RU1788289C - Method for prediction of rock bursts in mine workings - Google Patents
Method for prediction of rock bursts in mine workingsInfo
- Publication number
- RU1788289C RU1788289C SU904876304A SU4876304A RU1788289C RU 1788289 C RU1788289 C RU 1788289C SU 904876304 A SU904876304 A SU 904876304A SU 4876304 A SU4876304 A SU 4876304A RU 1788289 C RU1788289 C RU 1788289C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ore
- thickness
- massif
- determined
- deposit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Сущность изобретени : определ ют физико-механические свойства горных пород и руд и градиент тензора пол напр жений с глубиной, сравнивают его с указанными выше характеристиками массива и определ ют верхнюю границу ударопро влений на основе данных геологической, геофизической и сейсмической разведки месторождений . Определ ют в пределах мощности литологических слоев покрывающих пород слой непосредственной кровли месторождени , имеющий границу раздела сред с различной акустической жесткостью и имеющий величину не менее мощности рудного тела. После чего определ ют предельный пролетустойчивого состо ни данного сло , и относ т к неудароопасному массив руды, залегающий за пределами горизонтального интервала по падению рудной залежи с началом отсчета от границы с нетронутым массивом . 1 з.п. ф-лы, 5 ил. (Л СSUMMARY OF THE INVENTION: the physical and mechanical properties of rocks and ores and the gradient of the stress tensor with depth are determined, compared with the above characteristics of the massif, and the upper boundary of impacts is determined based on the data of geological, geophysical and seismic exploration of deposits. Within the thickness of the lithological layers of the overburden, the layer of the immediate roof of the deposit is determined having an interface between media with different acoustic rigidity and having a value not less than the thickness of the ore body. After that, the ultimate prolapse state of the given layer is determined, and the non-hazardous ore mass lying outside the horizontal interval for the fall of the ore deposit with reference to the border with the intact massif is assigned to it. 1 s.p. f-ly, 5 ill. (L C
Description
Изобретение относитс к горному делу и предназначено дл прогноза местоположени очагов ударопро влений тектонического типа при разработке пластообразных рудных месторождений.The invention relates to mining and is intended to predict the location of tectonic type impact centers in the development of stratum ore deposits.
Известен способ прогноза ударопро влений в горних выработках, основанный на определении физико-механических свойств горных пород с последующим сопоставлением их с предельными по устойчивости показател ми дл данного класса пород. Критерием служит условие предельного равновеси Кулона-Мора.A known method for predicting shock occurrences in mine workings is based on determining the physicomechanical properties of rocks, followed by comparing them with the ultimate stability indices for this class of rocks. The criterion is the condition of the ultimate Coulomb-Mohr equilibrium.
Способ позвол ет оценить начальную глубину ударопро влений при условии одпородности и выдержанности свойств массива горных пород на исследуемых участках .The method makes it possible to evaluate the initial depth of shock occurrence under the condition of uniformity and consistency of rock mass properties in the studied areas.
Однако способ не позвол ет оценить нижнюю границу удароопасности. Вследст- вии этого на глубинах ниже этой границы продолжают проводить работы по прогнозу и профилактике горных ударов, что обуславливает высокие затраты.However, the method does not allow to evaluate the lower limit of the impact hazard. As a result of this, at the depths below this boundary, they continue to carry out work on forecasting and prevention of mountain impacts, which leads to high costs.
Известен способ прогноза ударопро влений в горных выработках, включающий определение физико-механических свойств горных породи руд, определение градиента тензора пол напр жений с глубиной, сравнение его с указанными вышехарзктеристиXI 00A known method for predicting shock events in mines, including determining the physicomechanical properties of rocks, determining the gradient of the stress tensor with depth, comparing it with the above characteristics XI 00
со юwith y
0000
юYu
ками массива и определение верхней границы ударопро влений.kami of the array and determination of the upper boundary of the shock.
