RU2566885C1 - Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород - Google Patents
Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566885C1 RU2566885C1 RU2014148102/03A RU2014148102A RU2566885C1 RU 2566885 C1 RU2566885 C1 RU 2566885C1 RU 2014148102/03 A RU2014148102/03 A RU 2014148102/03A RU 2014148102 A RU2014148102 A RU 2014148102A RU 2566885 C1 RU2566885 C1 RU 2566885C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mine
- gypsum
- working
- rock
- wells
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при оценке структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород и прогноза развития деформационных процессов. Способ включает оборудование гипсово-скважинной наблюдательной станции в подземной горной выработке. По контуру сечения выработки наносят гипсовый слой шириной 20-50 см, толщиной 0,5-3 см, слой наносят на борта выработки, кровлю и на почву выработки. В гипсовом слое закрепляют съемные маячки по определенной сетке. Одновременно с нанесением гипсового слоя на расстоянии 1-2 м от него пробуривают скважины по контуру сечения выработки в радиальных направлениях глубиной, необходимой для определения зоны влияния выработки. По характеру деформирования выработки определяют направление действия главных нормальных напряжений σ1 в массиве горных пород. По пробуренным наблюдательным скважинам определяют расположение трещин в массиве, добиваясь тем самым картирования - натурного отображения скважины в пространстве. По съемным маякам в гипсовом слое определяют конвергенцию горной выработки, а по результатам картирования скважин определяют направление действия главных напряжений и глубину распространения зоны повреждения пород, устанавливая тем самым механизм деформирования выработки и массива горных пород. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке твердых полезных ископаемых подземным способом, в частности для решения различных геомеханических задач, в частности для обеспечения устойчивости обнажений горных выработок при подземной разработке рудных месторождений, сокращении затрат на возведение крепи и продление срока ее службы.
Известен способ оценки предельного напряженного состояния горных пород и устройство для его осуществления. Сущность его заключается в следующем: осуществляют бурение скважины из горной выработки в зоне опорного давления, проводят измерения радиальных и осевых смещений пород и интерпретацию замеров. Скважину бурят в зоне опорного давления относительно элементов залегания пласта, измеряют радиальные и осевые смещения пород. В качестве характеристик напряженного состояния выбирают первый инвариант тензора деформаций и второй инвариант девиатор деформаций, после чего строят график зависимости первого инварианта тензора деформаций от времени и по точке перехода первого инварианта через максимум определяют момент времени наступления предельно о состояния горных пород, а соответствующее ему значение относительной энергетической прочности материала рассчитывают по известной формуле. Устройство для измерения деформаций горных пород снабжено передвижным репером, дополнительным преобразователем для измерения смещений пород вдоль оси скважины, сердечник которого связан с торцом передвижного репера через подвижную головку устройства и направляющим устройством относительно оси скважин, при этом передвижной репер размещен на оси скважины за корпусом устройства, а дополнительный преобразователь встроен в торце устройства, причем передвижной репер и направляющее устройство образуют базу устройства при определении деформации пород вдоль оси скважины [Патент RU 2106493 С1, М. Кл. Е21С 39/00 от 26.09.1995 г.].
Однако внедрение данного способа сдерживается из-за наличия громоздкого математического аппарата, специального оборудования и сложной интерпретации результатов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выявления сейсмически опасного горного массива, включающий керновое бурение скважин, извлечение керна и оценку характера разрушения кернов скальных пород. Способ применяется для определения удароопасности участков горного массива в горных выработках. При определении степени удароопасности горных пород учитывается лишь количество выпукло-вогнутых дисков толщиной 1-2 см в метровом интервале скважины и не учитываются вообще интервалы, где керн разрушен до щебня или дресвы. Интервалы, где керн был полностью разрушен на щебень, дресву или песок при бурении, характеризуются наибольшей напряженностью [см. «Указания по безопасному ведению горных работ при строительстве и эксплуатации шахт на месторождениях Североуральского бокситового бассейна, подверженных горным ударам», Ленинград, ВНИМИ, 1988, с. 62-64 (прототип)].
