ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Потеря устойчивости горных выработок определяется напряжен­ным состоянием дородного массива, нестационарно изменяющимся во временя и пространстве при очистной выработка (выемке). Изучение динамики изменения напряженного состояния приконтурной части массива геофизическими методами открывает перспективу для предуп­реждения опасных проявлений горного давления.

Разработана методика наблюдений за динамикой изменения напряженного состояний массива методами электрометрии для обеспечения безопасных условий ведения горных работ. Внешнее воздейст­вие на нарушенный породный массив циклического характера приво­дит к пространственно-временной перестройке полей напряжений. При взрывной отбойке руды на массив одновременно действуют взрыв­ная водна и напряжения в результате увеличения выработанного пространства, что приводит к внезапному разрушению приконтурной части горных выработок, в том числе и в виде опасных горных ударов.

Происходит пространственно-временное смещение зон разуплотне­ния и уплотнения, динамика которых излучается по режимным на­блюдениям электрометрического способа.

Натурные измерения удельного электрического сопротивления проводят в веерах скважин трех и четырэхэлектродными электроразведочными установками. Для сравнения используют относительные значения измеренных электрических параметров. Наблюдениями ус­тановлено, что после отбойки трех вееров скважин начинается процесс перестройки полон напряжении, выражающийся в образова­нии зоны опорного давления, а при каждой последующей отбойке происходит изменение местоположения зоны максимальных напряже­нии при его смещении в сторону выработанного массива (простран­ства) и от него.

Анализ результатов электрометрических наблюдений показыва­ет, что после первых серий взрывов происходит относительное уп­лотнение, а при последующих происходит разуплотнение горних по­род. Во-вторых, "движение" зон уплотнения и разуплотнения про­исходит ступенчато в сторону контуров существующих подготови­тельных и нарезных выработок. В-третьих, зона дородного масси­ва с повышенными напряжениями является экранирующим барьером, который накапливает энергию и мешает развитию зон дезинтеграции. Таким образом^ режимные наблюдения за закономерностями измене­ния удельного сопротивления в блочном массива позволяют прогно­зировать и контролировать динамику изменения напряженного состоя­ния пород.

Методика распространена для месторождений, отрабатываемых камерной системой разработки с искусственной закладкой вырабо­танного пространства. В массивах на расстоянии 9-11 м в процес­се отработки образуется зона опорного давления, что соответствует традиционным геомеханическим представлениям о распределе­нии полей напряжений вокруг очистных выработок. По мере увели­чения объема камер эти характеристики напряжений приводят к де-формированию части массива в сторону выработанного пространства и раскрытию трещин на участке 12-14 м, вызвавшему обрушение стенок камер. После обрушения изменилось положение зоны опорного давления и процесс повторился иа расстоянии 7-8 м от устья сква­жин.

Электрометрическим способ оценки и прогноза состояния мас­сива и элементов горных выработок во времени в модификации двухэлектродной установки на постоянном токе в кровле камер и в опорных целиках использован для решения вопросов устойчивос­ти, безопасности и прогнозирована устойчивости выработок и налегающего массива в условиях массовых обрушений подрабатывае­мого породного массива.

На карте месторождений зона обрушения коррелируется с массовыми взрывами на карьерах и с направлением основных тектони­ческих напряжению. Если причины, механизм воздействия тектони-ческой составляющей на состояние кровли и опор выработок не изучен и представляет интерес, возрастающий по мере понижения фронта очистных работ, регулярные наблюдения на организованных станциях позволяют проследить цикл развития нарушений в кровли.

Физической основой методов, применяемых для контроля за состоянием кровли и целиков, являются: увеличение электрического сопротивления при росте нарушенности необводненных горных пород в кровле, изменение скорости релаксации электрического тока в горных породах в зависимости от степени напряженного состояния целиков.

Анализ результатов экспериментальных наблюдений за динамикой изменения удельного сопротивления в приконтурной части блочного породного массива при внешнем силовом воздеиствии показал следующее:

1. Внешнее силовое воздействие на породный массив, разби­тый на структурные блоки различного уровня, приводит к перест-ройке ее лекальных полей напряжений и структурное нарушенности пород вокруг выработок. Процесс проявления заключается в виде ступенчатого в пространстве и цикличного по времени смещения зон относительного уплотнения блочного массива в сторону выра­ботанного пространства, определяемого на основе наблюдений за динамикой изменения удельных сопротивлений и вызывает деформирование его приконтурной части.

2. Наблюдения за изменением удельного сопротивления позво­ляют проигнорировать УСТОЙЧИВОСТЬ горных выработок при взрывном

способе отбойки руды. При определенных соотношениях пределов прочности пород на сжатие и растяжение происходит или постепенное накопление упругой энергии с последующей потерей устойчи­вости горных выработок, или вызванное разрушение пород в ди­намической форме. Прогностическими параматрами динамического разрушения пород могут служить: скорость смещения зон разуп­лотнения, эффективный радиус их развития в глубине массива, расстояние до зоны, экранирующей распространение зон уплотне­ния и местоположение участков возрастание геофизических пара­метров, характеризующих состояние отдельных блоков горных по­род массива.

3. Наблюдения за эффектом пространственно-временного из­менения полей напряжений в приконтурной части массива при взрывном способе отбойки руды методом электрометрии могут быть использованы для решения широкого круга задач горной тех­нологии (оценка блочности массива, выделение зон напряжений, выделение трещиноватых пород, проектирование станций контроля и- др.). Это позволит прогнозировать и предупреждать случаи внезапного разрушения горных выработок и повысить безопасность отработки месторождений.