Способ позвол ет с невысокими трудозатратами , при отсутствии лйтолргйческой расчлененности массива оперативно осуществл ть прогноз начальной глубины уда- р опро влений, The method allows with low labor costs, in the absence of light fragmentation of the array to quickly carry out a forecast of the initial impact depth of the drills,
Однако этот способ не позвол ет прогнозировать глубину ниже которой про вление горных ударов маловеро тно, что обуславливает низкую точность прогноза, а соответственно высокие затраты на прогноз и профилактические меропри ти на весь срок службы месторождени .However, this method does not allow predicting the depth below which the occurrence of rockbursts is unlikely, which leads to low accuracy of the forecast and, accordingly, high costs of forecasting and preventive measures for the entire life of the field.
Целью за вл емого изобретени вл етс повышение точности прогноза за счет вы влени нижней границы ударопро влений при разработке пластообразных рудных месторождений.: - .The aim of the claimed invention is to increase the accuracy of the forecast by identifying the lower boundary of the impacts during the development of stratified ore deposits .: -.
Поставленна цель достигаетс тем, что определ ют на основе данных (геологической , геофизической и сейсмической) разведки . месторождени мощность литологического сло Н покрывающих пород непосредственной кровли месторожде- ни , имеющего границу раздела сред с различной акустической жесткостью, с в ё- личиной не менее мощности грудного тела, после чего определ ют, например, методом конечных элементов, предельный пролет устойчивого состо ни выделенного сло и относ т к неударорпасному массиву руды, залегающей за пределами горизонтального интервала предельного пролета по падению рудной залежи, с началом отсчета от границы с нетронутым массивом, а дл непологих рудных залежей дополнительно определ ют величину: The goal is achieved by what is determined on the basis of data (geological, geophysical and seismic) exploration. deposits of the thickness of the lithological layer H of the overburden of the immediate roof of the deposit, which has a media interface with different acoustic stiffness, with a value not less than the thickness of the chest body, and then determine, for example, the finite element method, the maximum passage of the steady state of the selected the layer and belongs to the non-high-mass ore mass lying outside the horizontal interval of the limiting span for the fall of the ore deposit, with the origin from the border with the untouched mass, and for of ore deposits logs additionally determine the value:
Нтах. Lnp sin (р. где р -угол падени плоскости контактов литологических слоев массива горных пород, и относ т к неудароопасному массиву руды, залегающий ниже ; отметки Нтах по вертикали.Ntah. Lnp sin (p. Where p is the angle of incidence of the contact plane of the lithological layers of the rock mass, and refers to the non-shock hazardous ore mass, which lies below; vertical marks Nmah.
Физические предпосылки способа основаны на закономерност х распространени упругих волн в анизотропно-напр женном массиве горных пород. При распространении упругих волн в горных породах имеет место дифракции и дисперси волнового фронта, которые в конечном счете определ ют диссипацию энергий упругих волн. В наименьшей степени диссипаци про вл етс в направлени х распространени волн, не имеющих границ раздела сред, так как на такого рода границах происходит отражение и преломление исходного излучени ,The physical premises of the method are based on the patterns of propagation of elastic waves in an anisotropic-stressed rock mass. During the propagation of elastic waves in rocks, diffraction and dispersion of the wave front take place, which ultimately determine the energy dissipation of elastic waves. To the least extent, dissipation is manifested in the directions of propagation of waves that do not have media interfaces, since at such boundaries reflection and refraction of the initial radiation occurs.