Недостатком данного способа являются большие трудозатраты для его реализации и данный способ представляет собой лишь качественную, а не количественную оценку напряженно-деформированного состояния горных выработок.
Целью изобретения является повышение эффективности и безопасности ведения горных работ при освоении месторождений твердых полезных ископаемых путем оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород, прогноза развития деформационных процессов и своевременного принятия эффективных мероприятий по обеспечению устойчивости горных выработок.
Указанная цель достигается использованием гипсово-скважинной схемы оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород для определения направления действия главных нормальных напряжений и установления механизма разрушения горных выработок.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показана типовая схема расположения гипсово-скважинной станции; на Фиг. 2 приведена схема деформирования горной выработки; на Фиг. 3 показана схема расположения наблюдательной станции в горной выработке, два ряда отбуренных скважин; на Фиг. 4 показана схема расположения наблюдательной станции в горной выработке, три ряда отбуренных скважин.
На Фиг. 1 показаны нанесенный по контуру сечения выработки гипсовый слой - 1, в гипсовом слое закреплены съемные маячки - 2, пробурены наблюдательные скважины - 3 и нанесена координатная сетка - 4.
Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород реализуется следующим образом.
При подземной разработке структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород выбирают характерную горную выработку для наблюдений. В ней оборудуют гипсово-скважинную станцию для наблюдений (фиг. 1). По контуру сечения выработки наносят гипсовый слой - 1 (фиг. 1) шириной 20-50 см, толщина слоя 0,5-3 см. Слой наносят на борта выработки, кровлю и на почву выработки. В гипсовом слое закрепляют съемные маячки - 2, выступающие на 2-5 см от основания, по координатной сетке - 4 (фиг. 1). Одновременно с нанесением гипсового слоя - 1 на расстоянии 1-2 метра от него пробуривают скважины - 3 по контуру сечения выработки в радиальных направлениях глубиной, необходимой для определения зоны влияния выработки (фиг. 1).
При следующих замерах, для определения конвергенции выработки, первоначально измеряют размеры сечения гипсового слоя - 1 относительно установленных съемных маячков - 2, расположенных в гипсовом слое. Определяют смещение съемных маячков - 2, относительно друг друга и по пробуренным наблюдательным скважинам - 3 производят картирование массива с помощью оборудования натурно отображающего положения скважины в пространстве.
Гипсовый слой - 1 при малейших деформациях начинает разрушаться после деформирования выработки и, как следствие, перераспределения напряжений в массиве, в той же последовательности производят следующий цикл наблюдений (фиг. 2).
По перемещению съемных маячков - 2 составляют схему смещения и деформирования выработки. По характеру деформирования выработки и разрушения гипсового слоя - 1 определяют направление действия главных максимальных нормальных напряжений σ1 в массиве горных пород на данном участке. Также исследуются наблюдательные скважины - 3 и устанавливаются зоны повреждения пород (ЗПП) и сдвиговый характер массива.
По характеру деформирования выработки определяют направление действия главных нормальных напряжений σ1 в массиве горных пород. По пробуренным наблюдательным скважинам - 3, например с помощью рулетки или другого специального оборудования, определяют расположение трещин в массиве, добиваясь тем самым картирования - натурного отображения скважины в пространстве.
После определения действий главных напряжений σ1 наблюдательные скважины - 3 допускается бурить только в направлении, перпендикулярном действию главных напряжений.
Для более детального изучения перераспределения напряжений в массиве горных пород одновременно с нанесением гипсового слоя - 1 на контур сечения выработки пробуривают несколько рядов скважин (фиг 3, 4), по вышеизложенной методике производят первоначальный цикл наблюдений (фиг. 3 [а, б]; фиг. 4 [а, б]), через определенный промежуток времени выполняют следующий цикл наблюдений, определяя направление действия главных напряжений, механизм деформирования горной выработки и состояние массива горных пород. Определение глубины зоны разрушения дает возможность определять необходимые параметры крепления выработок - тип, длину и несущую способность анкеров.
