Способ оценки уровня напряженного состояния массива горных пород и прогноза его удароопасности

.Ы 1671896 А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОааай к горнои происпользовано удароопасных щихся В сложвиях.шение надежсти и оценки ния путем уче- трещиноватозультаты ази ема располо(71) Сибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела(56) Авторское свидетельство СССРМ 1186798, кл. Е 21 С 39/00. 1985,Авторское свидетельство СССРМ 1585536, кл. Е 21 Г 5/00, 1986.(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УРОВНЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРН ЫХ ПОРОД И ПРОГНОЗА ЕГОУДАРООПАСНОСТИ(57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использованопри ведении горных работ на удароопасныхпластах и пластах, находящихся в сложныхгорно-геологических условиях. Цель изобретения - повышение надежности прогноза Изобретение относится мышленности и может быть при ведении горных работ на пластах и на пластах, находя ных горно-геологических услоЦель изобретения - павы ности прогноза удароопасно уровня напряженного состоя та направления образования сти массива.На фиг, 1 изобр ы ре мутальных зондиров и с 5 Е 21 Е 5/00, Е 21 С 39/ удароопасности и оценки уровня напряженного состояния путем учета направления образования трещиноватости массива. Определяют направление действия и уровень напряжений (Н) методом азимутального зондирования в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, Затем измеряют злектросопротивления (ЭС) вне зоны и в зоне влияния выработки и в направлении действия максимальных сжимающих Н. Устанавливают зависимость изменения ЭС с возрастанием нагрузки и для пород, обладающих уменьшением ЭС с возрастанием нагрузки, разность ЭС устанавливают между последующим и первоначальным ЭС, а для пород, обладающих увеличением ЭС с возрастанием нагрузки, разность ЭС устанав- ) ливают между первоначальным и последующим ЭС. Определяют уровень изменения Н по приведенным формулам и производят оценку состояния массива сравнением уровня изменения Н с критериальными значениями, 1 э.п. ф-лы, 4 ил. жения измерительных ММ и генераторных АВ электродов; нафиг. 2 - проекция по простиранию месторождения с результатами электрометрических наблюдений после выполнения операций очистного цикла; на фиг. 3 - значения параметра напряженности после массового взрыва с размерами зон разгрузки и пригруэки; на фиг. 4 - результаты сопоставительных измерений по каротажу в скважине и зондирований в приэабойной части со схемой расположения выработки относительно главных напряжений.Способ осуществляют следующим образом,Посредством аэимутальных подземных электрических зондирований, выполненных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, по стенке, кровле, забою или почве выработки определяют ориентировку 1 и угол наклона главных напряжений к горизонту 2 на построенных по значениям измерений полярным диаграммам (фиг, 1),Измерения в каждой плоскости производят в различных направлениях 3, например, через 45 с центром расположения измерительных электродов в одной точке. Угол поворота определяется необходимой детальностью исследований. Выполненные наблюдения представляют в масштабе в виде отрезков на осях полярнои диаграммы всоответствии с направлением измерения Омакс . В полученной фигуре малая или боль 5 10 15 20 шая ось эллипса в зависимости от свойств горных пород соответствует максимальным или минимальным напряжениям в данной плоскости, Эатем, если исследования выполнены в зоне влияния очистных работ, с 25 учетом ориентировки омакс выбирают профиль и центры зондирований таким образом, чтобы в результате измерений получалась единая картина. позволяющая следить за перемещением зоны опорного 30давления от фронта очистных работ. Такие наблюдения выполняются по профилю 4 (фиг. 2), а электроды располагают вкрест простирания рудного тела по направлению действия максимальных нагрузок. Первый 35 замер по профилю 4 обозначается через р 1, считается замером исходного напряженного состояния 5 и является базовым. После проведения работ очистного цикла по образованию подсечки 6, отрезной щели 7 или 40 после массового взрыва замер повторяется (р 1, где = 2,3 и т,д,) в тех же самых пунктах 8 измерения по профилю 4. Результаты измеренных значений после образования отрезной щели представлены кривой 9 ла фиг. 45 2, а после массового взрыва очистного блока - кривой 10. Разность измеренных значений в соответствующих точках кривых 5, отнесенных к первоначально измеренной величине кривой 5, представлена параметром напряженности К = Лр/р 1 (фиг. 3, кри. вая 11). Положительные значения