Известный опыт излучени удароопас- ности массива горных пород указывает на то, что подавл ющее большинство горных ударов происходит в конструктивных элементах систем разработки, .оказывающихс по тем или иным причинам; концентраторами напр жений. Так, подавл ющее число горных ударов, представл ющих наибольшую опасность, как с точки зрени жизни работающих, так и с точки зрени т желых производственных аварий, приурочено к передовым участкам горных работ или выступающим част м массива, где и формируетс The well-known experience of radiation of the shock hazard of a rock mass indicates that the vast majority of rock impacts occur in the structural elements of development systems, which appear for one reason or another; voltage concentrators. Thus, the overwhelming majority of mountain impacts, which pose the greatest danger, both from the point of view of the lives of workers and from the point of view of severe industrial accidents, are confined to the advanced sections of mining operations or the protruding parts of the massif, where
0 Зона опорного давлени . Однако как пока- -.занаi практика на р де удароопасных месторождений с определенной глубины отработки наблюдаетс резкое падение интенсивности горных ударов при сохранении5 прежнего уровн сейсмопро влений. Отработка месторождений показала, что даже при системах разработки с закладкой выработанного пространства по мере развити горных работ на месторождени х происхо0 дйт процесс расслоени (расслоение) лито- лргических слоев покрывающих пород, который завершаетс разрушением консоли литологического сло непосредственной кровли. Вследствие этого происходит пере5 мещение точки опоры Ci (фиг. 1-4) консоли в .вышележащий литологический слой, .а вместе с этим происходит перемещение и зоны опорного давлени в вышележащий литологический слой. Мощность такого рода0 Reference pressure zone. However, as shown by practice in a number of shock-hazardous deposits from a certain mining depth, a sharp drop in the intensity of rock impacts is observed while maintaining5 the previous level of seismic occurrences. Field development has shown that even with development systems with the laying of mined-out space as mining operations develop in the fields, a process of delamination (separation) of the lithological layers of the overburden occurs, which ends with the destruction of the console of the lithological layer of the immediate roof. As a result of this, the pivot point Ci (Figs. 1-4) of the console moves to the overlying lithological layer, and at the same time, the pressure zones also move to the overlying lithological layer. Power of this kind
0 слоев лежит в пределах от 5-10 м до 50-150 м. С этого момента времени и упруга волна с наименьшими потер ми энергии будет распростран тьс именно в направлении этой зоны, тогда как в зону горных работ0 layers lies in the range from 5-10 m to 50-150 m. From this moment in time, an elastic wave with the least energy loss will propagate precisely in the direction of this zone, while to the mining zone
5 будет поступать существенно ослабленное излучение, которое не способно вызывать там горных ударов. Необходимым условием дл перемещени зоны опорного давлени вл етс образование зоны отработанного5, significantly attenuated radiation will be received, which is not capable of causing mountain impacts there. A prerequisite for moving the reference pressure zone is the formation of a waste zone
0 массива горных пород на площади, обеспечивающей образование предельно допустимого устойчивого пролета . Момент формировани таких условий и есть условие критической глубины, начина с которой ча5 стота горных ударов резко уменьшаетс . Те же закономерности вы влены и при математическом моделировании. Этот физический процесс положен в основу за вленного способа .- ..;0 massif of rocks in the area providing the formation of the maximum permissible sustainable span. The moment of formation of such conditions is a condition of critical depth, beginning with which the frequency of mountain impacts decreases sharply. The same patterns were also revealed in mathematical modeling. This physical process is the basis of the claimed method .- ..;
0 На фиг. 1-3 изображена последовательность отработки руды с образованием выбранного пространства до создани предельного пролета при пологом залегании руды (вертикальный разрез); на фиг. 40 in FIG. 1-3, the sequence of ore mining is shown with the formation of the selected space before creating the maximum span when the ore is flat (vertical section); in FIG. 4
5 - стади отработки с предельным пролетом Lnp (вертикальный разрез) при наклонном залегании руды; на фиг. 5 - изолини участка отработки с прогнозным положением предельной границы ударопро влений. Цифрами и буквами на фигурах обозначены:5 - mining stages with a limiting span Lnp (vertical section) with an inclined ore bed; in FIG. 5 - isolines of the mining site with the predicted position of the limit of impact boundaries. The numbers and letters in the figures indicate:
покрывающих пород 1, литологиче- ский слой 2 мощностью Н непосредственной кровли, участки отработки границы раздела сред сло Н 4, плоскость нетронутого массива 5, удароопасный интервал 6 шириной равный предельному пролету Lnp. неудароопасный рудный массив, Ci -точка опоры консоли, covering rocks 1, lithological layer 2 with the thickness N of the direct roof, areas of mining the interface between the layer Н 4, the plane of the pristine massif 5, shock-hazardous interval 6 with a width equal to the limiting passage Lnp. non-hazardous ore mass, Ci - console support point,
Способ осуществл етс в следующей последовательности операций. The method is carried out in the following sequence of operations.
