Изучение нарушенности пород прибором СИ-II

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ташкентский Государственный Технический Университет

им. И. А. Каримова

Изучение нарушенности пород прибором СИ-II

Морозов Валерий Викторович

канд. техн. наук, доцент,

доцент кафедры "Маркшейдерское дело и геодезия"

Морозов Виктор Валерьевич

молодой специалист, заведующий лабораторией АФ НИТУ «МИСиС» Национальный исследовательский технический университет «МИСиС» в городе Алмалык, Республика Узбекистан

Мавлянов Нуршод Дилшодович

магистр кафедры "Маркшейдерское дело и геодезия"

Аннотация

В последнее на глубоких карьерах все чеще возникают деформации связанные с нарушенностью приконтурного массива. Предложенная нами методика позволяет заблаговременно, т.е. до подхода горных выработок, определить опасные участки в борту карьера и своевременно принять меры по их устранению.

Ключевые слова: Трещиноватость, приконтурный массив, породы, удельная трещиноватость, скважина.

карьер деформация порода приконтурный

С развитием горной промышленности в последнее время возникла потребность в строительстве карьеров глубиной до 1000м. Поэтому возникла необходимость решения ряда геомеханических задач, связанных с устойчивостью бортов карьеров и с технологией горных работ. К числу наиболее важных задач относятся: увеличение угла наклона борта, поддержание длительной устойчивости откосов, уменьшение действия взрыва на массив, рациональное и более эффективное использование ВВ и т.д.

Решение всех этих задач невозможно без детального изучения строения массива. В настоящее время существуют методы изучения нарушенности массива пород по поверхности выработки. Однако на данном этапе развития техники и технологии разработки месторождений этих сведений недостаточно и необходимы определения строения пород внутри массива [1,2].

Для решения этой задачи были разработаны методы: кернов,

реометрический, ультразвуковой, радиометрический, сейсмометрический, электрометрический, метод скважинных оптических приборов и др. Из перечисленных выше методов наиболее перспективным является метод скважинных оптических приборов, который способ передавать информацию о различного рода нарушениях и геометрическом строении пород внутри массива. В сочетании с методами поверхностного изучения нарушенности массива совокупность полученных результатов определений дает наиболее полное представление о структурных и текстурных особенностях пород внутри массива на незначительном удалении от его контура.

Ценность данного направления натурных определений в том, что она позволяет непосредственно наблюдать или фотографировать оттенки скважин, встречающиеся нарушения, определять раскрытие трещин, их параметры, характер обводненности пород, изучать геологическое строение разрабатываемого участки и т.д. Кроме того, задокументированная запись процесса позволяет многократно просматривать состояние массива, уточнять отдельные особенности строения пород подробнее, изучать параметры трещин. С этой целью был сконструирован прибор, предназначенный для изучения внутреннего строения массива и его нарушений с стримингового видео. Конструкция прибора основана на принципе перископа, который нашел большое применение в различных областях народного хозяйства. Главной частью прибора является многогранная зеркальная пирамида.

Для определения количества зеркал в пирамиде и величины искажения от кривизны стенки скважины был проведен ряд экспериментов с плоским зеркалом и 4 макетами зеркальных пирамид: с 4, 6, 8 и 10 гранями и вогнутым экраном.

Результаты исследований приведены на графике (рис.1). Кривые соответствуют замерам на полную высоту, экспериментального зеркала (h=220 мм). Кривая 2 - искажения на высоте 100 м. Кривая 3 - на высоте 50 м от основания. При современном наибольшем диаметре скважин применяемых на карьерах зеркала прибора имеют рабочую высоту менее 100м. Поэтому оценку искажений следует проводить по 2 и 3 кривым.

Рис. 1. Зависимость измерения величины ошибки от угла наклона зеркала

Кривая 1 показывает какую площадь оригинала стенки скважины можно видеть в зеркале. Измерения проводились по середине (1а) и по краю (7б) зеркала. Из графиков видно, что наибоее рациональным является угол наклона зеркала от 38 до 430. Выбор рационального количества зеркал делался на основании эксперимента с четырех, шести-, восьми- и десятигранными пирамидами. Диаметр пирамид равнялся 200 мм. Они поочередно опускались в трубку разлиных диаметров, на стенках которых были нанесены деления по 0,5 мм. Затем подсчитывалась невидимая зона (/н), образующаяся за счет стыковки зеркал на гранях. После чего рассчитывался процент невидимой зоны из отношения --, где 1ок -длина окружности трубы. Данные эксперимента ^ок приведены в таблице 1.

Таблица 1

Невидимые зоны скважин разного диаметра

Нами была выбрана восьмигранная пирамида по следующим причинам: относительно малый процент невидимой зоны; более легкая ориентация зеркал по сторонам света, что облегчает обработку материала; простота изготовления по сравнению с 10-12-14-гранными пирамидами.

