RU2716760C1 - Способ контроля целостности породных стенок при строительстве шахтных стволов - Google Patents
Способ контроля целостности породных стенок при строительстве шахтных стволов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716760C1 RU2716760C1 RU2019116197A RU2019116197A RU2716760C1 RU 2716760 C1 RU2716760 C1 RU 2716760C1 RU 2019116197 A RU2019116197 A RU 2019116197A RU 2019116197 A RU2019116197 A RU 2019116197A RU 2716760 C1 RU2716760 C1 RU 2716760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- salt
- shaft
- cracks
- strength
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 claims description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 abstract 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 2
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 2
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C39/00—Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D5/00—Lining shafts; Linings therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве вертикальных шахтных стволов калийных рудников. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности при строительстве шахтных стволов соляных рудников за счет определения степени трещиноватости и прочности породных стенок ствола в местах предполагаемой установки деревянных кейлькранцев методами неразрушающего контроля. После проходки ствола в необводненных породах каменной соли для определения оптимального места заложения кейлькранцев выполняют площадное исследование всей поверхности породной стенки ствола методами неразрушающего контроля: определяют наличие трещин в породе и прочностные характеристики каменной соли. Далее по полученным данным инструментальных замеров определяют наиболее подходящий интервал поверхности шахтного ствола, сложенного соляными породами для установки опорного кольца кейлькранца, в этом интервале, производят шлифовку стенок шахтного ствола, затем проводят второй цикл инструментальных замеров для определения прочностных свойств соляных пород и наличия в них микротрещин, после чего осуществляют пробивку пикотажных клиньев деревянного кейлькранца. 2 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве вертикальных шахтных стволов калийных рудников.
Известен способ определения неоднородностей упругих и фильтрационных свойств горных пород, заключающийся в том, что выбуренные из горного массива цилиндрические образцы керна просвечивают ультразвуковыми волнами, затем определяют скорости упругих продольных волн в высушенных образцах, сравнивают результаты измерения скоростей и делают вывод о возможных нарушениях в естественном залегании массива пород (Пат. 2515332 Российская Федерация, МПК G01N 15/08, заявл. 18.09.2012, опубл. 10.05.2014, Бюл. №13).
Недостатком данного способа является то, что исследование проводят на образцах керна, которые в полной мере не могут отобразить состояние и характеристики горных пород в условиях естественного залегания, а в некоторых случаях даже могут дать ошибочную картину, так как образцы испытываются в отрыве от взаимодействия с массивом и при их отборе происходит непредсказуемое изменение свойств горной породы, при этом отбор образцов выполняется точечно, что не дает возможности получить непрерывную информацию по всему периметру ствола, и, соответственно, существует высокая вероятность пропуска трещин и других опасных явлений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля шероховатости поверхности шахтных стволов в соляных породах, заключающийся в том, что в нескольких местах контролируемой поверхности определяют среднюю глубину впадин и значение электрической емкости воздушного зазора, затем определяют зависимость этих величин, после чего рассчитывают шероховатость стенки шахтного ствола (Пат. 2612755 Российская Федерация, МПК G01N 27/22, заявл. 23.10.2015, опубл. 13.03.2017, Бюл. №8).
Недостатком предложенного способа является то, что способ не определяет наличие трещин в горном массиве, а также не учитывает прочностные свойства соляных пород.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности при строительстве шахтных стволов соляных рудников за счет определения степени трещиноватости и прочности породных стенок ствола в местах предполагаемой установки деревянных кейлькранцев методами неразрушающего контроля.
Известно, что проникновение через трещины в соляных породах даже небольших объемов маломинерализованной воды, вследствие хорошей их растворимости, может привести к катастрофическим последствиям. Так, например, наличие природной трещиноватости в покровной каменной соли привело к возникновению аварийных водопритоков через тюбинговую крепь в зоне заложения деревянного кейлькранца в стволе №1 Первого Березниковского калийного рудника. Схожие причины, а именно наличие микротрещин в соляной породной стенке на глубину до 3-6 см, привело к размыву соляных пород вокруг пикотажного уплотнения кейлькранцев и аварийному затоплению ствола №3 Третьего Березниковского рудника. Кроме того, достаточно высока вероятность возникновения трещин в породной стенке на участках ослабления ее прочностных параметров в период монтажных работ по установке опорного кольца и пробивки деревянного уплотнения вследствие воздействия высокого давления от набора деревянных клиньев.
Исходя из вышеизложенного, наличие в породной стенке природных трещин и участков ухудшения прочностных свойств в местах сооружения деревянных кейлькранцев, могут привести к аварийным ситуациям и затоплению ствола. Поэтому, боковая поверхность породной стенки в районе пикотажного уплотнения должна быть достаточно прочной и не иметь природных трещин.
Способ осуществляется следующим образом.
После проходки ствола в необводненных породах каменной соли для определения оптимального места заложения кейлькранцев выполняют площадное исследование всей поверхности породной стенки ствола (по всему периметру) методами неразрушающего контроля: определяют наличие трещин в породе и прочностные характеристики каменной соли.