По результатам испытани штуфового или кернового материала на исследуемом месторождении определ ют физико-механические свойства горных пород и руд, а по данным известных спосбов, например, гидроразрыва определ ют элементы тензора пол напр жений дл отдельных его локальных участков, которые в дальнейших расчетах принимают в качестве граничных. По известным случа м динамических про влений на данном месторождении определ ют верхнюю границу ударопро влений, т.е, наименьшую глубину при которых имели место горные удары, Далее на основе геологической, геофизической и сейсморазведки определ ют из всей толщи покрывающих пород 1 мощность Н литологического сло вл ющегос непосредственной кровлей на участках отработки 3 и имеющего границу 4 раздела сред пород с различной акустической жесткостью. Мощность сло Н должна быть не менее мощности h рудного тела. После этого определ ют, например, методом конечных элементов предельный пролет Lnp устойчивого состо ни данного сло Н. Здесь следует учесть, что слой Н может содержать в себе р д прослойков меньшей мощности. Однако данный способ оговаривает потерю устойчивости совокупного сло Н h. Иначе перемещение точки Ci консоли на величину меньшую h не обеспечит перемещение зоны концентраций напр жений на интервал больше длины волны, способной вызвать сто чую волну в целиках высотой h. В то врем как сто ча волна, котора и вл етс причиной преп тствующей релаксации напр жений, и она то в конечном счете приводит к горному удару. Следовательно.в вис чем боке рудного тела определ ют такую совокупность прослойков , чтобы во-первых, их суммарна (совокупность ) мощность была не менее Н, во вторых, контакт последнего из них в совокупной мощности должен проходить по границе сред с различной акустической жесткостью. После этого размечают на пло-. щи месторождени от границы с нетронутым массивом 5, по падению рудной залежи интервал 6 длиной Lnp и относ т массив за его пределами к неудароопасному.The physical and mechanical properties of rocks and ores are determined from the test of ore or core material in the studied field, and according to well-known methods, for example, hydraulic fracturing, the elements of the stress tensor for its individual local sections are determined, which are taken as further calculations boundary. According to the well-known cases of dynamic occurrences in this field, the upper boundary of the shock occurrences is determined, i.e., the smallest depth at which mountain impacts took place. Then, on the basis of geological, geophysical and seismic exploration, 1 thickness H of the lithological layer is determined from the entire thickness of the overburden which is a direct roof at mining sites 3 and having a boundary 4 between media of rocks with different acoustic stiffness. The thickness of the bed H must be not less than the thickness h of the ore body. After that, for example, the limit span Lnp of the stable state of a given layer H is determined, for example, by the finite element method. Here it should be noted that layer H may contain a number of interlayers of lower thickness. However, this method stipulates the loss of stability of the aggregate layer H h. Otherwise, moving the console point Ci by an amount shorter than h will not ensure that the stress concentration zone moves by an interval greater than the wavelength that can cause a standing wave in pillars of height h. While the stagnation wave, which is the cause of the obstructive stress relaxation, it ultimately leads to a rock shock. Therefore, in relation to the side of the ore body, such a set of interlayers is determined that, firstly, their total (aggregate) power is not less than H, and secondly, the contact of the last of them in the total power should pass along the boundary of media with different acoustic stiffness. After that, mark on a flat. total deposits from the border with the untouched massif 5, according to the fall of the ore deposit, interval 6 is Lnp in length and classifies the massif beyond its boundaries as non-shock hazardous.
