Прочие методы
Приведенные методы определения степени удароопасности могут применяться на месторождениях после проведения опытно-экспериментальных работ и опробования методик. Порядок ввода в практическое использование данных методов определяется Указаниями с обязательным рассмотрением на Комиссии.
2. По трешиноватости. Трещиноватость поперечной направленности условиях пластообразной залежи служит показателем удароопасности. Степень удароопасности определяют по ориентировке трещин поперечных систем относительно выработок и по их густоте.
Прогноз производят на основании данных съемки трещиноватости. Замеры азимутов простирания трещин А и углов падения и выполняют горным компасом или угломером. Измерению подлежат трещины с гладкими, иногда до зеркальности, поверхностями образующих плоскостей. На плоскостях возможны полосы и борозды скольжения. Трещины могут быть с заполнителем или без него.
При измерениях необходимо пользоваться правилом «правой руки". Длинную сторону компаса располагают по линии простирания замеряемой, трещины. Нуль азимутальной шкалы компаса должен быть направлен таким образом, чтобы в поле зрения скат трещины
был справа. Каждую плоскость замеряют 2—3 раза. Окончательное значение элементов залегания трещины принимают как среднеарифметическое. Съемку ведут с выделением трещин последовательно на каждом метре. При измерениях определяют значения щетинных азимутов простирания.
К поперечным системам относят трещины с параметрами
А1 = = (70± υ) + (110± υ); А2= (250° ± υ) + (290° ± υ) и В1,2 = 50—90°, где υ — магнитное склонение, β — угол падения.
При съемке трещиноватости учитывают только трещины поперечного класса. Для получения объективных результатов и полного охвата прогнозируемой области рудной залежи необходимо, чтобы расстояние между выработками не превышало 20 м.
По результатам съемки проводят изолинии густоты трещин поперечного класса. С этой целью данные замеров густоты усредняются на пятиметровых интервалах и наносят на план горных работ масштаба 1:500. Проводят изолинии густот 0,2; 0,4: 0,6; 1; 3; 5; 10; 15 линий на 1 м.
Области шахтного поля, оконтуренные изолиниями густоты трещин 0,6 на 1 м и выше, относят к опасным по горным ударам,
Определяют интенсивность развития (густоту) в поперечных системах трещин (рис. 10, а). Для этого усредняют густоту трещин на участке съемки длиной не более 5 м. Если колебаний густоты (отклонение максимального значения от минимального) не превышает двух на метр погонной длины, то ее усредняют на. участке
Рис. 10. Определение интенсивности трещин:
а — определение густоты трещин; б, в — примеры оценки равномерности распределения трещин
длиной 5 м (рис. 10, б). В случае колебания густоты на участке замера более двух на метр погонной длины усреднение принимают на участке не более 2 м (рис. 10, в).
При значениях усредненной густоты трещин менее одной на 1 м систему считают неразвитой. При густоте трещин от одной на 1 м и выше степень удароопасности участка устанавливают в зависимости от ориентировки трещин поперечных систем относительно обнажений залежи. Ориентировка трещин определяется углом встречи α и направлением их падения относительно обнажения. Угол встречи определяют как разность азимутов простирания трещин и плоскости обнажения. В направлении падения трещин относительно обнажения различают два положения — в массив и на обнажение (см. рис. 10. а. б).
По выявленным показателям трещиноватости непосредственно в выработке предварительно определяют степень удароопасности участка рудной залежи (табл. 2).
Таблица 2
Категория удароопасности | Ориентировка трещин поперечных систем относительного обнажения | Густота трещин поперечных систем,количество на 1 м | |
Угол встречи с обнажением а | Направления падения | ||
0—30 | В массиве | ||
I | 60—90 | Любое | 1 — 15 |
II | 30—60 | В массиве | 1 — 1,5 |
III | 0—60 | На обнажение | 1 — 15 |
0—90 | Любое | Свыше 15 | |
Для окончательного установления степени удароопасности обрабатывают результаты съемки Трещин с помощью круговой диаграммы (рис. 11). Трещины на ней отмечают условными знаками (точками) с цифрами, указывающими конкретный метр из замера. Выделяют максимумы систем при помощи метода «скользящего окна» — сектора круговой диаграммы размером 20X20о. Перемещая сектор по кругу с шагом 10°, отмечают каждый раз в центре «окна» количество попавших в него трещин. Если точка находится в поле сектора, то ее обозначают цифрой 1, а при ее расположении на линии сектора — 0,5 и в углу— 0,25.