Прочностные характеристики каменной соли определяют с помощью ультразвукового или механического метода.
Принцип определения прочности каменной соли ультразвуковым методом основан на наличии функциональной связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и прочностью породы. Прочность породы определяют экспериментально по установленным градуировочным зависимостям "скорости распространения ультразвука - прочность породы V=f(R)" или "время распространения ультразвука t - прочность породы t=f(R)". Степень точности метода зависит от тщательности построения тарировочного графика.
Тарировочный график строится по данным прозвучивания и прочностных испытаний контрольных кубиков, приготовленных из соли того же состава, что и в предполагаемом месте закладки деревянного кейлькранца.
В случае отсутствия результатов прочностных испытаний, прочность породы оценивается на качественном уровне, особое внимание уделяется изменчивости показаний ультразвукового измерителя скорости по периметру ствола. Значительные (более трех сигма) отклонения указывают на соответствующие изменения и прочностных свойств.
При использовании механического метода, в зависимости от применяемых приборов, косвенными характеристиками прочности являются:
- значение отскока бойка от поверхности породы (или прижатого к ней ударника);
- параметр ударного импульса (энергия удара);
- размеры отпечатка на породе (диаметр, глубина) или соотношение диаметров отпечатков на породе и стандартном образце при ударе индентора или вдавливании индентора в поверхность породы.
К приборам механического принципа действия относятся: эталонный молоток Кашкарова, молоток Шмидта, молоток Физделя, пистолет ЦНИИСКа, молоток Польди и др. Эти приборы дают возможность определить прочность породы по величине внедрения бойка в поверхностный слой конструкций или по величине отскока бойка от поверхности породы при нанесении калиброванного удара (пистолет ЦНИИСКа).
Наличие трещин определяют люминесцентным способом либо ультразвуковым методом.
Люминисцентный способ заключается в нанесении пенетранта на поверхность породной стенки ствола, при этом капиллярные силы втягивают пенетрант в любую открытую трещину, после чего салфетками с нанесенным ни них очистителем удаляют с поверхности излишек пенетранта, а затем на поверхность наносят проявитель, который вытягивает пенетрант на поверхность из любой поверхностной трещины или поры. Далее осматривают поверхность с помощью ультрафиолетового светильника, который показывает трещины, если таковые имеются, в виде люминесцентных линий или пятен.
При применении ультразвукового метода выполняется профилирование (наблюдения с некоторым шагом по периметру ствола). Наличие трещин устанавливается по уменьшению скорости упругих волн (или увеличению времени прохождения импульсов) относительно среднего значения по профилю. Глубина обнаруженной трещины устанавливается по изменению времени прохождения импульсов при условии, что плоскость трещинообразования перпендикулярна линии прозвучивания. Глубина трещины определяется из соотношений:
где h - глубина трещины;
V - скорость распространения ультразвука на участке без трещин, мк/с;
ta, te - время прохождения ультразвука на участке без трещины и с трещиной, с;
а - база измерения для обоих участков, см.
Далее по полученным данным инструментальных замеров определяют наиболее подходящий интервал (интервал с минимальным количеством, глубиной и раскрытием трещин) поверхности шахтного ствола, сложенного соляными породами для установки опорного кольца кейлькранца.
Перед установкой опорного кольца кейлькранца, производят шлифовку (сглаживание) стенок шахтного ствола, сложенного соляными породами, при помощи специальной шлиф-машинки в районе пикотажного уплотнения.
Затем, на всей отшлифованной (гладкой) поверхности породной стенки проводят второй цикл инструментальных замеров для определения прочностных свойств соляных пород и наличия в них микротрещин.
В случае обнаружения микротрещин и слабых пород проводят повторную обработку (шлифовку) стенок шахтного ствола. После чего производят пробивку пикотажных клиньев деревянного кейлькранца.
Данный способ позволяет с помощью комплексного инструментального контроля провести площадное исследование породных стенок шахтного ствола, достоверно определить, как наличие трещин в соляном массиве, так и прочностные свойства пород в местах предполагаемой установки деревянных кейлькранцев.
Claims (3)
1. Способ контроля целостности породных стенок при строительстве шахтных стволов, включающий измерение контролируемого параметра, определение оптимального места заложения деревянного кейлькранца, отличающийся тем, что проводят площадное исследование породной стенки шахтного ствола на наличие трещин в соляной породе и определение ее прочностных характеристик неразрушающими методами контроля, по результатам которого определяют подходящий интервал для установки опорного кольца кейлькранца, после чего в этом интервале производят шлифовку стенок шахтного ствола до гладкой поверхности и выполняют второй цикл инструментальных замеров на предмет отсутствия трещин в соляной породе, а затем осуществляют пробивку пикотажных клиньев деревянного кейлькранца.
