ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Прогноз динамических проявлений массивов вокруг горных выработок с использованием регистрации ФЭ с помощью приборов можно проводить по определённой методике, дающей наибольшую и достоверную информацию.

Осадочные и близкие к ним по механическим свойствам мета-морфизованные в условиях недр породы, как мраморы, алевролиты, аргиллиты, известняки, некоторые типы песчаников и соли, характеризуются тем, что имеют малый предел прочности, менее 10 МПа. Это объ­ясняется микропористостью и микротрещиноватостью их структуры, большой дефектностью на микроуровне, что сильно уменьшает число ионных энергетических связей.

Другой тип пород - породы изверженного происхождения и магматические породы, образованные из расплавов - более вязкие, с меньшей пористостью и любой другой дефектностью, сохранивших большинство действующих энергетических ионных связей, имеют предел прочности выше 10 МПа, доходящий до 30 МПа. Второй тип пород - склонен к накапливанию большой упругой энергии.

Массивы, сложенные из пород первого типа, склонны к вывалам, выбросам и самообрушению. Массивы из пород второго типа склонны к значительным динамическим проявлениям в виде толчков и горных ударов.

Повышенной потенциальной удароопасностью обладают породы вокруг горных выработок в зоне опорного давления, находящегося на расстоянии 0,9-1,6 м от обнажения, где большой градиент существую­щего горного давления за счёт миграции энергии вызывает перераспределение геомеханического поля напряжений, изменения которого оце­ниваются по параметрам ФЭ пород. Время миграции энергии на расстояния, равные промежуткам между двумя замерными точками в скважине (0,1 ё0,5 м) или между двумя замерами в выработке (1 ё10 м), приближенно составляет 16,6 ё166 мин.

На основе экспериментальных результатов разработан способ прогноза горных ударов массива пород. Способ имеет следующую последовательность операций прогноза удароопасности краевой части массива.

Измерениями ФЭ с помощью детектора, регистрирующего в ультрафиолетовом диапазоне частот, например, при расстояниях между пикетами 3-5 м, путём телескопического обзора поверхностей контура выработки находят участок с повышенной активностью ФЭ относи­тельно фонового излучения на данном горизонте, рис.

В стенке участка с повышенным механическим напряжением, не превышающим опасной величины, бурят скважину глубиной не менее 6-8 м.

Перемещая детектор по скважине с помощью досылочных штанг, находят точку с максимальной активностью сигналов и регистрируют в диапазоне 400-1200 нм мощность излучения и счёт импульсов.

Перемещая детектор в обоих направлениях относительно поло­жения максимума ФЭ, фиксируют её параметры в 2-3 точках через 0,5 м слева и справа. Опыт повторяют 5-6 раз в течение не менее 16 минут, минимального времени передачи информации.

На рис. представлены экспериментальная схема и результаты измерений, из которых следует, что абсолютные изменения измеряемых параметров равны:

,

где dР ₁ - градиент давления в начале измерения;

- давление в нетронутом массиве;

Р ₁ - среднее давление в начале измерения;

,

где dР ₂- градиент давления в конце измерения;

Р ₂ - среднее давление в конце измерения;

Х ₁ - Х ₂ = dХ,

где x _i и Х ₂ - координаты положении детектора в начале и конце измерения;

t₁ ­- t₂ = dt,

где t₁и t₂ - значение времени в начале и в конце измерений.

При достижении ФЭ критических значений, табл. наблюдается миграция энергии, скорость которой по выше приведенным параметрам измерений равна:

.

По керновому материалу определяют литотипы пород.

По размеру найденного участка выработки - h, изменению гради­ента давления, пропорционального изменению ФЭ, вдоль скважины - , потенциальной энергии e_x, скорости изменения давления - оценивают удароопасность локального участка выработки по месту, времени и энергии.

При t_крит. ~16,6 мин ё166,6 мин, критическая мощность излучения и критическая скорость миграции собственно равны:

Ф _{е крит.}~0,47 Ч10 ^-12 Вт (гор. -70 м), 0,60 Ч10 ^-12 Вт (гор. -140 м),

0,73 Ч10 ^-12 Вт (гор. -210 м), 0,90 Ч10 ^-12 Вт (гор. -280 м) и

м/с. При этом участок массива пород удароопасен, если:

Ф _{е макс.} Ф _{е крит.}, v_макс. - v_крит.. 0 и миграция энергии происходит в сторону контура выработки.

Участок рудного массива не опасен по горным ударам, но опасен по выбросу или вывалу, сложенный из сиенитов и туросланцев, если:

Ф _{е макс.}< ф="">_{е крит.}, v_макс. - v_крит.. 0, то есть перемещение максимума энергии (ФЭ) происходит в сторону контура выработки. В 1989 г. на гор. -280 м в забое орта 16 произошло несколько выбросов при условиях, соответствующих данным параметрам.

Участок массива неудароопасен, если:

Рис. Определение напряжения и величины скорости смещения максимума

повышенного давления относительно контура выработки

методом измерений фотонной эмиссии