Способ оценки удароопасности массива горных пород

(51)5 Е 211 5 0 ЕНИ ИЗОБРТЕЛЬСТВУ АНИ АВТОРСКОМУ С к 111) ;,ф д 1 "РэМжМЙЗЩ 1 или более базового, оотношении -1 ш 7 макс+0,304 массив удароопасности, при акс+0,042Ш и при макс +0.0 2 категори+0,071 ими минимал име зоны с дисками, ю 11.толщину,Известен способ оппасности массива горныщий бурение шнуратермическим его расши сится к го 1)ной проно к оценке ударооных пород, которую предотвращения горределения удароох пород, включаюс последующим рением, определеа шпура до сечения ом, минимальной и ОО ние расстояния от начал с максимальным размер максимальной скорости в этом сечении и опреде ным данным величины и мальных напряжений в мНедостатком извест ется необходимость опр расширения шпура ление по получен- положения максиассиве,ого способа явля- деления напряжеОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Московский горный институт(56) Указания по безопасному ведению горных работ на Хибинских апатито-нефелиновых месторождениях, склонных к горнымударам, ГоН Кф АН СССР, 1984, 52 с,Авторское свидетельство СССР1 ч. 1596110, кл. Е 21 Р 5/00, 1989,(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УДАРООПАСНОСТИМАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД(57) Использование; горнодобывающая промышленность, разработка и контроль выбросоопасных месторождений полезныхископаемых. Сущность изобретения: в. удароопасном массиве горных пород бурятшпур (Ш) с отбором керна и последующимрасширением Ш, затем измеряют базовыйдиаметр Ш на глубине. равной расстояниюот основания керна до зоны его дискования,Изобретение отномышленности, а именпасности массива горнеобходимо знать дляных ударов.Известен способ оценки удароопасности массива горных пород, основанный на отборе керна из контрольных шпуров и измерении длины от основания керна до зоны с дисками, имеющими минимальную толщину, и общей длины зоны дискования керна.Недостатками этого способа является необходимость отбора керна иэ всех контрольных шпуров. и сложность определения Далее в исследуемом массиве бурят контрольные Ш и после термического расширения определяют длину участка. имеющего диаметр, равный или более базового, и расстояние от устья Ш до сечения с максимальным размером поперечного сечения. Удароопасность массива оценивают по соотношению длины участка Ш, имеющего диаметр, равный0,1991 макс +0,0971 макс+0,304 массив отно.а2сят ккатегории удароопасности и при120,12 макс +О 07 макс+0,042 - к Кате- -шгории удароопасности, где- длина участка И шпураимеющего диаметр, равный или бо- ( лее базового диаметра; Ьв - длина шпура;Ьикс - длина участка шпура от его начала до диаметра с максимальным размером. 2 табл,ний по всей длине шпура с заданным шагом,что снижает оперативность оценки удароопасности массива,Цель изобретения - повышение оперативности оценки удароопасности массива 5горных пород.Поставленная цель достигается тем, чтопри способе, включающем бурение шпура вмассиве с последующим его термическим расширением, измерение диаметра шпура по 10его длине и определение расстояния от устья шпура до сечения с максимальным размером поперечного сечения, бурят шпур вудароопасной зоне с отбором керна, начиная от устья шпура, измеряют базовый диаметр шпура на глубине, равной расстоянию.от основания керна до зоны его дискования,затем бурят контрольные шпуры в исследуемый массив и после термического расширения определяют длину участка, имеющего 20диаметр, равный или более базового, послечего оценивают удароопасность массива посоотношению указанного участка к длинешпура и при соотношении251 г1 ш0,1991-макс +0,0971 макс+0,304 относят массив к 1 категории удароопэсности; 30при 0,121 макс +0,071 макс+0,042-2 10,1991-макс +О 0971-макс+О 3042массив относят к 11 категории удароопасности и при 35-О, 1 2 1-макс +О 071 макс+О, 042 -1 21-шк 1 И категори удароопасности,где 1. - длина участка шпура, имеющего диаметр, равный или более базового диаметра;1.ш - длина шпура;1 макс - длина участка шпура от его начала до диаметра с максимальным размером.Способ оценки удароопасности массива горных пород заключается в следующем.На каждом месторождении в удароопаснойзоне иэ выработки перпендикулярно ее осив массиве бурят шпур с отбором керна, начиная от устья, Оптимальная длина шпура 50равна ширине выработки, поскольку концентрация напряжений в приконтурноммассиве выработки значительно снижаетсяна глубине, равной ширине выработки, и,следовательно, эта зона являетсянаиболее 55удароопасной, Затем измеряют длину керна от основания его до зоны дискованиякерна, Далее горную породу в этом шпуренагревают посредством, например, электронагревателя в течение заданного интервала времени до ее разрушения, В результате этого в шпуре образуется полость с размерами поперечных сечений, пропорциональными напряжениям, действующим в этих сечениях. Измеряют диаметр расширенного шпура на глубине, равной расстоянию от основания керна из этого шпура до зоны его дискования. Этот диаметр является. базовым для данного месторождения горных пород, Затем в исследуемых участках массива горных пород бурят контрольные шпуры с диаметром, равным диаметру первого шпура. Длина контрольных шпуров (1 ш) равна ширине выработки в исследуемой части массива. После этого горную породу в контрольных шпурах нагревают термическим способом с параметрами теплового воздействия такими же, как и в первом шпуре, Далее измеряют расстояние (1 макс) от начала контрольного шпура до его сечения с максимальным размером и длину участка (1 ) в контрольном шпуре, имеющего в поперечном сечении диаметр, равный или более базового диаметра,В результате экспериментальных исследований отношения длины участка шпура, имеющего в поперечном сечении диаметр, равный или более базового, к ширине выработки от длины участка шпура от его начала до сечения с максимальным размером зоны термического разрушения в массивах горных пород, имеющих различные категории удароопасности, и математической обработки этих данных получены зависимости для подразделения массивов горных пород на три категории удароопасности, При соотношении0 1991 макс +1 2 1.