Кен жыныстары массивтері учаскелерінің соққықауіптілік болжамы

t₁ — d_k1 диаметрлі табақшалар қалыңдығы;

t₂ — d_k2 диаметрлі табақшалар қалыңдығы;

N₁ — керн табақшаларының диаметрі d_k1 болғанда табақшалар саны;

N₂ — керн табақшаларының диаметрі d_k2 болғанда табақшалар саны;

Массивтің соққы қауіптілігін болжау және қуаттылығын анықтау үшін бұрғылаудың келесі режимінінің сипаттамасы бар бұрғылау қондырғылары пайдаланылады. Бұрғылау ставының айналу жылдамдығы 350 - 450 айн/мин, беру қуаты 1 МПа, бұрғылау жылдамдығы 1 - 2 см/мин., ұңғыма забойына берілетін су көлемі - 3 - 7 л/мин. Бұрғылау кезінде диаметрі 59 мм кернді жартылай сфералық қаптауларды қолдану ұсынылады.

Соққы қауіптілікті болжау үшін тіреу қысымы аумағындағы максимум аумағында бас кернеулік пен қуаттылық деңгейі әсерінің бағыты анықталады.

Кернді табақшалау жөніндегі жыныстардың қуаттылық жағдайы δ_ос /δ _p1= 0,2 кернеулігі арқылы анықталатын t_cp / d_дис = f (δ _p1 / δ _сж.) (сурет 7) қатынасы негізінде максимум тіреу қысымы аумағында ғана сандық жағынан бағаланады. Радиалды кернеулік δ _p1 кен орнына қатысты тангенциальды δ_θ ≈ δ _p1 болып табылады.

Тіреу қысымының аумағынан тыс кереді табақшаларға бөлу жөніндегі массивтің қуаттылық жағдайы 6 суретте көрсетілген тәуелділіктер бойынша жеткілікті шындық арқылы бағаланады.

Массив учаскелерінің қуаттылық жағдайын бағалау үшін ұңғыманы жалаңаштану бетіне немесе оның бетіне жанама болып табылатын жазықтықтың нормалы бойынша кен орынының барынша үлкен мөлшеріне h тең тереңдікке бұрғылайды. Бұрғылау кезінде крһерндік материалдарды әрбір 0,5 немесе 1 м сайын алады.

Табақшалар қалыңдығының өлшеу нәтижелері гистограммалар арқылы көрсетіледі. Гистограммалардың бір қалыпты сызықтармен қосылған тік сызықты учаскелері тармақтары жоғары қараған парабола түрінде болады.

Ұңғыма аузынан табақшалардың минмимальды минимальды орташа қалыңдықтағы участок ортасына дейінгі арақашықтығы тіреу қысымы аумағының максимумына дейінгі арақашықтыққа сәйкес келеді.

Гистограммада табақшалардың (жапырақшалар) минимальды қалыңдықтағы бірнеше учаскелерінің болуы кезінде бұл учаскелерде жыныстардың қысылу δ _сж. мықтылығы анықталады.

Тау жыныстарының әртүрлі мықтылық қасиеттері кезінде тіреу қысымының максимум аумағының орналасуын

=(0.54+0.1)+ (0.78+0.165) (δ_p1 / δ_c;ж)

тәуелділігінен табақшалардың орташа қалыңдығы және беріктігін ескере отырып, белгіленетін δ_p1/δ_сж.ең үлкен шамасы бойынша анықтау керек.

Жыныстардың мықты әралуандығында - мықты және әлсіз жыныстардың контактілері жанында 0,2 - 0,25 м артық емес шектеулі ұзындықтағы табақша қалыптасуының ұлғаюы байқалу мүмкін. Бұл экстремумлар әдетте, 5 және 10 табақшада көрсетілген және тіреу қысымының максимум аумағын анықтамайды.

Жыныстардың өзгермейтін мықтылығы кещінде максималды жүктеме аумағының жағдайы барынша алыстатылған экстремум арқылы белгіленеді.

Жыныстар мен кендердің соққы қауіптілігінің болжамы тіреу қысымы аумағындағы максимумдағы қуаттылық шамасын анықтаудан және жалаңаштанудан максимальды жүктемеге дейінгі арақашықтықтан жасалады.

Соққы қауіптілік болжамы максимальды қуаттылық әрекетіне перпендикуляр бағытталған ұңғымаларда жүргізіледі. Кен орны қимасындағы максималды қуаттылықты анықтау үшін осы шахтаға арналған әдістемелерге сәйкес ұңғымалар веері бұрғыланады. Барынша кіші қалыңдықтағы табақшалар түрінде керн шыққан ұңғыма оның осіне перпендикуляр максимальды қуаттылық бағытын көрсетеді.