Прибор опускается в скважину при помощи специального устройства, которое состоит из опорной конструкции, на которой монтируется лебедка спуска, лебедка аварийного подъема кинокамеры и пульта управления, соединенного с прибором кабелем. Устье скважины армируется специальным патрубком с целью предотвращения падения кусков породы на прибор. Натурные исследования по изучению степени нарушенности пород проводились на Восточном борту карьера Кальмакыр (рис. 3) на этом же рисунке нанесена карта районирования по отдельной трещиноватости массива. Измерение трещиноватости по поверхности обнажения производилась фотопланиметрическим методом.

Для производства замеров внутри массива проектируется сетка скважин с учетом интенсивности развития трещиноватости пород. В зависимости от буримости пород скважины пробуриваются в сухую или с промывкой водой. После чего устье скважины армируется патрубком.

Затем при помощи прибора изучается трещиноватость массива по заранее пробуренным скважинам. После обработки материалов были составлены карты районирования по степени нарушенности пород массива. На рисунке 3 приведены данные трещиноватости по сечениям 6 и 10 м по последней скважине.

Рис. 3. Район исследования (восточный борт карьера Кальмакыр)

Рис. 4. Карта районирования по степени нарушенности массива на глубине 10 м

Рис. 5. Карта районирования по степени нарушенное™ массива на глубине 6м

Результаты экспериментов показали, что удельная трещиноватость пород падает по мере удаления от поверхности. Зависимость изменения трещиноватости с глубиной для различных пород, слагающих экспериментальный участок, приведена на графиках (рис. 6).

Рис. 6. Графики изменения удельной трещиноватости на глубине: 1 -6 м, 2-10 м

Причем для различных пород крутизна падения удельной трещиноватости различная.

Следовательно, чем дальше породы от поверхности откоса, тем меньше сказываются процессы, разрушающие их. Это хорошо видно на графиках (рис.1). Если на первые четыре метра значительное влияние оказывают в основном процессы выветривания и трещиноватость падает незначительно, то по мере удаления от поверхности откоса все большее влияние оказывают технологические факторы, трещиноватость значительно уменьшается и на определенном расстоянии действие процессов разрушения массива уже незначительно. В частности, для известняков - это расстояние равно 52м от поверхности откоса.

На этом расстоянии от предельного контура карьера следует принимать меры по уменьшению действия технологических факторов на массив. Например, влияние взрывных работ.

В настоящее время на карьере Кальмакыр применяется весьма прогрессивный метод снижения сейсмического воздействия взрыва на массив. Суть его заключается в том, что перед производством массового взрыва по всей длине взрываемого массива по контуру будущего уступа, при помощи взрыва малой мощности отбивается щель, которая препятствует проникновению энергии взрыва вглубь массива. Кроме того, известно, что с увеличением трещиноватости массива уменьшается количество ВВ, необходимое для его разрушения.

Следовательно, имея данные изменения степени нарушенности пород вглубь массива, можно распределить ВВ так, что по мере удаления скважины от поверхности откоса количество ВВ будет возрастать и на расстоянии, где трещиноватость наименьшая, будет равно расчетной величине. Это позволяет не только уменьшить количество ВВ при той же степени дробления, но и уменьшить сейсмическое воздействие взрыва. Кроме того, по полученным данным нам можно судить о степени нарушенности пород в том месте, где в будущем будет заложен предельный контур карьера, и своевременно принять меры (если это необходимо) к увеличению устойчивости откоса.

В частности, наши исследования показали, что на участках массив представлен сильно трещиноватыми породами, склонными к обрушению. И на этих участках необходимо предусмотреть искусственное укрепление массива откосов или иные меры, обеспечивающие устойчивость пород на весь период работ карьера

Список использованных источников

Рахимов В. Р., Арипова Ф. М., Морозов В. В. (1979) Изучение строения горного массива, скважинным информатоскопом СИ. Сб. науч.труд. ТашПИ, №278. Ташкент.

Гуман О. М. (2008). Инженерно-геологическая и гидрогеологическая характеристика пород Юбилейного месторождения. (с. 411). отчет ООО «НПЦ Уралгеолпроект»: УГГУ.

Латышев О. Г. & Казак О. О. (2017). Влияние нарушенности горных пород на их свойства и состояние. (с. 63). Известия УГГУ.

Епифанцев, О.Г. (2008). Трещиноватость горных пород. Основы теории и методы изучения: методические рекомендации. (с. 41) Новокузнецк : СибГИУ.

Ермолов, В.А. (2004). Геология. Ч. 1. Основы геологии : учебник (с. 599). - М.: МГУ.

Размещено на Allbest.ru/