Данный способ позволяет повысить безопасность и эффективность ведения горных работ путем оценки состояния структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород по наблюдениям за гипсовым слоем, нанесенным на контур сечения выработки, и по отображению скважин, отбуренных в радиальных направлениях.
Claims (2)
1. Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород, включающий оборудование гипсово-скважинной наблюдательной станции в подземной горной выработке, отличающийся тем, что по контуру сечения выработки наносят гипсовый слой шириной 20-50 см, толщина слоя 0,5-3 см, слой наносят на борта выработки, кровлю и на почву выработки в гипсовом слое закрепляют съемные маячки, выступающие на 2-5 см от основания, по определенной сетке, одновременно с нанесением гипсового слоя на расстоянии 1-2 м от него пробуривают скважины по контуру сечения выработки в радиальных направлениях глубиной, необходимой для определения зоны влияния выработки, по характеру деформирования выработки определяют направление действия главных нормальных напряжений σ1 в массиве горных пород, по пробуренным наблюдательным скважинам с помощью рулетки или другого специального устройства определяют расположение трещин в массиве, добиваясь тем самым картирования - натурного отображения скважины в пространстве, по съемным маякам в гипсовом слое определяют конвергенцию горной выработки, а по результатам картирования скважин определяют направление действия главных напряжений и глубину распространения зоны повреждения пород, устанавливая тем самым механизм деформирования выработки и массива горных пород.
2. Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород по п.1, отличающийся тем, что одновременно с нанесением гипсового слоя на контур сечения выработки пробуривают несколько рядов скважин по вышеизложенной методике, производят первоначальный цикл наблюдений, через определенный промежуток времени выполняют следующий цикл наблюдений, определяя направление действия главных напряжений, механизм деформирования горной выработки и состояние массива горных пород.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014148102/03A RU2566885C1 (ru) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014148102/03A RU2566885C1 (ru) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2566885C1 true RU2566885C1 (ru) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014148102/03A RU2566885C1 (ru) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2566885C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1161703A1 (ru) * | 1983-12-20 | 1985-06-15 | Пермский политехнический институт | Способ определени сдвижений массива горных пород |
| SU1559148A1 (ru) * | 1988-06-06 | 1990-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Конструкторско-Технологический И Проектно-Изыскательский Институт По Осушению Месторождений Полезных Ископаемых, Специальным Горным Работам, Рудничной Геологии И Маркшейдерскому Делу | Способ контрол состо ни массива пород, окружающего пустоту |
| SU1610029A1 (ru) * | 1988-07-29 | 1990-11-30 | МоИ.Звонарев | Способ упрочнени вмещающего выработку массива |
| SU1739023A1 (ru) * | 1990-02-20 | 1992-06-07 | Институт физики и механики горных пород АН Республики Кыргызстан | Способ определени деформаций горнопроходческих выработок |
| GB2253707A (en) * | 1991-03-13 | 1992-09-16 | Coal Ind | Strata movement indicator |
| RU2029084C1 (ru) * | 1992-03-10 | 1995-02-20 | Белявский Юрий Георгиевич | Способ определения главных нормальных напряжений в массиве горных пород и устройство для его осуществления |
| RU2276263C1 (ru) * | 2004-12-16 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет) | Способ определения деформационных характеристик массива горных пород |
-
2014
- 2014-11-28 RU RU2014148102/03A patent/RU2566885C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1161703A1 (ru) * | 1983-12-20 | 1985-06-15 | Пермский политехнический институт | Способ определени сдвижений массива горных пород |