Бірнеше ұңғымаларда кернді табақшалау кезіндегі массивтің соққы қауіптілігі тіреу қысымы максимумы аумағында ең кіші қалыңдықтағы табақшалар ұңғымасы бойынша анықталады. Өзгермеген тау - кен техникалық және тау - кен геолгиялық шарттарда соққы қауіптілік дәрежесін болжау ең кіші қалыңдықтағы табақшалардың бір ұңғымасы арқылы жүргізіледі.

Кейбір жалаңаштану жағдайында бұзылған жыныстар аумағы пайда болады X₂. Бұл аттыру жұмыстары нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Осы аумақта кернды табақшалау байқалмайды. Кернді табақшалау аумағының басы X₂ және X₁ аумақтары арасындағы шекараны сипаттайды. (8 сурет).

Максимальды қуаттылық әсер ету бағыты әрбір шахта үшін нақтыланады және жобада көрсетіледі.

2. Жарықшапқтануы бойынша. Қабат тәріздес жыныстар жағдайында көлденең бағыттың жарықшақтануы соққы қауіптілігінің көрсеткіші болып табылады. Соққы қауіптілікті кен орындарына қатысты және олардың қалыңдығына байланысты көлденең жүйелер жарықтарының бағыты бойынша анықтайды.

Болжамды жарықшақтық суретінің мәліметтері негізінде жүргізеді. А жайылуының азимуттарын және құлау бұрышын Б өлшеуді кен компасымен немесе бұрыш өлшеуішпен орындайды. Тегіс, кей жағдайда айнадай жазықтық жасайтын беттер өлшеуге жатады. Жазықтықтарда сырғанау жолағы мен бороздалар болуы мүмкін. Жарықтар толықтырулармен немесе оларсыз болуы мүмкін.

Өлшеу кезінде «Оң қол» ережесі қолданылады. Компастың ұзын жағын өлшенетін жарықтың жайылу сызығы бойынша қояды. Компастың азимутальды шкаласының нолі жарықтың скатының көріну өрісі оң жақтан болатындай етіп, бағытталады. Әрбір жазықтықты 2 - 3 рет өлшейді. Жайылу элементтерінің соңғы мәнін орта арифметикалық ретінде қабылдайды. Суретке түсіруді жарықтарды бірізді әрбір метр сайын анықтай отырып, жүргізеді. Өлшеу кезінде жайылудың нағыз азимуттарының мәнін анықтайды.

Көлденең жүйелерге келесі параметрлері бар жатады:

А₁ = (70⁰ ± ٧) + (110⁰ ± ٧);

A₂ = (250⁰ ± ٧) + (290⁰ ± ٧)

және Б_{1, 2} = 50 - 90⁰,

бұл жерде: ٧ – магниттік жіктелу, Б – түсу бұрышы.

Жарықшақтықты суретке түсіру кезінде көлденең класстағы жарықтар ғана есепке алынады. Кен орындарының боджам жасалатын аумағын толық қамту және жан-жақты нәтижелер алу үшін кент орындары арасындағы арақашықтық 20 м аспауы тиіс.

Суретке түсіру нәтижелері бойынша көлденең класстағы жарықтардың қалыңдығының изосызықтары жүргізіледі. Осы мақсатта қалыңдықтарды өлшеу мәліметтерін бес метрлік интервалда орташалайды және 1:500 масштабы бойынша кен жұмыстарының жоспарына салады. 1 метрдегі 0,2; 0,4; 0,6: 1; 3; 5; 10; 15 сызықтардың қалыңдығының изосызықтары жүргізіледі.

1 және одан жоғары 0,6 жарық қалыңдығының изосызықтарымен жүргізілген шахталық өрістің аумағын тау - кен соққыларына қауіпті топқа жатқызылады.

Жарықтардың көлденең жүйелерінде даму интенсивтілігі (қалыңдығы) анықталады( 10 а сурет). Ол үшін ұзындығы 5 метрден аспайтын суретке түсіру учаскесінде жарықтар қалыңдығын орташалайды. Егер қалыңдық тербелісі (максимальды мәннің минимальды мәннен ауытқуы) 1 қума метр ұзындықта екіден аспаса, онда оның ұзындығы 5 м учаскеде орташаланады.( 10б сурет). Егер қалыңдық тербелісі өлшеу учаскесінде 1 метр ұзындықта екіден артық болса, орташалауды 2 метрден артық емес учаскеде қабылдайды. (сурет 10, в).

