Способ определения удароопасности массива горных пород

(55 Е 21 Р 5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТ емии РООи амн при м ния отра сабо трудоемок, нетехнозволяет однозначно оопасности массива ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДПАСНОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПО(57) Определяют параметры скоростплитуды продольных и сдвиговых во зобретение относится к горному делу ет быть использовано для определе стояния и свойств горных пород при отке месторождений подземным спо Известен способ опрепэсности массива горныхный на измеренираспространения продольнволн с помощью межскваживания вблизи горной вырабнии величин и скоростейсдвиговых волн и предела ина сжатие при испытаниях нчете условны акустическихпривязке к другим удароокам, получаемым в резульпрогноза, и приближеннойудароопасности.Известный способлогичен, локален и не пооценивать степень ударгорных пород.Известен спасности мэсси деления удароопород, основан- и скорости ой и сдвиговой нного прозвучиотки, установлепродольных ирочности пород э образцах, распоказателей и пасным призна- тате локального оценке степени пособ определения удароова горных пород, включаюнормальной и повышенной нагрузках. Определяют относительные изменения амплитуд и скоростей колебаний с взаимноортогональной поляризацией. Определяют критерии выбросоопасности горных пород для лабораторных и шахтных условий при сжимающих и растягивающих нагрузках. При значениях критериев, полученных в шахтных условиях, больших или равных их значений, полученных в лабораторных условиях, массив горных пород считают удароопасным. 1 э.п. ф-лы, 6 ил. щий отбор образцов горных пород при бурении скважин, установку в скважинах наблюдательных станций по определению параметров колебаний продольных и сдвиговых колебаний, определение лабораторным путем по предварительно отобранным образцам скоростей и амплитуд продольных и сдвиговых волн при нормальной и повышенной нагрузках, измерение в массиве относительных изменений скоростей продольных колебаний, сопоставление полученных в шахтных условиях и на образцах информации с данными о напряженном состоянии массива горных пород и оценку удэроопасности данного массива горных пород. Этот способ также не дает однозначного ответа о состоянии удароопасности массива горных пород, локален, трудоемок, нетехнологичен, не позволяет измерять кинематические и динамические параметры сдвиговых колебаний с взаимно ортогональной поляризацией с высокой степенью точности,(1) .К 4= Ар/Аз 2, К 5= Ар/Аз 3, К 6= Аз 2/Аз 3 и при значениях К 1 - К 6 полученных в шахтных условиях, больших или равных К 1 - К 6,15 20 полученных в лабораторных условиях, массив горных пород считают удароопасным,Сопоставляют уровни амплитуд продольных и двух сдвиговых колебаний с напряжениями при измерении колебаний и 25 напряжений во времени в массиве горных пород, причем, измерение напряжений фиксируют тенэодатчиками,На фиг. 1 приведена блок-схема для осуществления способа, где 1 - дефектоскоп, 2-коммутатор, 3-наблюдательные станции, 4-самописец, 5-транскриптор; бцифропечатающее устройство, на фиг. 2 изображена наблюдательная ультразвуковая станция в массиве горных пород, где 30 35 7-горный массив, 8,10-скважины, 9,11-приемный и излучающий ультразвуковые зонды со встроенными в них преобразователями Р, Я2 и Я 3-колебаний и с возможностью вращения преобразователей сдвиговых колебаний нормально фронту распространения упругой волны в пределах 2 П по данному направлению распространения, 12-выработка,Способ осуществляют следующим об 40 45 разом. В месте наблюдения за удароопасностью массива горных пород отбирают образца горных пород на которых затем в лабораторных условиях определяют плотность и измеряют в них относительные иэ 50 менения амплитуд и скоростей продольной и двух сдвиговых волн с взаимно ортогональной поляризацией при нОрмальном и высоком давлении вплоть до разрушения, В скважинах, пробуренных в массиве, стационарно размещают шахтные ультразвуковые зонды со встроенными в них преобразователями продольной и двух сдвиговых волн с взаимно ортогональной поляризацией, Относительные изменения амплитуд и скоростей продольных и двух 55 Цель изобретения - повышение точности и безопасности определения удароопасности массива горных пород.