Дл плзстообразных рудных .-кзлежей с негоризонтзльным залеганием определ ют глубину Нн.уд, начина с которой массив так же относ т к неудароопасному: 5Нн.уд 5- Lnp- sin p , гп.е р - угол падени плоскостей контактов литологических слоев. Таким образом, определение на основе данных разведки (геологической, геофизической или сейсмической)For plzobraznyh ore-deposits with a non-horizontal bedding, the depth of Нн.уд is determined, starting with which the array is also referred to as non-shock hazardous: 5Нн.уд 5- Lnp-sin p, gpper is the angle of incidence of the contact planes of lithological layers. Thus, a determination based on exploration data (geological, geophysical or seismic)
0 месторождени мощности литологического сло покрывающих пород непосредственной кровли месторождени , имеющего границу раздела сред с различной акустической жетскостью величиной не ме5 нее мощности рудного тела, определение предельного пролета устойчивого состо ни данного сло и отнесение к неударсоп- сному массиву руды, залегающего за пределами горизонтального интервала пре0 дельного пролета по падению рудной залежи , с началом отсчета от границы с нетронутым массивом, а дл непологих рудных залежей определение величины Нн.уд Lnp ,гр.е(р -угол падени плоскости0 deposits of the thickness of the lithological layer of the overburden of the immediate roof of the deposit, having an interface between media with different acoustic hardness of at least 5 times the ore body thickness, determining the limiting span of the stable state of this layer and assigning it to a non-unsaturated ore mass lying outside the horizontal interval of of the individual span by the fall of the ore deposit, with the beginning of reference from the border with the untouched massif, and for non-abundant ore deposits, the determination of the value of Нн.уд Ln p, gr.e (p is the angle of incidence of the plane
5 контактов литологических слоев массива горных пород и отнесение к неудароопасному массива руды залегающего ниже отметки Нн.уд по вертикали, позвол ет повысить точность прогноза, вл етс новой совокупно0 стыоопераций, обладающей существенными отличи ми от известных способов. . ,5 contacts of lithological layers of the rock massif and assignment to the non-shock hazardous ore mass bed below the vertical Nn.ud mark allows to increase the accuracy of the forecast, is a new aggregate joint operation, which has significant differences from the known methods. . ,
Пример. Конкретное использование способа мы рассмотрим на примере конк5 ретных условий разработки месторождени Красна Шапочка ПО Севуралбокситру- да (СУБР).Example. We will consider the specific use of the method by the example of specific conditions for the development of the Krasnaya Shapochka field at PO Sevuralboxitrud (SUBR).
Известн ки покрывающей толщщЕ 55000 МПа; v 0,26: ,027. Зона обру0 шени (зона отработанных запасов) харак- теризовалась: Е 4500 МПа; v 0,26; у 027; Г1 10м; Н 150 мLimestone coating thickness 55000 MPa; v 0.26: 027. The zone of failure (zone of exhausted reserves) was characterized by: E 4500 MPa; v 0.26; at 027; G1 10m; H 150 m
Расчет производилс методом конечных элементов, В результате расчета пол5 учено: Lnp 918 м, при угле падени -чЮ° НКр 459 м.The calculation was carried out using the finite element method. As a result of the calculation, the following was studied: Lnp 918 m, at an angle of incidence of -10 ° NKr 459 m.
Следовательно, ниже отметки 459 м массив относ т к неопасному по горно-тек- тоническим ударам.Consequently, below the 459 m mark, the massif is classified as non-hazardous in terms of mountain tectonic impacts.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904876304A RU1788289C (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Method for prediction of rock bursts in mine workings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904876304A RU1788289C (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Method for prediction of rock bursts in mine workings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1788289C true RU1788289C (en) | 1993-01-15 |
Family
ID=21541733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904876304A RU1788289C (en) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | Method for prediction of rock bursts in mine workings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1788289C (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111046595A (en) * | 2020-01-13 | 2020-04-21 | 辽宁工程技术大学 | Typical and atypical rock burst mine type dividing method |