После этого перемещают сектор к центру диаграммы с шагом также 10°. По нанесенным данным проводят изолинии равных частот встречаемости трещин. Максимумы систем трещин находятся в центре площадок, ограниченных изолиниями наибольших частот встречаемости. При построений изолиний необходимо учитывать особенности положения трещин, попадающих на круговой диаграмме между концентрическими окружностями, соответствующими углам падения 80—90°. Точки максимумов соединяют с центром диаграммы. Проведенные линии соответствуют
Рис. 11. Ориентировка трещин относительно обнажения выработки:
а - разрез, 6— план, в — круговая диаграмма
азимутам простирания плоскости максимума системы. Нормали, проведенные вправо от этих линий, если смотреть из центра диаграммы, указывают направление падения трещин в системах.
Угол встречи и направление падения относительно обнажений выработки на круговых диаграммах определяют следующим образом.
На круговую диаграмму наносят пространственное положение выработки (см. рис. 11, в), в которой замеряли трещины. Линию, имитирующую обнажение выработки со стороны массива, штрихуют. Относительно этой штриховки рассматривают направление падения трещин. Направление на штриховку соответствует положению падения трещин в массив, противоположное направление — на обнажение.
Одновременно определяют угол встречи трещин с обнажением выработки, т. е. острый угол а между диаметральной линией, соединяющей центр круговой диаграммы с максимумом системы трещин, и соответствующей линией простирания обнажения.
Наиболее достоверные результаты измерений достигаются при непрерывной съемке трещин в условиях проведения очистной или подготовительной выработки. Обязательной является съемка трещин в забое и в стенках выработки. Трешиноватость в этом случае снимают на пятиметровых интервалах при каждом подвигании забоя выработки на 3 м.
Допускается съемка трещин отдельными участками. В этом случае протяженность участка измерений должна быть не менее 10м.
3. Метод вдавливания пуансона в стенки шпуров (скважин). Прибор МГД (многоточечный гидравлический датчик) с самописцем предназначен для определения потенциальной удароопасности горных пород и степени удароопасности выработок и целиков. Склонность пород к хрупкому разрушению под действием предельных сжимающих напряжений определяется по диаграммам вдавливания пуансона" в стенки скважин, записываемым автоматически на приборе в координатах «нагрузка—деформация».
Геофизические методы
Физической основой использования акустических и электромагнитных методов является зависимость энергии, амплитуды, длительности, частоты, скорости распространения и других параметров акустических и электромагнитных колебаний от напряженного состояния и физико-механических свойств горных пород.
Прогноз степени удароопасности участков массива горных пород состоит в изменении одного или нескольких параметров акустических или (и) электромагнитных колебаний по методикам, учитывающим особенности каждого конкретного месторождения. Методики могут включать в себя, геомеханические методы.
Область применения каждого метода и категории удароопасности должны быть регламентированы Указаниями.
Акустические и электромагнитные методы делятся на две группы по способу возбуждения колебаний.
Первая группа методов использует колебания естественного возбуждения, которые возникают при изменении структуры горных пород (например, при образовании микроктрещин, трещин, уплотнении горной породы) под воздействием горного давления. К этой группе относятся методы акустической и электромагнитной эмиссии.
Вторая группа методов использует колебания, искусственно возбужденные с помощыо специальных излучателей или иными способами, например, путем бурения, взрывания, гидрорыхления, гидроразрыва и др.
4. Метод, основанный на измерении интенсивности акустической эмиссии. Измеряется количество акустических сигналов естественного излучения, возникших в исследуемом участке массива горных пород, в заданный интервал времени. Основным преимуществом данного метода является малая трудоемкость. Этот метод целесообразно использовать при прогнозе степени удароопасности горных пород с достаточно сильной акустической активностью на участках с низким по сравнению с сигналами акустической эмиссии уровнем помех.
Метод может быть реализован, например, с помощью приборов «Прогноз-М», ЕГ12. СБ32, «Волна».