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определяют относитель ные изменения амплитуд и скоростей колебаний для продольных и сдвиговых колебаний с взаимно ортогональной поляризацией; при этом критерии выбросоопасности, горных пород для лабораторных и 10 шахтных условий определяют при сжимающих и растягивающих нагрузках, равных 0,7 от разрушающих напряжений, из соотношений: сдвиговых волн с взаимно-ортогональной поляризацией нэ образцах определяют на уровне 0,7 от разрушающих напряжений и по формулам (1) определяют критерии удароопасности исследуемых горных пород, Затем с помощью блок-схем, представленных на фиг. 1, 2, выполняют акусто-поляризационные измерения амплитуд и скоростей продольной и двух сдвиговых волн с взаимно-ортогональной поляризацией непосредственно в массиве горных пород, для чего возбуждают посредством излучающего зонда 11 последовательно продольные и сдвиговые колебания и регистрируют зти волны приемным зондом 9, Зондирующие импульсы, прошедшие контролируемый массив 7, поступают на вход дефектоскопа 1 и через коммутатор 2, связанный с транскриптором 5, - на АЦП б и точечный самописец 4, Полученную информацию в массиве горных пород сопоставляют с лабораторными данными, полученными на образцах горных пород, для чего измеряют тензодатчиками напряжения в массиве горных пород, сопоставляют их с уровнями амплитуд продольных и двух сдвиговых колебаний во времени и по ним судят об удароопасности горных пород в массиве, причем критерием выбросоопэсности горных пород считают отношение амплитуд и скоростей продольных и двух сдвиговых волн с взаимно-ортогональной поляризацией при сжимающих и растягивэющих нагрузках на уровне 0,7 от разрушающих напряжений для пород данного типа.Сущность способа состоит в том, что при различных видах напряженного состояния - сжимающих и растягивающих нагрузках упругие волны ведут себя следующим образом, Скорости продольной волны и сдвиговых волн зависит от знака действующих напряжений и для сдвиговых волн - о 1 поляризации волны, На фиг. 3 приведены результаты измерений скоростей и амплитуд продольной и двух сдвиговых волн при различных контактных давлениях с использованием динамометрического метода измерения. Точность измерения скорости находится в пределах 1%, амплитуд -5%, На фиг, 4 и 5 приведены результаты измерения амплитуд и скоростей упругих волн в зависимости от приложенного давления для фойяита. На фиг, б приведены результаты натурных измерений амплитуд Р- и Я 2-волн и показано наступление удароопасного состояния со стороны сжимающих напряжений.В таблице приведены результаты лабораторных испытаний горных пород Ловохерского ГОКа при одностороннем сжатии и1786273 50 55 растяжении и найдены эмпирические зависимости между скоростями продольной и двух сдвиговых волн и действующими в породах напряжениями.Преимущества способа состоят в том, 5 что комплексирование двух методов измерения удароопасности пород в массиве - прямого с использованием тензодатчиков и косвенного с использованием информации на упругих волнах - позволяет значительно 10 повысить точность и безопасность при определении удароопасности массива горных пород в процессе ведения горных работ и снизить вероятность проявления динамики горного давления и уровень травматизма в 15 подземных условиях по сравнению с известными традиционными методами определения удароопасности горных пород в массиве,Использование описанного способа по зволит значительно повысить точность и информативность геоакустической информации об удароопасности массива горных пород по сравнению с имеющимися способами, использующими в основном ин формацию на Р-волнах. Формула изобретения1. Способ определения удароопасности массива горных пород, включающий отбор 30 образцов горных пород при бурении скважин, установление в скважинах наблюдательных станций по определению параметров колебаний продольных и сдвиговых волн, определение лабораторным пу тем по предварительно отобранным образцам скоростей и амплитуд продоль-. ных и сдвиговых волн при нормальной и повышенной нагрузках, измерение в масси ве горных пород относительных изменений скоростей продольных колебаний, сопоставления полученных в шахтных условиях и на образцах информацией с данными о напряженном состоянии массива горных пород, отличающийся тем,что,сцелью повышения точности и безопасности определения удароопасности массива горных пород, определение относительных и изменений амплитуд и скоростей колебаний производят для продольных и двух сдвиговых колебаний с взаимно ортогональной поляризацией, при этом критерии выбросоопасности горных пород для лабораторных и шахтных условий определяют при сжимающих и растягивающих нагрузках, равных 0,7 от разрушающих напряжений из соотноше- ний К 1 = ЧрИЯ 2, К 2 = Чр/ЧЯ 3, К 3 = ЧЯ 2 ИЗ 3,К 4 = Ар/А 3 2, К 5 = Ар/АЯ 3, К 6 = А 3 2/ АЗ, 3, где Чр, Ар - соответственно скорости и амплитуды продольных колебаний;Мз 3, Аз 3 - скорости и амплитуды первого сдвигового колебания соответственно;Чь 2, Аь 2 скорости и амплитуды второго сдвигового колебания соответственно. и при значениях К 1-К 6, полученных в шахтных условиях больше или равных К 1-К 6, полученных в лабораторных условиях, массив горных пород считают удароопасным.2, Способ поп.1, отличающийся тем, что сопоставление уровней амплитуд продольных и двух сдвиговых колебаний с напряжениями производят при измерении колебаний и напряжений во времени в массиве горных пород, причем измерение напряжений фиксируют тензодатчиками,1786273 Фиг.5 Мараооажая гоаыргРля данного тиаааород /ри сжомоющиснагрузеал а/с мг оставитель А,Бакулинехред М.Моргентал орректор З.Салк едакт л. Гагарина, 101 роизводственно.издательский комбинат "Патент", г. У Заказ 237 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5