| CN111460666A (en) * | 2020-04-02 | 2020-07-28 | 辽宁工程技术大学 | Rock burst danger prediction method for typical rock burst mine |
| CN112379460A (en) * | 2020-10-27 | 2021-02-19 | 西安科技大学 | Reasonable stoping line position determination method based on stress field and vibration wave field |
| CN114087021A (en) * | 2021-10-27 | 2022-02-25 | 北京科技大学 | Rock burst multi-parameter dynamic trend early warning method |
-
1990
- 1990-10-22 RU SU904876304A patent/RU1788289C/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Айтматов И.Т., Бекназаров Т.С., Ташта- налиев К.Б. Прогнозирование глубины начала про влени динамических, форм- разрушени горных пород при разработке рудных месторождений - В сб. Горные удары, методы оценки и контрол удароопасно- сти.массивов горных пород (Материалы VI Всесоюзной конференции по механике горных пород, Фрунзе, 3-5 окт бр 1978 г.) Илим;, Фрунзе, 1979, с. 95-99). Тектонические напр жени в земной коре и устойчивость горных выработок. Турчанинов И.А. Марков ГА, Иванов В.П., Козырев А.А., Л.; Наука, 1978, 256 с. (с. 156-157). * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111046595A (en) * | 2020-01-13 | 2020-04-21 | 辽宁工程技术大学 | Typical and atypical rock burst mine type dividing method |
| CN111460666A (en) * | 2020-04-02 | 2020-07-28 | 辽宁工程技术大学 | Rock burst danger prediction method for typical rock burst mine |
| CN111460666B (en) * | 2020-04-02 | 2023-05-26 | 辽宁工程技术大学 | Rock burst risk prediction method for typical rock burst mine |
| CN112379460A (en) * | 2020-10-27 | 2021-02-19 | 西安科技大学 | Reasonable stoping line position determination method based on stress field and vibration wave field |
| CN112379460B (en) * | 2020-10-27 | 2024-04-12 | 西安科技大学 | Reasonable stoping line position determination method based on stress field and vibration wave field |
| CN114087021A (en) * | 2021-10-27 | 2022-02-25 | 北京科技大学 | Rock burst multi-parameter dynamic trend early warning method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Marinos et al. | The Geological Strength Index (GSI): a characterization tool for assessing engineering properties for rock masses | |
| Fleurisson | Slope design and implementation in open pit mines: geological and geomechanical approach | |
| Nichols Jr | Rebound, its nature and effect on engineering works | |
| Xu et al. | Comprehensive evaluation of the stability of the left-bank slope at the Baihetan hydropower station in southwest China | |
| Kurlenya et al. | Problems of nonlinear geomechanics. Part 1 | |
| Raina et al. | Rock mass damage from underground blasting, a literature review, and lab-and full scale tests to estimate crack depth by ultrasonic method | |
| Scoble et al. | Rock mass damage from blasting: characterization and impact | |
| Adams et al. | Investigations of rock fracture around deep-level gold mine stopes | |
| Petrosyan | Rock breakage by blasting | |
| RU1788289C (en) | Method for prediction of rock bursts in mine workings | |
| Herrick et al. | Modeling of episodic failure leading to borehole breakouts in Alabama limestone | |
| Castro et al. | Rockmass damage initiation around the Sudbury neutrino observatory cavern | |
| Cardu et al. | Complexity analysis of blast-induced vibrations in underground mining: a case study | |
| Zvarivadza et al. | In-stope pillar scaling and fracturing in Southern African deep level gold mines | |
| Shabarov et al. | Geodynamic risks of mining in highly stressed rock mass | |
| Zakharov et al. | Assessment of horizontal external stresses in the Vorkuta mine field using seismic tomography data | |
| Oparin et al. | Geomechanical monitoring of temporal lining in railway tunneling in complex geological conditions | |
| Dauetas | Seismic effects of blasting in rock | |
| Rothenburg et al. | Performance of a mining panel over tachyhydrite in Taquari-Vassouras potash mine | |
| McMahon | Rock burst research and the Coeur d'Alene District | |
| Bestyński et al. | Geophysical investigation and the use of their results in the evaluation of the stability of slopes of artificial water reservoirs in the flysch Carpathians | |
| Larsson | Mining induced seismicity in Sweden | |
| Pilecki | Geophysical identification of voids and loosened zones in the shallow subsurface of post-mining areas | |
| Gay, NC, Jager, AJ, Ryder, JA & Spottiswoode | Rock-engineering strategies to meet the safety and production needs of the South African mining industry in the 21st century | |
| Mah | Quantification and prediction of wall slough in open stope mining methods |