в данномслучае соответствуют разгруженному массиву, а отрицательные - пригруженному и являются следствием проявления горного давления, Наблюдения вне зоны влияния очистных работ показывают, что ориентировка главных напряжений близка к простиранию месторождения 2 (фиг. 4). По результатам каротажа (кривая 13) очевидно, что минимальные значения р наблюдаются на глубине 3,5 м. а краевая часть сильно трещиновата. При этом кривая 13 имеет пилообразный характер изменения значений ру обнажения. По результатам зондирований (кривая 14) минимальные значения расположены в районе 1,5 м от забоя. Несмотря на расслоение массива в одном направлении (результаты каротажа 13) расслаиваемые элементы воспринимают и несут огромные опорные нагрузки в другом направлении 14. При этом измеренные значения р отличаются на порядок и более,Измерение электросопротивления в массиве выполняют в направлении действия максимальных главных сжимающих напряжений, Для пород, обладающих уменьшением электросопротивления с возрастанием нагрузки, изменение уровня напряженного состояния определяют по разности измеренных значений, отнесенных к первоначально измеренной величине, по формулеЯ 11 - ргде р 1 - значения первоначального замера:Д - значения второго и последующих замеров.Значения К.п/0,05/ соответствуют границе влияния производственных процессов, участок массива пригружен при /0,05/К,п - 1, участок массива разгружен при /0,05/Кц 1 1000, участок массива удароопасен при 0,97Кц- 1, участок угрожаем по горным ударам при 0,93К 1,пЬ == 0,97, потеря устойчивости части массива при К,п20, массив разрушен при К 1,1 1 150.Для пород, обладающих свойствами возрастания значений электросопротивления с увеличением нагрузки, сопоставительную разность измеренных величин определяют по формулее:ЛРпри этом массив пригружен в интервале /0,05/ Кп 1, участок удароопасен при значениях 0,97 Кп 1, участок угрожаем по горнымударамвинтервале 0,93 Кп 0,97, границе влияния очистных работ соответствуют значения Кп/0,05/, Кп 20 - потеря устойчивости массива, Кп150 - массив разрушен.Формула изобретения 1, Способ оценки уровня напряженногосостояния массива горных пород и прогноза его удароопасности, включающий определение направления действия напряжений иуровня напряженного состояния массива, измерение электросопротивления горных пород вне зоны и в зоне влияния выработки при изменении нагрузки на массив, определение разности полученных значений электросопротивлений и отношений этой разности к первоначально измеренной величине электросопротивления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности прогноза удароопасности и оценки уровня напряженного состояния массива путем учета направления образования трещиноватости массива, измерение электросопротивления в массиве производят в направлении действия максимальных главных сжимающих напряжений, устанавливают зависимость изменения электро- сопротивления с возрастанием нагрузки на массив и для пород, обладающих уменьшением электросопротивления с возрастанием нагрузки, разность электросопротивлений устанавливают между последующим и первоначальным значениями величин электросопротивлений, а для пород, обладающих увеличением электросопротивления с возрастанием нагрузки, разность электросопротивлений устанавливают между первоначальным и последующим значениями величин электросопротивлений, при этом изменение уровня напряженного состояния определяют по формулам, =-"ф,к и - .л-,5 где Кь Кя - изменение уровня напряженногосостояния массива для пород с уменьшением электросопротивления с возрастанием нагрузки и для пород с увеличением электросопротивления с возрастанием нагрузки 10 соответственно:/7 - значение первоначального замераэлектросопротивления;Д - значение второго и последующихзамеров электросопротивлений,15 и при Кц/0,05/ имеет место влияниепроизводственных процессов очистных работ, при /0,05/Кц- 1 - массив пригружен, при /0,05/Кц1000 - массив 20разгружен, при 0,93 К,п-0,97 - массив О угрожаем по горным ударам, при 0,97 К л-1 - массив удароопасен, при К,п МО - массив теряет устойчивость и при К 1,л 150 - массив разрушен. 25 2. Способпоп.1,отличающийсятем, что для определения направления главных максимальных напряжений производят азимутальное подземное электрическое ЗОзондирование массива в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и строят по этим замерам полярные диаграммы.,р -1 Расстояние 0 ЮООО о ЙИ Составитель Г.ВасючковаРедактор С.Пекарь Техред М.Моргентал Корректор С,Шевку каз 2813 Тираж 281 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 10ранщы Яршеноя Фиг.дасстояное ат устья скдФГФ 0