Вопрос №18 (Использование физических свойств пород для обеспечения контроля за напряженным состоянием в массива горных пород)

В результате наблюдений за напряженным состоянием пород устанавливают: величину напряжений в породах, окружающих выработку, в целиках и крепи; изменения напряжений во времени и пространстве; ве степень нарушенное™ несущих конструкций и массивов и ее изменения во времени. Эти данные позволяют прогнозировать опасное состояние на отдельных участках шахты или карьера и, следовательно, заблаговременно принять меры по предотвращению или локализации обрушений. личину деформации выработок, целиков и крепи;

Наблюдения за откосами и бортами карьеров и отвалов осуществляют преимущественно маркшейдерской съемкой — методом реперов . Для этого по наиболее опасным направлениям в массиве пород забивают реперы, относительное сдвижение которых в плане и по высоте регулярно контролируют при помощи теодолита и нивелира. На основании измерений получают информацию о скорости и направлении смещения отдельных участков массива и устанавливают необходимые профилактические мероприятия. Метод реперов применим лишь при условии начавшейся деформации массива. Часто же необходимо заранее определить степень его устойчивости, для чего используют различные физические методы. Весьма существенным фактором, обусловливающим у с т о й ч и в о с т ь г о р н ы х м а с с и в о в , является степень их трещиноватости и нарушенности. Для количественной оценки этого параметра можно воспользоваться скоростью прохождения упругих волн v, так как она зависит от трещиноватости пород. Как известно, отношение скоростей распространения упругих колебаний в нарушенном массиве и монолите может служить характеристикой нарушенности массива Ai. Оценить н а р у ш е н н о с т ь м а с с и в а можно также по отношению скоростей распространения продольных и поперечных волн vp/vs• Как известно, большие значения vP/vs соответствуют более нарушенным породам. Непосредственно с нарушенностью пород связан также коэффициент поглощения упругих колебаний 8, характеризующий состояние массива. Степень нарушенности массива и его напряженное состояние определяют также по измерениям его э л е к т р и ч е с к о й п р о в о д и м о с т и . Последняя, так же как и скорость распространения упругих волн, зависит от напряженного состояния пород. Поэтому, заранее установив подобную закономерность для пород определенного месторождения и введя поправки на влажность и возможную нарушенность массива, можно непосредственно по величинам v или оэ определить величину напряжений в бортах карьера.

Вопрос №19 (Использование физических свойств пород для обнаружения неоднородных включений и опасных зон в массиве горных пород)

Нарушение режима работы горного предприятия может произойти не только в связи с проявлением горного давления, но и при встрече добычных машин с неожиданными препятствиями— крупными включениями крепких пород, карстами, заполненными водой, сильно разрушенными зонами, плывунами и т. д. В связи с этим необходимо осуществлять непрерывный контроль за строением и составом разрабатываемого массива пород перед забоем на расстояние 5—20 м.

Так как две породы могут иметь одинаковые значения одних параметров и различные значения других, выбор того или иного способа интроскопии в конкретном случае зависит от возможности обнаружить границу контакта разных тел данным способом.

А к у с т и ч е с к и м и м е т о д а м и можно обнаруживать контакты двух пород, если их удельные волновые сопротивления различны. Так, изменение скорости распространения упругих колебаний при замерзании влажных пород используется для определения мощности мерзлых слоев. Акустическим методом можно выявлять трещиноватые зоны в скальных породах, заполненные льдом.

М е т о д э л е к т р о м е т р и и может быть использован для прогноза водоносных зон па угольных шахтах, так как удельное электрическое сопротивление увлажненной зоны значительно меньше сопротивления вмещающей среды. Этот метод используется на шахтах Подмосковного угольного бассейна.

Для выделения пористых и трещинно-кавернозных участков в однородном по химическому составу разрезе карбонатных пород можно применить м е т о д в ы з в а н н о й п о л я р и з а ц и и . Коэффициенты поляризуемости трещиноватого блока зависят от степени раскрытия заполненных водой трещин и их электрического сопротивления.

Изменения м а г н и т н о й п р о н и ц а е м о с т и руд с изменением температуры используются в методах обнаружения участков массива с повышенной температурой.

С целью выявления тепловых аномалий проводят также г е о т е р м и ч е с к и е наблюдения через опережающие шпуры. Интерпретация этих аномалий позволяет судить о том, что может встретиться на пути проведения выработки: подземные воды, скопление газов, рудные включения и т. д.