Способ определения степени удароопасности массива горных пород

(51)5 Е 21 С 39/ ГОСУДдР СТ ВЕ ННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯМ ЗС)БРЕТ ЛЬСТВУ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Кузбасский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1276829, кл. Е 21 С 39/00, 1986Авторское свидетельство СССРМ 1452983, кл. Е 21 С 39/00, 1987,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИУДАРООПАСНОСТИ МАССИВА ГОРНЫХПОРОД(57) Изобретение относится к горному делу,в частности к способам определения степени удароспасности массива горных пород,основанным на регистрации и измерениипараметров электромагнитной эмиссии.Цель изобретения - повышение точности и Изобретение относится к горному делу, в частности к способам определения степени удароопасности массива горных пород, основанным на регистрации и измерении параметров электромагнитной эмиссии.Цель изобретения - повышение точности и достоверности.На фиг. 1 показаны схемы фотоэмиссионных измерений (а - с поверхности выработок, б - с поверхности скважины); на фиг.2 - схема измерений фотоэмиссии с поверхностей выработок и скважин; на фиг, 3 - соотношение параметров, необходимых для оценки степени ударсопасности приконтурнсй зоны массива горных пород одиночной выработки; на фиг, 4 - номограммы для оценки степени удароопасности. достоверности. Для этого измеряют параметры фотонной эмиссии в ультрафиолетовом диапазоне и определяют опасные категории массива. Параметры фотонной эмиссии измеряют с поверхности выработки и находят опасный участок с повышенным напряжением. Измеряют параметры фотонной эмиссии единицы площади поверхности опасного участка, При значениях. меньших критериальных, в центре опасного участка бурят скважину, измеря)от параметры фотонной эмиссии по длине скважины с максимальным напряжением. Измеряют параметры фотонной эмиссии с единицы площади поверхности скважины и составляют номограмму критериальных значений фо. тонной. эмиссии горных пород. По соединяемой номограмме определяют степень удароопасности исследуемого участка массива горных пород. 4 ил,Ф На фиг. 1-4 введены обозначения 1 - светонепроницаемая труба; 2 - металлический экран; 3 - горная выработка: 4 - участок выработки с повышен н ым механическим напряжением; 5 - изолинии поля механических напряжений; 6 - условные траектории измерений с поверхности методом телескопического обзора; 7 - зона концентрации напряжений; 8 - средние значения давления; 9 - повышенные давления в произвольных точках; 1 О - характеристика равновесного давления вдоль контура выработки; 11 - максимальное давление, в центр пробурена скважина - 12, 13 - положения детектора при скважинных измерениях; С - расстояние до максимума спорного давления, б - ширина выработки. 1 Уд - размерудароопасной зоны; коэффициент фотонной эмиссии Км, расстояние до максимума опорного давления а/в и раэмерудароопасного участка 1 уд/Ь - 14 - руд, 15 - пород,Способ осуществляется следующим образом.Шахтные измерения фотоэмиссии с поверхностей выработок и скважин проводит один оператор. Измерения с поверхностей выработок проводят методом телескопического обзора фиг. 1 на фоне освещения в диапазоне ультрафиолетового света 160- 300 нм (ФЗУ).Исследуя последовательно поверхность выработки, находят участок, где породы излучают ультрафиолетовый свет. Это участок микротрещинообразования с повышенным механическим напряжением. Определяют по показаниям индикаторов пульта прибора длину опасного участка. Границы и центр опасного участка уточняют с помощью цилиндрического экрана путем уменьшения телесного угла потока излучения.Прием сигналов с поверхностей выработок любого сечения проводят при одинаковых условиях. При расстоянии между бортом выработки и окном ФЗУ, равном 100 см, перемещая светонепроницаемую трубу, надетую на корпус детектора, получают эталоннуюг площадь поверхности выработки 628 см . с которой регистрируют. световые сигналы. Измеряют параметры фотоэмиссии и находят их значения с единицы площади и по номограмме, приведенной на фиг. 4, определяют степень удароопасности массива пород в зоне измеряемого участка выработки.При значениях фотоэмиссии (ФЭ), меньших критериальных значений, по центру аномального участка бурят скважину (фиг. 2 и 3). Перед скважинными замерами методом телескопического обзора проверяют состояние поверхностей приэабойной части выработки. Включают пульт при закрытой крышке детектора и устанавливают режим работы прибора. Затем детектор с открытой крышкой, с подсоединенной штангой помещают в скважину, устье которой тампонируют светонепроницаемой пробкой. Затем эключают пульт и детектор перемещают вдоль скважины с помощью набора удлинительных штанг (фиг. 1 б). Результаты замеров фиксируют через каждые 0,5 м,При неопасных значениях величин ФЭ, определяемых по показаниям индикаторов, замеры проводят до глубины скважины 6-8 ю и находят опасный участок по максимальным значениям параметров фотоэмиссии. За фоновое принимают среднее значение фотоэмиссии при измерении на глубину 8 м.