1 поясняется проведение измерений поперечной составляющей интенсивности электромагнитной эмиссии р кроме того, р и 1 р соответственно угол поворота зонда и значение соответствующей этому углу интенсивности электромагнитной эмиссии; умакс и сии соответственно угол поворота зонда до получения макси- МдЛЬНОГО 1 умакс И МИНИМаЛЬНОГОфмин ЭНачений интенсивности электромагнитной эмиссии; сг,.с - направление действия главных компонент тензора напряжениЙ в плоскости вращения магнитной антенны;1 - база между антеннами.На фиг. 2 Ь - глубина регистрации, Прав глубина зоны разрушенных пород; Ьмакс - гл)бина максимума интенсивности электромагнитной эмиссии; 1 - длина эоны повышенных напряжений.Способ осуществляется следующим образом,Ппоизводят регистрацию интенсивности электромагнитной эмиссии по профилю с шагом Х = 2 м при базе 1 = 1 м. Оси ферритовых антенн сориентированы вдоль выработки так, чтобы в точках наблюдения регистрировать суммарную электромагнитную эмиссию со всех направлений, перпендикулярных оси выработки. Положение антенн Относительно стенок выработки ео всех точках (фиг, 1 а) ссхраняют на одном уровне(е средней части выработки по высоте и ча одинаковом расстоянии от ее бортов). Если выработкой вскрыты литологически однотипные породы, то уровень нормального поля рассчитывают по всем точкам прсфиля (пикетам) по формулеи1 ок -Х 1/и,=1где и - число пикетов.Показания 1 с которые отличаются от 1 ок более чем в 2,5 раза, отбрасывают как аномальные при уровне вероятности 3= 0,1, Производя- повторное вычисление 1 ок по значениям оставшихся 1 и полученное значение принимается за уровень нормального фона в выработке. В случае, если выработкой вскрывается ряд разнотипных пород, то расчет нормального о фона проводят по наименее хрупким их разновидностям. После оценки 1 о определяют участки5 10 15 20 25 30 35 40 5 и,: /Си)/+ О )щПри воэможности визуального определения направления действий максимальных напряжений по внешним признакам удароопасности профилирование проводится сразу в плоскости наибольших напряжений на контуре выработки,В качестве регистратора можно использовать счетчики числа событий (регистрируют огибающие сигналов от событий). счетчики числа осциляций (регистрируют число превышений амплитуды сигнала над порогом срабатывания регистратора и измерителя напряженности поля).На участках, где 1 макс2 1 о, производятся глубинные исследования распределения источников ЭМЭ их интенсивности и по профилю выработки, в которых макс2 О, и на этих участках проводят повторные измерения 1. В случае, если эти значения отличаются от первоначальных замеров не более, чем на 10, на указанных участках профиля производят дальнейшие измерения, Если значения отличаются более, чем на 10.;ь от первоначальных, то процесс измерения повторяется в укаэанной последовательности до получения погрешности не более 10.Затем в укаэанных точках профиля поворачивают антенны на угол л/2 (фиг. 1 б) и вращают их вокруг оси Х. Производят измерения поперечной составляющей 1 р до получения максимального значения 1 р = 1 рмакс с шагом Ь р = 30. Вертикальному положению осей антенн отвечает наибольшая чув ствительность к источникам поля, расположенным в горизонтальной плоскости, По максимальной амплитуде поперечной составляющей интенсивности электромагнитной эмиссии 1 у = 1 умакс находят УГОЛ )уэмакс а по минимальной амплитуде у = 1 рмакс - угол рмии. которые отличаются между собой на угол л/2. Участки наибольших напряжений на контуре выработки определяются геометрически по пересечению с ним линии, проходящей от оси профиля измерений Х под углом уъакс. а в плоскости, наклоненной под углом рми), действуют инварианты глав- НЫХ НаПряжЕНИй Гтмакс (ФИГ, 1 З),Используя рамочные антенны, первый профиль проводят при ориентировке их перпендикулярно оси Х (фиг. 1 д), магнитный момент направлен по оси Х. В аномальных точках определяют умакс и умин макс и мин (фиг. 1 е). Наиболее напряженными считают те участки, где наибольшего значения достигает полная интенсивность ЭМЭ, рассчитываемая по формулеамплитуды. Для этого зонд располагаетсяна контуре выработки на участке наибольших напряжений с ориентировкой магнитного момента в плоскости, перпендикулярной направлению оси выработки(фиг, 1 в, ж),производятся измерения интенсивностиЭМЭ при различной базе и чувствительности регистратора.