5. Метод, основанный на определении показателя амплитудного распределения акустической эмиссии. Измеряется интенсивность акустической эмиссии на различных уровнях амплитудной дискриминации и определяется соотношение между слабыми и сильными сигналами. Основным преимуществом данного метода является малое влияние фактора изменения контактных условий датчика и породы.
Этот метод целесообразно использовать в комплексе с упомянутым в п. 4, например, с использованием прибора СБ32.
6. Метод, основанный на измерении интенсивности электромагнитной эмиссии. Измеряется количество сигналов электромагнитной эмиссии, возникших в исследуемом участке массива горных пород в заданный интервал времени. Основными преимуществами метода являются малая трудоемкость и высокая технологичность, обусловленная возможностью приема сигналов с помощью антенны без контакта с массивом. Данный метод целесообразно использовать при прогнозе степени удароопасности горных пород с низкой электропроводностью и обводненностью на участках с малым уровнем электромагнитных помех.
Метод может быть реализован, например, с помощью аппаратуры ЕГ9, «Волна».
7. Метод, основанный на измерении амплитуды сигналов электромагнитной эмиссии. Основные преимущества и область применения данного метода аналогичны п. 6.
Метод целесообразно использовать в тех случаях, когда временной интервал между соседними импульсами электромагнитной эмиссии невелик. Этот метод может быть реализован, например, с использованием прибора ЕГ6.
8. Метод, основанный на определении скорости распространения упругих колебаний искусственного возбуждения. Измеряется время распространения упругих колебаний между двумя точками, расположенными на заданном расстоянии друг от друга. Основным преимуществом метода является высокая помехозащищенность. Наиболее целесообразно применять его на прочных горных породах. где зона разрушенных пород составляет не более 0,3 м и, следовательно, имеются хорошие условия для распространения упругих колебании. Метол может быть реализован, например, с использованием прибора ЕГ12
9. Метод, основанный на определении эффективного электрического сопротивления. Этот метод заключается в возбуждении на исследуемом участке массива горных пород электромагнитного поля и измерении разности потенциалов между приемными электродами. Метод можно применять в контактном и бесконтактном вариантах Основным преимуществом метода является высокая оперативность при измерениях. Метод наиболее целесообразно использовать на участках, удаленных от источников электрических помех. Для реализации Метода можно использовать аппаратуру ЕГ6. ЕГ6М или другую с аналогичными характеристиками
10. Метод, основанный на измерении интенсивности акустических сигналов, возникающих при бурении. Измеряется суммарная интенсивность акустических сигналов, возникающих в процессе бурения. Основным преимуществом метода является высокая технологичность. целесообразно применять его при прогнозе степени удароопасности забоев выработок, которые проходятся буровзрывным способом. Этот метод может быть реализован с использованием, например, прибора «Прогноз- М"
8. ВЫЯВЛЕНИЕ УГРОЖАЕМЫХ ПО ГОРНЫМ УДАРАМ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО ДИСКОВАНИЮ КЕРНА НА СТАДИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ (к п, 17)
Прогноз осуществляется в следующем порядке:
определяют среднюю толщину дисков по геологоразведочным скважинам на участке интенсивного дискования керна с одновременной привязкой его по глубине скважин;
находят вертикальные напряжения σвер =γ Н, где γ — средневзвешенный объемный вес пород; Н — глубина до участка дискования;
устанавливают уровень напряженности массива σгор/σсж по номограмме рисунка 12 в соответствии с полученными величинами t cp/d и σвер = уH.
Месторождение относят к угрожаемым по горным ударам, если остановлена потенциальная удароопасность массива пород в соответствии с а. с. 4283179 (Б. И. № 26, 1989) и уровень напряженности превышает 0,7.
Рис. 12. Номограмма для оценки напряженного состояния пород по дискованию керна по данныч бурения геологоразведочных скважин при различных вертикальных напряжениях, определяемых величиной γН.
9. ГЕОДИНАМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (к п. 26)
Степень и характер проявления горного давления, в том числе горных ударов, находятся в прямой зависимости от напряженного состояния горного массива в период строительства и эксплуатации месторождения. Напряженное состояние массива, в свою очередь, определяется его естественным напряженным состоянием и накладывающимся на него полем напряжений, возникающим под воздействием горных работ.