Например, для скважины диаметром105 мм определяют расстояние между де текторов и круговым экраном из равенства5 " л й 27 г г,г т где г - диаметр скважины. Тогда10- ф - 628 ю 202 лт 6,28 5,25Определяют параметры фотоэмиссии сединицы площади поверхности участка с максимальным напряжением, а степень удароопасности пород измеряемого участка массива определяют по номограмме, приведенной на фиг, 4.Фотоэмиссионный коэффициент приизмерении стрелочным прибором с поверхностей выработок определяют иэ выражеФемвке.ммк Кфем Гдв, Фе макс,.Фефон,максимальное значение величины мощности излучения на опасном участке выработки. Фе фон. - значение мощности минимального излучения, регистрируемого при равновесных состояниях окружающего массива. При измерении с поверхностей выработок в ультрафиолетовом диапазоне частот с помощью цифрового табло при 35обычном состоянии пород Мфон равно минимальному значению излучения Йлин, тогдаиин,40Для повышения оперативности используют показания цифрового индикатора, ПриЧ П отФе Й - число регистрируемых145 импульсов,и - количество фотонов в импульсе;Ь - предел измерения;1 - время регистрации;Е фот- средняя энергия фотонов;50и выборе одинаковых пределов для величины Ь и % имеем Фе = й.г.Ефот. Число фотонов в импульсе и и энергия фотона Е фот для каждого ФЭУ постоянны. Для ФЭУи. Ефот=20 эВ. Поэтому степень удароопасностй оперативно определяют по номограмме, представленной на фиг, 4, где й умножают на пбстоянную величину 20 и производят оценку состояния участка горного массива по ФеКфе СКр+ О,Емакс Ъин. 40 где рмакс - величина ЗЭС на глубине 0,9;- 1,бм;р мин - средняя величина ЭЭС на глубине 3-8 м.Способ выполняется с помощью изме рителя фотозмиссии. содержащего два детектора и пульт.Детектор для измерений с поверхностей выработок в ультрафиолетовом диапазоне света содержит фотоэлектронный 50 умножитель. усилитель, выпрямитель-делитель напряжения, генератор-преобразователь тока и светонепроницаемую трубу. надеваемую на корпус детектора.Детектор для изменений с поверхно стей скважин в инфракрасном и видимом На основании натурных исследований предложены критерии для отнесения участка к той или иной категории удароопасности в зависимых ог параметров максимальной фотоэлиссии. 5В измеряемом интервале с применением критериев математической статистики найдена корреляционная зависимость между параме грами р и Фе с достаточной для шахтной практики точностью, зависимость 10 выражается следующей формулой: где С -5,2, О,125, 15 При измерении с поверхностей скважин мощности излучения коэффициент фаФамакс,ЖфоГде Фамакс - максимальная величина мощ 20 ности излучения нв глубине скважины 0,9- 1,6;Ф,фон -средняя величина мощности излучения на глубине скважины 3-8 м.При измерении с поверхностей скважин 25 интенсивности излучения Фа коэффициентЙва 1 сафон где М макс - максимальная величина количе ства импульсов в единицу времени и на глубине скважины 0,9-1,6 м;афон - средняя величина количества импульсов в единицу времени на глубине скважины 3-8 м. 35Коэффициент ЭЭС диапазонах света содержит мехам еский светонепроницаемый экран в виде металлического круга, жестко скрепленнс;о с по. мощью стер:кней с ободом с разрезом, который крепится на корпусе детектора,Пульт содержит измеритель ал;плитуды с микроамперметром, электронный счетчик с цифровым индикатором и стабилизированный автономный источник питания.Как показывает практика, оперативнее измерять бесконтактным геофизическим способом с поверхностей выработок. Поскольку в течение года участков с 1-й степенью удароопасности встречается 1-2 раза. опасных участков 10-20, то число прогнозных скважин уменьшается до 15,При замере параметров фотоэмиссии в них в нескольких точках до 3 м делается вывод: если показания индикаторов малы, порядка 10 имп/с для пород и 10 з имп,с для руды, то опасности нет и замеры прекращаются; если показания измерителей большие, порядка 10 имп/сдля породи 10 имп/сдля руды,то замеры проводят до глуЬины 8 м и по среднему значению параметров 3-8 м определяют фоновое значение (минимальное) или параметр фотоэмиссии "нетронутого массива",Формула изобретения Способ определения степени удароопасности массива горных пород, включающий измерение параметров фотонной эмиссии в ультрафиолетовом диапазоне и определение опасных категорий массива, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельЮ повышения точности и достоверности, параметры фотонной эмиссии измеряют с поверхности выработки, находят опасный участок с повышенным напряжением, задают критериальные значения фотонной эмиссии по повышенной интенсивности фотонной эмиссии, измеряют параметры фотонной эмиссии с единицы площади поверхности опасного участка, при значениях меньших критериальных в центре опасного участка бурят скважину, измеряют параметры фотонной эмиссии по длине скважины, находят участок скважины и максимальным напряжением, измеряют параметры фотонной эмиссии с единицы площади поверхности скважины, составляют номограмму критериальных значений фотонной эмиссии горных пород и по ней определяют степень удароопасности последующего участка массива горных пород.17038 15 Фа 1Составитель М,КитайскаяРедактор В,Бугренкова Техред М.Моргентал Коррек Кучерявая мбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1 роизводственно-издатель Заказ 47 ТиражПод ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва. Ж, Раушская набисноеткрытиям ори ГКНТ С