ш+ 0,0971 макс+0,304 относят массив к 1 категории удароопасности; при 0,121 макс +2 + 0,07 Ьчакс + 0,042-0,1991-макс+ + 0,0971 макс + 0,304 массив относят к 111 категории удароопасности и при20,121-макс + 0,071 макс+ 0,042 - к 111 категории удароопасности,где 1 - длина участка шпура, имеющего диаметр, равный или более базового диаметра;1 ш - длина шпура;1 макс - длина участка шпураот его начала до диаметра с максимальным размером,В зависимости от категории удароопэсности массива выбирают способы предотвращения горных ударов.П р и м е р, На руднике иэ буроподсечного штрека пробурен шпур диаметром 59мм с последующим отбором керна, Длина шпура равна ширине выработки и составляет 3,4 м, Длина керна иэ этого шпура от основания до зоны его дискования равна 0,4 м, Затем породу в шпуре нагревают посредством нагревателей ТЭН 200 Д 16/2,5 Т 220, расположенных по длине шпура. Общий нагрев породы в шпуре необходимо осуществлять в течение 20 мин, После нагрева измеряют диаметр поперечного сечения этого шпура на расстоянии 0,4 м от начала шпура, Этот диаметр принят эа базовый для месторождения и равен 65 мм. Далее производят оценку удароопасности массива в трех выработках (1 - 3). В каждой из этих выработок перфоратором пробуривают контрольный шпур диаметром 59 мм, длина каждого шпура ( ш) равна ширине выработки. После этого породу в контрольных шпурах нагревают посредством нагревателей ТЭН 200 Д 16/2,5 Т 220 в течение 20 мин. После нагрева в каждом контрольном шпуре измеряют расстояние от начала шпура до его сечения с максимальным размером (1 макс) и длину участка шпура(.), имеющего диаметр поперечного сечения, равный или более базового..Данные измерений сведены в табл. 1, Затем определяют отношение длины участка шпура, имеющего в поперечном сечении диаметр, равный или более базового, к длине шпура и величины квадратных зависимостей для граничных условий между первой - вторси и второй - третьей категориями удароопасности массива при измеренных расстояниях от начала шпура до сечения с максимальным размером,Результаты вычислений приведены в табл. 2.После этого проверяют выполнение условий удароопасности массива последовательно для первой, второй и третьей категорий. Массив выработки 1 относится к второй категории удароопасности, так как 0,0890,2070,375; массив выработки 2 относится к третьей категории удароопасности, так как 0,157. 0,232; массив выработки 3 относится к первой категории удароопасности, так как 0,4140,351,Таким образом, способ позволяет сократить количество измерений размеров поперечных сечений в шпуре и тем самым повысить оперативность оценки удароопасности массива горных пород, Время определения удароопасности массива составляет около 1 ч, Время определения категории удароопасности массива методом дискова ния керна, взятого в качестве аналога, составляет около 6 ч, а методом, взятым в качестве прототипа, - не менее 2 ч. Таким образом, время определения категории удароопасности сокращается не менее, чем в 2 10 раза.Формула изобретения Способ оценки удароопасности массива горных пород, включающий бурение 15 шпура в массиве с последующим его термическим расширением, измерение диаметра шпура по его длине и определение расстояния от устья шпура до сечения с максимальным размером поперечного сечения. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияоперативности оценки, шпур бурят в удароопасной зоне с отбором керна, начиная с устья шпура, измеряют базовый диаметр шпура на глубине, равной расстоянию от 25 основания керна до зоны его дискования,затем бурят контрольные шпуры в исследуемый массив и после термического расширения определяют длину участка, имеющего диаметр, равный или более базового, после 30 чего оценивают удароопасность массива посоотношению указанного участка к длине шпура и при соотношенииг0 199-макс +0,097 макс+0.30435относят массив ккатегории удароопасности,при 0,12 макс +0,07 макс+0,042г0,199 макс +0,097 макс+0,304массив относят ко 1 категории удароопасности и при0,12-макс +О 07 макс+0,042г-шк 1 категории удароопасности,где- длина участка шпура, имеющего диаметр, равный или более базового диаметра;50ш - длина шпура;макс - длина участка шпура от его начала до диаметра с максимальным размером.1745968 Таблица 1 Таблица 2 ПоказателиВы аботка Отношение длины участка шпура, имеющегов поперечном сечении диаметр, равный илиболее базового, к длине шпура О шГраничное условие между первой - второй категорией ууароопасности массива0,199 1-макс + 0,097 1-макс,:+ 0,304Граничное условие между второй - третей категорией дароопасности массива0,12 .макс + 0,07 1 макс + 0,042 0,207 0,157 0,414 0,375 0,7 0,351 0,089 0,232 0,07 Составитель А.ТрушкинТехред М.Моргентал Корректор 4.0 сауленко Редактор Н,Тупица Заказ 2375 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5