| SU1559148A1 (ru) * | 1988-06-06 | 1990-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Конструкторско-Технологический И Проектно-Изыскательский Институт По Осушению Месторождений Полезных Ископаемых, Специальным Горным Работам, Рудничной Геологии И Маркшейдерскому Делу | Способ контрол состо ни массива пород, окружающего пустоту |
| SU1610029A1 (ru) * | 1988-07-29 | 1990-11-30 | МоИ.Звонарев | Способ упрочнени вмещающего выработку массива |
| SU1739023A1 (ru) * | 1990-02-20 | 1992-06-07 | Институт физики и механики горных пород АН Республики Кыргызстан | Способ определени деформаций горнопроходческих выработок |
| GB2253707A (en) * | 1991-03-13 | 1992-09-16 | Coal Ind | Strata movement indicator |
| RU2029084C1 (ru) * | 1992-03-10 | 1995-02-20 | Белявский Юрий Георгиевич | Способ определения главных нормальных напряжений в массиве горных пород и устройство для его осуществления |
| RU2276263C1 (ru) * | 2004-12-16 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет) | Способ определения деформационных характеристик массива горных пород |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Указания по безопасному ведению горных работ при строительстве и эксплуатации шахт на месторождениях Североуральского бокситового бассейна, подверженных горным ударам", Ленинград, ВНИМИ, 1988, с. 62-64 * |
| Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных местрождений, Москва, Недра, 1988. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Assessment of excavation damaged zone around roadways under dynamic pressure induced by an active mining process | |
| Singh et al. | An observational approach for assessment of dynamic loading during underground coal pillar extraction | |
| CN110792450B (zh) | 一种确定注浆锚索超前支护的方法 | |
| Waclawik et al. | Rock bolting at the room and pillar method at great depths | |
| Baryshnikov et al. | Practical experience of geomechanical monitoring in underground mineral mining | |
| CN114397421B (zh) | 采动煤层底板破坏深度监测方法 | |
| Tan et al. | Researches on floor stratum fracturing induced by antiprocedure mining underneath close-distance goaf | |
| Peter et al. | An overview of the use of rockbolts as support tools in mining operations | |
| Armand et al. | Mine by experiment performed in the Callovo-Oxfordian Claystone at the Meuse Haute Marne underground research laboratory (France) | |
| CN107269262A (zh) | 一种煤矿钻孔变形监测实验方法 | |
| RU2566885C1 (ru) | Способ оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород | |
| Guayacán-Carrillo et al. | Impact of size excavation on time-dependent behavior of drifts excavated at the Meuse/Haute-Marne URL | |
| RU2583032C1 (ru) | Внутрискважинный способ определения зон повреждения горных пород | |
| Modi et al. | Assessment of blasting impacts in underwater concrete berth demolition and development of a Hybrid Controlled Blasting (HCB) technique–A case study | |
| Nierobisz | Identification of load to dog heading support during a rockburst | |
| Catalan | Implementation and assessment of intensive preconditioning for cave mining applications | |
| Wang et al. | Effects of main roof fracturing on energy evolution during the extraction of thick coal seems in deep longwall faces | |
| RU2761081C1 (ru) | Устройство для измерения деформаций на стенках горной выработки | |
| Hidalgo et al. | Deformation analysis in connection with bending and shear failure of a monitored stope in the Kristineberg mine in Sweden | |
| CN112115599B (zh) | 一种密集钻孔弱化顶板孔间距计算方法 | |
| Zhang et al. | Field monitoring seismic response of underground excavations and rock bolts at Kiirunavaara underground mine | |
| RU2464425C1 (ru) | Способ определения величины подработки массива твердеющей закладки | |
| RU2153071C1 (ru) | Способ определения зон на земной поверхности, потенциально опасных по обрушениям при подземной разработке рудных месторождений | |
| RU2598009C1 (ru) | Внутрискважинный способ определения направления действия и значений главных напряжений | |
| RU2613229C1 (ru) | Способ контроля напряжённо-деформированного состояния массива горных пород |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171129 |