2. Способ по п. 2, отличающийся тем, что прочностные характеристики породы определяют с помощью ультразвукового или механического метода.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что наличие трещин определяют люминесцентным способом либо ультразвуковым методом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116197A RU2716760C1 (ru) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | Способ контроля целостности породных стенок при строительстве шахтных стволов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019116197A RU2716760C1 (ru) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | Способ контроля целостности породных стенок при строительстве шахтных стволов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2716760C1 true RU2716760C1 (ru) | 2020-03-16 |
Family
ID=69898455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019116197A RU2716760C1 (ru) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | Способ контроля целостности породных стенок при строительстве шахтных стволов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2716760C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU950912A1 (ru) * | 1981-01-05 | 1982-08-15 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Способ определени степени трещиноватости горного массива |
| SU1089258A1 (ru) * | 1982-04-21 | 1984-04-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Геологоразведочный Институт Угольных Месторождений | Способ определени трещиноватости горных пород |
| DE3332967A1 (de) * | 1983-09-13 | 1985-03-28 | Gewerkschaft Auguste Victoria, 4370 Marl | Schachtausbau mit dreiachsig gedrueckten stahlbeton-tragringen |
| RU2535554C1 (ru) * | 2013-10-11 | 2014-12-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Галургии" (Оао "Галургия") | Крепь шахтного ствола |
| RU2612755C1 (ru) * | 2015-10-23 | 2017-03-13 | Владимир Викторович Белкин | Способ контроля шероховатости поверхности шахтных стволов в соляных породах |
-
2019
- 2019-05-27 RU RU2019116197A patent/RU2716760C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU950912A1 (ru) * | 1981-01-05 | 1982-08-15 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Способ определени степени трещиноватости горного массива |
| SU1089258A1 (ru) * | 1982-04-21 | 1984-04-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Геологоразведочный Институт Угольных Месторождений | Способ определени трещиноватости горных пород |
| DE3332967A1 (de) * | 1983-09-13 | 1985-03-28 | Gewerkschaft Auguste Victoria, 4370 Marl | Schachtausbau mit dreiachsig gedrueckten stahlbeton-tragringen |
| RU2535554C1 (ru) * | 2013-10-11 | 2014-12-20 | Открытое Акционерное Общество "Уральский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Галургии" (Оао "Галургия") | Крепь шахтного ствола |
| RU2612755C1 (ru) * | 2015-10-23 | 2017-03-13 | Владимир Викторович Белкин | Способ контроля шероховатости поверхности шахтных стволов в соляных породах |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШИЛЬДЕР Р., и др., Успешная оптимизация качества и скорости выполнения работ при сооружении традиционных кейлькранцев при проходке двух стволов способом замораживания, Безопасность труда в промышленности, N9, 2015. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4667228B2 (ja) | 杭検査方法及びセンサー圧着装置 | |
| Felicetti | Assessment methods of fire damages in concrete tunnel linings | |
| US10344582B2 (en) | Evaluation of downhole installation | |
| US20040123665A1 (en) | Nondestructive detection of reinforcing member degradation | |
| Rausche | Non-destructive evaluation of deep foundations | |
| White et al. | Comparing cross-hole sonic logging and low-strain integrity testing results | |
| JP2007322401A (ja) | アンカーの健全性評価方法 | |
| Hudson et al. | P-wave velocity measurements in a machine-bored, chalk tunnel | |
| 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 | |
| Hafiz et al. | A self-referencing non-destructive test method to detect damage in reinforced concrete bridge decks using nonlinear vibration response characteristics | |
| RU2716760C1 (ru) | Способ контроля целостности породных стенок при строительстве шахтных стволов | |
| Hashimoto et al. | Application of elastic-wave tomography to repair inspection in deteriorated concrete structures | |
| KR101027069B1 (ko) | 숏크리트 접착상태 평가 방법 | |
| Lo et al. | MEASUREMENT OF UNKNOWN BRIDGE FOUNDATION DEPTH BY PARALLEL SEISMIC METHOD. | |
| JP2008002923A (ja) | コンクリート構造物内の鉄筋腐食程度の非破壊検査方法 | |
| RU2672070C1 (ru) | Способ определения интенсивности газовыделения из разрушенного угля | |
| Yan et al. | Ultrasonic Testing Signal of Grouting Defect in Prefabricated Building Sleeve. | |
| Voznesenskii et al. | On the evaluation of rock integrity around mine workings with anchorage by the shock-spectral method | |
| RU2583032C1 (ru) | Внутрискважинный способ определения зон повреждения горных пород | |
| CN112014240B (zh) | 一种基于原位表面单裂隙的岩体剪切参数评估方法 | |
| CN112611805B (zh) | 一种基于衰减系数的评价围岩松动圈范围的方法 | |
| Dagrain et al. | Fields applications for the scratching tests | |
| Lai et al. | Integrity testing of model pile with embedded accelerometers | |
| Seifabad et al. | An investigation into fracture toughness and mechanisms in anisotropic rocks using the Acoustic Emission method | |
| Cui | Numerical and experimental study of grouted rock bolts and their defects using ultrasonic guided waves |