Для прогноза удароопасности можноиспользовать зависимость интенсивностиэлектромагнитной эмиссии от напряженного состояния(д) и номограмму, аналогичную номограмме для определения категории удароопасности методом дискованиякерна, на горизонтальной оси которой отЬмакс р.п,клады вается , а по вертикальбеырной Убвыр (фиг. 2),Определение категории удароопасности производится в следующей последовательности.По результатам шахтных измеренийДрассчитывается и строится зависимостьЭЬс( ). С этой зависимости по шкале Ь снис 3 Ьмается Ьмакс и 1. Рассчитывается 1/беыр, точка с полученными координатами выноситсяна номограммуфиг. 26.В укаэанном случае координаты точки 1макс Ьр.п.22%; Удвыр = 230 , Чем вышеОвыранизотропия напряжений, тем выше вероятность горного удара(или другого проявления горного давления) и интенсивнееразрушение выработки. Левая часть номограммы учитывает анизотропию.Из точки 1 параллельно границам номограммы в осях /сеыропускаЛмакс Ьр.п.беырются до оси Усеыр, далее поднимаются влевой части номограммы (как показанострелкой) до полученного при измеренииЭначЕния рмакс/рмин (ось ъакс/рмин нафиг. 26 не проградуирована - градуируетсясопоставлением предлагаемого способа сбазовыми конкретно для каждого месторождения).Далее из полученной точки 2 опускаютперпендикуляр на ось 1/сеыр. Полученнаяточка пересечения характеризует удароопасность выработки в зависимости от того,в зоне какой категории она находится,Характерная номограмма для пород Хибинских месторождений показана на фиг,26. При ориентировке зонда во время глубинных исследований (фиг, 1 г) регистрация производится в двух точках расположения антенн, в этом случае более сильная зависимость глубины регистрации от базы,Способ регистрации интенсивности 5 ЭМЭ с противофазным подключением антенн может быть применен при прогнозе удароопасности методом акустической эмиссии. В этом случае в противофазе подключаются сейсмодатчики, чем достигается 10 подавление помех и изменение глубины регистрации при изменении базы.Формула изобретения Способ прогноза удароопасности массива горных пород, включающий измерение 15 интенсивности электромагнитной эмиссии(ЭМЭ) пород при перемещении измерителя с приемной антенной вдоль выработки. определение уровня нормального поля ЭМЭ в выработке, выделение участков массива. в 20 которых интенсивность ЭМЭ превышает интенсивность ЭМЭ нормального поля, отнесение к наиболее напряженным участкам, где интенсивность ЭМЭ достигает максимальных значений, определение на этих 25 участках улов регистрации максимальной иминимальной величин поперечной составляющей интенсивности ЭМЭ. определение по направлению минимального угла интенсивности ЭМЭ направления действия глав ной компоненты тензора напряжений,определение степени удароопасности в зависимости от интенсивности ЭМЭ, градиента интенсивности направления действия главной компоненты тензора напряжений 35 уровня нормального поля ЭМЭ, глубинымаксимума интенсивности и диаметра выработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности определения степени удароопасности путем учета мгновен ного скачка изменения интенсивности ЭМЭпри воздействии промышленных помех и гочности определения параметров ЭМЭ, измерение интенсивности ЭМЭ производят одновременно одинаковосоориентирован ными подключенными в противофазе двумяантеннами при различной базе между ними в наиболее напряженных участках массива, устанавливают зависимость интенсивности ЭМЭ от базы регистрации и определяют 0 граничные значения интенсивности ЭМЭ сучетом этих зависимостей. и величины и направления действия главной компоненты тензора напряжений, а при сравнении полученных в массиве горных пород интенсив ностей ЭМЭ с граничными значениямиустанавливают мощность наиболее напряженного участка и его местоположение относительно контура выработки.1654595 оста вител ь Г. В асючковаехред М,Моргентал Корректор Л.Бескид Редактор И.Шулла изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 каз 1941 Тираж 294 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5