1 метрде бірден кем жарықтар орташа қалыңдығы кезінде жүйені дамымаған деп есептейді. 1 метрде бірден басталған және одан жоғары жарық қалыңдығы кезінде учаскенің соққы қауіптілігін қабаттардың жалаңаштануына қатысты көлденең жүйелердің жарықтары бағытына қатысты белгілейді. Жарықтардың бағытталуы альфа бұрышының қиылысымен және жалаңаштануға байланысты олардың түсу бағытымен анықталады. Қиылысу бұрышын жарықтар жайылуы мен жалаңаштану жазықтығының азимуттарының айырмасы ретінде анықтайды. Жалаңаштануға қатысты жарықтардың түсу бағытында екі жағдайды анықтайды – массивке және жалаңаштануға (10 а, б суреттерін қараңыз).

Жарықшақтықтың анықталған көрсеткіштері бойынша тікелей кен орнында кен қабаты учаскесінің соққы қауіптілігі анықталады. (5 кесте).

Кесте 5

Соққы қауіптілікті түпкілікті анықтау үшін жарықтарды суретке түсіру нәтижелерін дөңгелек диаграмма арқылы өңдейді. (11 сурет). Ондағы жарықтарды өлшеудің нақты метрлерін көрсететін цифрлы белгілермен (нүктелермен) белгілейді. «Сырғанақ терезе» әдісі бойынша жүйенің максимумын - 20 x 20 ⁰ мөлшердегі дөңгелек диаграмма секторын анықтайды. Секторды дөңгелек бойынша 10 ⁰ қадам бойынша қозғалта отырып, әрбір қадам сайын «терезе» ортасында оған тиген жарық санын белгілейді. Егер нүкте сектор өрісінде болса, онда оны 1 санымен белгілейді, ал сектор сызығында орналасқан жағдайда 0,5, және бұрышында 0,25 белгілейді. Осыдан кейін секторды 10 ⁰ қадаммен диаграмма ортасына ауыстырады. Салынған мәліметтер бойынша жарықтардың қиылысуының тепе – тең жиіліктерінің изосызықтарын жүргізеді. Жарық жүйелерінің максимумы қиылысудың ең үлкен жиіліктерімен шектелген аумақтың ортасында болады.

Изосызықтарды салу кезінде 80 – 90 ⁰ түсу бұрышына сәйкес концентрикалық шеңберлер арасындағы дөңгелек диаграммаларға түсетін жарықтар орналасуының ерекшеліктерін ескеру қажет. Максимумдар нүктесін диаграмма ортасымен қосады. Жүргізілген сызықтар жүйе максимумы жайылу жазықтығының азимуттарына сәйкес келеді. Осы сызықтардан оңға қарай жүргізілген нормалдар диаграмма ортасына қарағанда жүйелерде жарықтар түсуінің бағытын көрсетеді. Дөңгелек диаграммаларда кен орындарының жалаңаштануына қатысты қиылысу бұрышы мен түсу бағыты келесі жолмен анықталады.

Дөңгелек диаграммаға жарықтарды өлшеген кен орындарының кеңістікте орналасуы (11 суретті қараңыз) салынады. Массив жағынан кен орнының жалаңаштануын иммитациялайтын сызық штрихталады. Осы штрихқа қатысты жарықтың түсу бағыты қарастырылады. Штрихтеу бағыты массивтегі жарық түсуіне сәйкес келеді, қарама - қарсы бағыт – жалаңаштануға.

Сонымен қатар кен орнының жалаңаштануымен жарықтың қиылысу бұрышы, яғни дөңгелек диаграмманың ортасын жарық жүйесінің максимумымен қосатын және жалаңаштану жайылуының сызығына сәйкес келетін диаметральды сызық арасындағы сүйір альфа бұрышы анықталады.

Кен орындарын тазарту немесе дайындау жағдайында жарықтарды үздіксіз суретке түсіру кезінде өлшеулердің барынша дұрыс нәтижесіне қол жеткізіледі. Забойлар мен кен орындарының қабырғаларында жарықтарды суретке түсіру міндетті болып табылады. Жарықшақтық бұл жағдайда кен орнын әрбір 3 метрге жылжытқанда бес метрлік интервалда жүргізіледі.

Жарықтарды жекелеген учаскелермен суретке түсіруге болады. Бұл жағдайда өлшеу учаскесінің ұзындығы 10 м кем емес.

3. Шпурлар (ұңғыма) қабырғасына пуансондары кіргізу әдісі. КГБ (көп нүктелі гидравликалық бергіш) өз жазғышы бар прибор жыныстардың соққы қауіптілігіне бейімділігін және кен орындары мен діңгектердің соққы қауіптілік санатын анықтауға арналған. Жыныстардың Шектік қысу қуаттылығы әсерінен төзімсіз бұзылуларға бейімділігі «жүктеме - деформация» координаттарында автоматты түрде жазылатын пуасондарды ұңғыма қабырғаларына енгізу диаграммалары бойынша анықталады.

