Способ оценки геомеханического состояния массива соляных пород

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоцнапнстичвскикРеспублнк п 868515(22) Заявлено 17.07,75 (21) 2646484/18-25с присоединением заявки РЙ( 01 й 27/02 Гевударстввнныв квинтет СССР ва двлви нзоврвтеннй н отврытнйУральский филиал Всесоюзного научно-исслэдоватепьского,и проектного института галургии -= -(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА СОЛЯНЫХ ПОРОДИзобретение относится к физико-химическому анализу н предназначено для изучения состояния горных выработок по ве личине изменения полного электрического . сопрогивления горных пород.Известен способ определения геоме 3 ханического состояния массива горных пород, основанный на измерении потенциалов естественного геоэлектрнческого поля или электрического сопротивления горных пород нйдукпионным методом прн частоте электрического поля 20-200 кГп 13Однако распределение потенциалов есгественного геоэлектрнческого поля в горном массиве обусловлено не только геок метрическим состоянием но и строениемтЗ горного массива. Поэтому для массива со сложным горногеологнческнм строением этот способ неприменим, Область его при менения ограничена породами, изменение напряженно-деформнрованного состояния которых сопровождается появлением н раз,витием нарушений сплошностн в большом диапазоне механических нагрузок. 2Наибсйее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что определяют величины электросопротивле ния горных пород от контура выработки до эоны нетронутого массива, Огроят кри вую распределения электрического сопро тивления в исследуемой области (фиг. 1), по которой определяют величину эффектна ного сопротивления р ф Н в нетронутом мао сиве, минимальную величину эффективного сопротивления Ятп,(и расстояние от стевки вырабогки до участка пласта с ми нимальным значением эффективного сопро тивления Х,Затем вычи туэффввциеит концентрации напрюкений Кв . и поьМе, .значениям М и к,с помоиьюноьво рам мы (фиг. 2) устанавливают возмакность обрушения 2.Недостаток данного способа заключаю ся в том, что при определении коэффицвеата концентрации напрюкений сравнивают значения электрических сопротивлений горных пород, находящихся в разных об ластях: горного массива, на участкахР, и с 3 И. Однако горный массив характеризуется непостоянством состава и сложностью горногеологического строения, Изменчивость состава и строения горноеиго массива оказывает существенное влияние на величину элек.рического сопротивления горных пород. Поэтому величина отношениявобусловлена не толькоР и 4проявлением горного давления, но и изменчивостью горн огеологических условий 10 при удавлении от ображенной поверхности выработки вглубь горного массива. Отсюда определение величины концентрации напряжений К производится с погрешностямиКроме того, для определения параметров Я 7 Н Рщо и К необходимо проведение большого количества измерений. Так, например, при расстоянии от обнаженной поверхности выработки до зоны нетронутого массива,. равном 13 м, и до эоны с максимальными напряжениями, равном 3 м, для определения местоположениямипп с заданной точностью 15% необходимо про 13иевеети т 29 иемерений. Цель изобретения - повышение точнос" ти и снижение трудоемкости измерений.Поставленная цель достигается тем, что в кровле выработки производят измерение электрического сопротивления пород приконтурной зоны на низкой частотеэлектрического поля Яне превышающей 100 Гц. Затем при том же положении электропровод производят повторное изме 35рение электрического сопротивления навысокой (1-5 кГц) звуковой частоте электрического поля р вычисляют величиныотношений электрических сопротивлений,измеренных на этих частотах для каждой40 исследуемой точки кровлийЪ- и строятграфик распределения р Й от забоя горУн .ной выработки до зоны разрушения. Поаномальным отношениям в этом распределении определяют местоположение потенциально опасных участков кровли (фиг. 245 и 3). Для определения измерения геомеханического состояния пород на этих участках сравнивают ЯМ этих участков с величиной ЯМ в зоне обрушения.На фиг, 1 изображена кривая распреде/ 50 ления электрического сопротивления в ис, следуемой области; на фиг. 2 - номограмма по результатам статической обработки наблюдений за опасными проявлениями горного давления; на фиг. 3 - график мес тополбжеиия потенциально опасных участков кровли; на фиг, 4 - результаты изме 18 4рений электрического сопротивления породприконтурной зоны на низкой и высокойзвуковых частотах; на фиг, 5 и 6 - графики электрических свойств соляных породв области звуковых частот электрического поляПо оси ординат (фиг. 4) отложено отношение электрических сопротивлений горного массива при воздействии на него низкой и высокой звуковых частот электрического поля, а по оси абсцисс-расстояниеот фронта очистных работ. Как видно изграфика, величина электрического параметра в выработанном пространстве, где начинается массовое обрушение кровли выработок, значительно отличается от ихзначений вне его. Следовательно, по электрическому параметру 0 й можно производить оценку геомеханического состояниягорного массива, которая значительно снижает трудоемкость измерений, так как отпадает необходимость в определении кривой распределения кажущегося сопротивления от контура вырабогки до эоны нетронутого массива.Величинахарактеризует геомеханическое состояние до проявлений горногодавления, а Р - на момент измеренияЭто следует из экспериментально установленных электрических свойств соляных пород в области звуковых частот электрического поля (фиг, 5 и 6), В области низких звуковых частот электрическое сопротивление соляной породы зависит как отее состава, так и от величины приложенной к ней механической нагрузки, а в области высоких звуковых частот элекгрическое сопротивление, сохраняя способность реагировать на состав пород, прак-,тически не изменяется при приложениимеханической нагрузки и ее увеличении.Следовательно, величина ЯМ характеризует относительное изменение геомехани,ческого состояния пород, обусловленноепроявлениями горного давления,Возможность определения происходящего вследствие проявлений горного давления изменения электрического сопротивления горных пород при неизменном положении электродов исключает погрешности, обусловленные непостоянством состава и сложностью горногеологического строения горного массива,Предлагаемый способ позволяет использовать его как экспресс-метод дляконтроля состояния пород кровли горныхвыработок, что дает возможность решать.2. бояки, и адоя горной ФиаЗ ален ие ти, например, уточнять места для крепления в незакрепленных горных выработках, устанавливать влияние взрывных работ на устойчивость горных конструкций, своевре менно оценивать наступление опасного ссь стояния в незакрепленных горных выработках,изобретения10 1. Способ оценки геомеханического состояния массива соляных пород, заключаю щийся в том, что измеряют электросопротивления в разных зонах массива и срав нивают отношения измеренных величин, 15 отличающийся тем,что,сце 18лью повышения точности и снижения трудоемкости оценки, измеряют электросопротивление на высокой и низкой частотахв исследуемой зоне и зоне обрушения.2. Способ по п. 1, о т л и чющ и й с я тем, что измеряют электросопротивления на частоте не более 100 Гци на частоте в диапазоне 1-5 кГц.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Тарасов Б. Г, и Дырдин В, В. Рудничная геоэлектроника. М. 1970, с. 49;2 Методические указания по оценкенапряженного состояния угля и пород электромеханическим методом, ВНИМИ, 1,1974, с, 29 (прототип).868515 Ь 0 еи 80 200 фи. + У - 10 Ою 7 Уойм 12 У 7037 Составитель М, Кривенкоактор Т. Мермелштайн Техред С,Мигунова Корректор У. Поно о Заказ 831 9 ал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государст по,;елам изоб 3035, Москва, Ж