РАЗДЕЛ 2
КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ДРЕНАЖНОМ
КВЕРШЛАГЕ гор. 708 м
2.1. Методика диагностики дренажного квершлага геофизическими методами
С учетом геологического строения породного массива, пересекаемого квершлагом, в
пределах исследуемой зоны он условно был разбит на 10 участков. Схема
расположения участков представлена на рис. 2.1, их краткая характеристика
приведена в табл. 2.1.
Целью настоящего этапа работы является изучение процессов в системе «крепь –
породный массив» в характерном для данной выработки диапазоне
горно-геологических условий.
Методы исследования – визуальное обследование, геофизические и реометрические.
При этом используются: виброакустика для оценки взаимодействия арочной крепи с
породным массивом, регистрация естественного импульсного электромагнитного
излучения для выявления локальных зон концентрации напряжений в породном
массиве и электрометрический каротаж шпуров, пробуренных в трех сечениях
квершлага – в бока и кровлю выработки.
Процесс обработки полученных данных предусматривает: выделение зон повышенной
нагрузки на крепь, установление характера её асимметрии, оценку состояния
массива в приконтурной зоне квершлага.
При обследовании выработки использовались следующие виды диагностики:
а) виброакустическая диагностика крепи;
б) определение уровня электромагнитного фона в выработке;
в) исследование приконтурной зоны путем электрического каротажа шпуров.
Рис. 2.1. Выделение отдельных зон по длине квершлага в интервале от ПК 0 до ПК
92
Таблица 2.1
Краткая характеристика выделенных зон
зоны
Границы зоны
ПК… - ПК…
Характерные породы
Сведения о ремонте
Текущее состояние
в кровле
по сечению
в почве
0 - 14
сланец песчаник
сланец песчаный
сланец песчаный
подрывка+ перекрепл.
удовлетворит.
14 - 27
песчаник
песчаник, сланец песчаный
сланец песчаный
подрывка+ перекрепл.
плохое
27 – 34
сланец глинистый
песчаник, сланец глинистый
песчаник, сланец глинистый
подрывка+ перекрепл.
удовлетворит.
34 - 39
сланец глинистый
песчаник
сланец глинистый
подрывка
удовлетворит.
39 - 57
сланец глинистый
сланец глинистый
сланец песчаный
подрывка+ перекрепл.
удовлетворит.
57 – 63
сланец песчаный
сланец глинистый
сланец глинистый
перекрепление
удовлетворит.
63 – 69
сланец глинистый
сланец глинистый
сланец глинистый
подрывка+ перекрепл.
удовлетворит.
69 – 72
сланец песчаный
сланец глинистый
сланец глинистый
подрывка+ перекрепл.
удовлетворит.
72 – 88
сланец песчаный
сланец песчаный
сланец глинистый
подрывка+ перекрепл.
удовлетворит.
10
88 - 92
песчаник
песчаник
сланец песчаный
подрывка+ перекрепл.
хорошее
Использование каждого из вышеперечисленных геофизических методов имеет свои
преимущества и недостатки. Применительно к оценке состояния системы «крепь -
породный массив» для условий угольной шахты эффективность использования
выбранных геофизических методов дана в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Эффективность различных геофизических методов для изучения процессов
дезинтеграции в системе «крепь-породный массив»
Метод исследования
Критерии эффективности
информативность
трудоемкость
оперативность
стоимость
электрометрия в шпурах
высокая
высокая
средняя
высокая
виброакустика
средняя
низкая
высокая
низкая
регистрация электромагнитного излучения
средняя
низкая
очень
высокая
низкая
2.2. Исследование напряженного состояния крепи квершлага методом
виброакустики
Метод виброакустической диагностики в шахтных исследованиях используется
преимущественно для оценки состояния естественных и искусственно созданных
плоскопараллельных структур [19]. Наиболее выгодным в энергетическом плане
является ударное возбуждение исследуемого объекта с анализом характеристик его
свободных колебаний. Выполненные в институте геотехнической механики им.
Н.С. Полякова НАН Украины исследования позволили выявить возможность
эффективного использования ударной вибродиагностики также и для систем,
топологически отличающихся от плоскопараллельных структур [20]. В частности,
установлено, что при возбуждении одного из элементов многозвенной арочной
крепи, она даже при качественном соединении смежных звеньев не колеблется как
единое целое, а каждое звено характеризуется своими индивидуальными
особенностями.
Одной из важнейших характеристик колебательной системы произвольной природы
является ее добротность. При незначительном оттоке энергии из системы ее
основной резонанс выражен достаточно резко. Этому случаю соответствует звено
крепи, для которого механический контакт с массивом через затяжку либо
полностью отсутствует, либо допускает свободные перемещения затяжки. При данных
обстоятельствах амплитуда колебаний на частоте максимума спектральной плотности
большая. С возрастанием нагрузки на крепь улучшается механический контакт
колеблющегося звена с окружающей средой, увеличивая показатель затухания данной
колебательной системы и приводя к быстрому уменьшению амплитуды свободных
колебаний, как на частоте основного резонанса так и на более высоких частотах.
Для определения амплитудной характеристики свободных колебаний в полосе частот,
соответствующих максимуму спектральной плотности, используется портативный
спектроанализатор одиночного импульса параллельного действия с аналоговой
памятью ИСК-1Ш [21]. Частотный диапазон устройства составляет 32 – 16000 Гц.
Динамический диапазон в каждой из выделенных частотных полос составляет 81 дБ с
разрешением 3 дБ. Исполнение прибора – рудничное искробезопасное.
Оптимальная база для вибродиагностики арочной крепи составляет порядка 1,5 м.
Исследования показали, что точк
- Київ+380960830922