Әрбір әдісті қолдану саласы және соққы қауіптілік санатын анықтау жобамен анықталады.

Акустикалық және электромагниттік әдістер, тербелістердің пайда болуына қарау екі топқа бөлінеді.

Әдістің бірінші тобы тау қысымы әсерінен кен жыныстарының құрылымы (мысалы, микрожарықтар пайда болғанда, кен жынысының тығыздалуы кезінде) өзгерген кезде пайда болатын табиғи қозу тербелісін пайдаланды. Бұл топқа акустикалық және электромагниттік эмиссия әдісі жатады. Әдістің екінші тобы арнайы шағылыстырушы немесе басқа да әдістермен, мысалы, бұрғылау, аттыру, гидроқопсыту, гидроажырату және тағы басқа жолмен жасанды қоздырылған тербелістерді қолданады.

4. Акустикалық эмиссия интенсивтілігін өлшеуге негізделген әдіс. Берілген уақыт интервалында кен жыныстары массивінің зерттелетін учаскесінде пайда болатын табиғи шағылысудың акустикалық сигналдардың саны өлшенеді. Бұл әдістің негізгі артықшылығы аз жұмысты қажет етеді. Бұл әдіс акустикалық эмиссия сигналдарымен салыстырғанда кедергілердің деңгейі төмен учаскелерде акустикалық белсенділігі жеткілікті көп кен жыныстарының соққы қауіптілік дәрежесін болжау кезінде пайдалану тиімді.

Әдіс «Прогноз-М», «Ангел», СБ-32 приборлары арқылы жүзеге асырылған.

5. Әдіс акустикалық эмиссияны амплитуда бойынша тарату көрсеткішін анықтауға негізделген. Амплитудалық дискриминацияның әртүрлі деңгейінді акустикалық эмиссияның интенсивтілігі өлшенеді және әлсіз және күшті сигналдар арасындағы амплитудалық әртүрлі арақатынас анықталады. Бергіш пен жыныстың контактілік шарттарының өзгеру факторының аз әсер етуі осы әдістің негізгі артықшылығы болып табылады. Бұл әдісті осы қосышаның 4 тармағында көрсетілген әдіспен бірге пайдалану тиімді болады. Мысалы, СБ-32, «Ангел» приборларын қолдану арқылы.

6. Табиғи электромагниттік эмиссияның интенсивтілігін өлшеуге негізделген әдіс. Берілген уақыт интервалында кен жыныстары массивінің зерттелетін учаскесінде пайда болатын электромагниттік эмиссия сигналдарының саны өлшенеді. Аз жұмысты қажет етуі және массивпен контактісіз антенна арқылы сигналдарды қабылдау мүмкіндігіне негізделген жоғары технологиялылығы. Бұл әдісті электр өткізгіштігі төмен кен жыныстарының соққы қауіптілігін және электромагниттік кедергілері деңгейі төмен аз учаскелерде суға толуын болжау кезінде қолданған тиімді. Әдіс «Ангел» аппаратурасы арқылы іске асырылады.

7. Әдіс табиғи электромагнитті эмиссия сигналдарының амплитудасын өлшеуге негізделген. Бұл әдістің негізгі басымдылығы және қолдану саласы осы Ереженің 6 тармағында баяндалған әдіске ұқсас. Әдісті электромагнитті эмиссиялардың көршілес импульстары арасындағы уақытша аралықтың үлкен болмаған жағдайында қолданған тиімді.

Әдіс «Ангел» приборлары арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.

8. Серпімді жасанды қозудың тарау жылдамдығын анықтауға негізделген. Бір - бірінен берілген қашықтықта орналасқан екі нүкте арасындағы серпімді тербелістердің таралу уақыты өлшенеді. Жоғары кедергіден қорғану қасиеті әдістің ненізгі басымдылығы болып табылады. Оларды бұзылған жыныстардың аумағын 0,3 м артық емес және осыған байланысты серпімді тербелістердің таралуы үшін жақсы жағдай жасалған мықты тау - кен жыныстарында пайдалану тиімді. Әдіс «Ангел» приборлары арқылы жүзеге асырылған.

9. Әдіс тиімді электр кедергісін анықтауға негізделген. Бұл әдіс зерттелетін тау - кен массивіндегі электромагниттік өрісінің қозуымен және қабылданатын электродтар арасындағы потенциалдар айырмашылығын өлшеумен шектеледі. Әдісті контактілік және контактілік емес вариантта қолдануға болады.

Әдістің өлшеу кезіндегі жоғары оперативтігі негізгі басымдылығы болып табылады. Әдісті электр кедергілері көздерінен алыс орналасқан учаскелерде қолдану тиімді. Әдісті іске асыру үшін СЭР-1, «Ангел» және «Зонд» аппаратураларын қолдануға болады.

10. Әдіс бұрғылау кезінде акустикалық сигналдарды өлшеуге негізделген. Бұрғылау кезінде пайда болатын акустикалық сигналдардың суммалық интенсивтілігі өлшенеді. Әдістің негізгі басымдылығы - оның жоғары технологиялылығы. Оны бұрғылау аттыру әдісімен жүргізілетін кен орындарының забойларының соққы қауіптілігін болжау кезінде қолдану тиімді. Әдісті іске асыру үшін «Прогноз-М» және «Ангел» приборлары пайдаланылған.

КӨЗБЕН КӨРУБОЙЫНША КЕН ОРЫНДАРЫ

БҰЗЫЛУЛАРЫНЫҢ СЫРТЫНДАҒЫ СОҚҚЫ

ҚАУІПТІЛІКТІ БОЛЖАУ
Қарастырылатын әдісті массивтегі кернеулік жоғары және кен орындары контурында бұзушылықтар тудыруы мүмкін болғанда қолдануға болады.

Кернеулік бағытын бағалау кен орындары мен ұңғымалардағы контурындағы жарықтар мен қабықшалардың кеңістік бойынша бағытын талдау негізінде бағаланады. Кернеуліктің жуықталған шамалары бір остік қысудағы жыныстардың мықтылық шегінің белгілі мәндері бойынша бағаланады.

Көзбен қарау арқылы әзірлеу жүйесінің жекелеген конструктивтік элементтерінің қуаттылық дәрежесі салыстырылады және жыныстардың қозғалмаған массивіндегі барынша қуаттылық әрекетінің шамасы мен бағыты шамамен алғанды анықталады.

Кернеулікті көзбен қарап, бағалау кеңістікте шамамен әртүрлі орналасқан барлық бекітілменген кен орындарын, зерттеу арқылы орындалады. Бұл кезде кен орындары контурындағы бұзылу орындары белгіленеді.

Қосымша ұңғымалардың бұзылу учаскелері белгіленеді. Бұрғылау кезінде тау қысымының пайда болу ерекшеліктерін білу қажет, себебі, жоғары кернеуліктер жеткіліксіз болғанда, массивтегі бұзушылықтар бұрғылау кезінде шығуы мүмкін.

Контурдағы жыныстардың бұзылу сипатына, кен орнының контуры бойынша қабықшаланатын табақшалардың қаншалықты параллельдігіне және контурдағы жыныстардың бұзылу сипатына, кен орнының контуры бойынша қабықшаланатын табақшалардың қаншалықты параллельдігіне және қабықшалану беттерінің табиғи босанумен (жарықтар, қабықшалану, және тағы басқа) келісетініне көңіл аударуға болады.

Бұзылу орындары кен жұмыстарының жоспарына салынады. Бағалау үшін рулетка мен кен компасы болуы керек. Кен орындарының контурындағы бұзылулар барынша үлкен қысылатын кернеуліктердің бағытына параллель болады. (сурет 16).

Мысалдар. Егер қозғалмаған массивте ламбда Н ретінде анықталатын ең үлкен кернеулік тік бағытталса және шамасы жағынан кен орындары контурында жыныстардың бұзылуы үшін жеткілікті болса, онда ең үлкен бұзылуылар кез келген бағыттағы көлденең кент орындарының қабырғаларында болады, барынша кіші интенсивті бұзылулар еңкіш кен орындары қабырғаларында және тік кен орындарында бұзушылықтар мүлдем болмайды.

Ең үлкен көлденең қысылған кернеулікте бұзылулар төбеде және кен орындарының негізінде, тік кен орындарының қабырғаларында – максимальды кернеулік бағытына перпендикуляр жазықтықта болады.

Төбедегі (негізіндегі) көлденең кен орындарының бұзылуы бойынша жыныстар (рудалар) массивіндегі көлденең кеннеуліктің ең үлкен шамасын жуықтап бағалауға болады.

_max ≥ 0,7_сж.,

Бұл жерде _сж. – массивтегі жыныстардың (руда) мықтылығы.

Массивтің осындай кернеулігі кезінде соққы қауіптілік санатын құрал жабдықтар арқылы болжау қажет.

______________________