Способ определения высоты зоны трещин,сообщающихся с подземной горной выработкой

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ЗОНЫ ТРЕЩИН, СООВ1ЦАЮ11ЩСЯ С ПОДЗЕМНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКОЙ, включающий определение параметров потока текучей среды через интервала в скважине, пробуренной с земной поверхности до зоны влияния горной выработки, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в качестве текучей среды используют глинистый раствор, измеряют температуру пород по всей глубине скважины и определяют высоту зоны трещин как расстояние от кровли выработки до : точки измерения в скважине , где разность температур со следующей точкой измерения, расположен- g ной ниже, больше отношения квадрата разности температур с точкой измере- СЛ ния, расположенной вьше, к абсолютному значению разности температур двух ближайших вышележащих точек измерения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NWIIM

РЕСПУБЛИК

3ЮЕ 21 С 3900

ГОСУДАРСТВЕКИЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3520616/22-03 (22) 13.12.82 (46). 23.10.84. Бюл. 1п 39 (72) Ф.П. Стрельский, Б.И. Леваньков и Л.Л. Бокий (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (53) 622.35(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 385046, кл. Е 21 В 47/04, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 3459744/22-03, кл. Е 21 С 39/00, 25.06.82 .

3. Фролов Н.М. Геотермические методы исследования в гидрогеологии.

И., "Недра", 1979, с. 190., SU„„1201 A (54) (57) СПОСОБ ОПРЕЛЕЛЕНИЯ .ВЫСОТЫ ЗОНЫ ТРЕЩИН, СООБ111А10ЩИХСЯ С ПОДЗЕМНОЙ

ГОРНОЙ ВЫРАБОТКОЙ, включающий определение параметров потока текучей среды через интервалы в скважине, пробуренной с земной поверхности до эоны влияния горной выработки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве текучей среды используют глинистый раствор, измеряют температуру пород по всей глубине скважины и определяют высоту зоны трещин как расстояние от. кровли выработки до: точки измерения в скважине, где разность температур со следующей точкой измерения, расположен- Я ной ниже, больше отношения квадрата разности температур с точкой измерения, расположенной вьппе, к абсолютному значению разности температур двух ближайших вьппележащих точек измерения.

Изобретение относится к горной промьпиленности и может быть использовано для установления безопасной глубины разработки полезных ископаемых под водными объектами.

Известен способ определения высоты зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством на пласто-. вых месторождениях с выдержанными водоупорами между водоносными слоями, основанный на сравнении напоров подземных вод.

В скважинах, в пределах каждого наблюдаемого слоя, устанавливаются пьезометры или датчики давления воды. Каждый пьезометр или датчик надежно изолируется от влияния соседних водоносных слоев. С помощью пьезометров или датчиков;;авления, установленных н скважинах, периодически измеряют напоры в подрабатываемых водоносных слоях до окончания процесса сдвижения. Высоту зоны водопроводящих (сообщающихся с горной выработкой) трещин. определяют по результатам наблюдений, как расстояние по нормали к напластованию от кровли разрабатываемого пласта до середины интервала между двумя соседними во-, доносными слоями, в Нижнем из которых напор подземных вод после подработки

30 снижается, а в верхнем остается практически без изменений j1) .

Недостатками данного способа являются сравнительно высокая стоимость и сложность установки в скважинах пьезометров или датчиков давления воды

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения высоты зоны трещин, сообщающихся с подземной горной выра- 40 боткой, включающий определение параметров потока текучей среды через интервалы в скважине, пробуренной с земной поверхности до зоны влияния горной выработки. Высоту зоны 45 трещин определяют по изменению скорости воздушного потока в скважине f2).

Известный способ обладает низкой точностью, так как скорость воздушного потока в скважине зависит от перепадов атмосферного давления, от изменений режима проветривания шахты, что вносит погрешность в результаты измерений.

Целью изобретения является повы- 5 шение точности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения вы103 2 соты зонь1 трещин, сообщающихся с подземной rop»oA выработкой, включающему определение параметров потока текучей средь| через интервалы в скважине, пробуренной с земной поверхности до зоны влияния горной выработки, в качестве текучей среды используют глинистый раствор и измеряют температуру пород через равные интервалы по всей глубине скважины, и определяют высоту зоны трещин как расстояние от кровли выработки до точки измерения в скважине, где разность температур со следующей точкой измерений,. расположенной ниже, больше отношения квадрата разности температур с точкой измерения, расположенной выше, к абсолютному значению разности температур двух ближайших вышележащих точек измерений.

Способ основан на том, что в зоне трещин, сообщающихся с подземной горной выработкой, нарушается естественный температурный режим пород из-эа нарушения естественного режима фильтрации подземных вод и проникновения в трещины воздуха из выработки. В результате слои пород, в которых естественный температурный режим нарушен, относят к искомой зоне.

Очистные горные выработки являются областями стока с нулевыми напорами. Выше верхней границы зоны трещин, сообщающихся с выработкой, вода фильтруется в сторону выработки, в основном, по нормали к слоистости через естественные поры и трещины в слоях, претерпевших в процессе сдвижения только упругие деформации. При этом для температур пород Т, измерен ных в четырех соседних пунктах через равные интервалы глубин, должно сохраняться соотношение.

2 1 2 (1)

Т3 -Т Т4 ТЯ где Т<, Т, Т и Т4 — температуры пород на четырех соседних глубинах с номерами, возрастающими сверху вниз (31.

В интервале, захваченном зоной трещин, сообщающихся с подземной выработкой, вода движется, в основном, не по естественным порам и трещинам, а по достаточно хорошо раскрытым трещинам сдвижения, проводящим одновременно и воздух, подогретый в выработке. Поэтому естественный характер фильтрации и теплообмена в зоне тре(2) ВНИИПИ Заказ 7713 25 f.,аа 564

CNOC

Фялиал ППП атвит, г.Уагоро,Ф, ул.Проектяаа, А

3 11201 щин резко нарушается и не от>е«ает уравнению (1), Тогда, если в какойнибудь группе из четырех датчиков, равноудаленных друг от друга, нижнии попадает в зону трещин, измеренные этими датчика температуры должны удо. влетворять зависимости

Т вЂ” Т )

2 (з

Т -Т 2.

Т2 — Т, 1О

Так как повышение температуры пород в зоне трещин в значительной мере усиливается теплом, переносимым воздушным потоком из выработки, в ряде случаев верхнюю границу зоны трещин можно определять не только по зависимости (2), но и просто по резкому возрастанию с глубиной температур пород в подработанном массиве.

На чертеже представлены схематн- о ческий разрез подработанной кровли над очистной выработкой и скважина с гирляндой датчиков температуры.

Для проведения набпюдений за изменением температурного поля в подработанном массиве горных пород бу,рят скважину 1 и заполняют ее тяжелым глинистым раствором. В скважину опускают заранее смонтированную гирлянду, содержащую группу датчиков 2 температуры, равно удаленных друг от друга.

Глубину установки гирлянды выбирают с

Оз 4 таким расчетом, чтобы несколько датчиков располагались в :.кважине заведомо ниже верхней границы зоны трещин 3, и несколько — выше. Затем измеряют температуры пород на глубинах установки датчиков °

Высоту зоны трещин, сообщающихся с подземной горной выработкой, опреде. ляют как расстояние Н по нормали к напластованию от кровли разрабатываемого пласта 4 до глубины датчика с наименьшим порядковым номером s, для которого справедлива зависимость

2 (Т; -Т;- )

Т -Т (3)

1Н 1

1 --1, Таким обра зом, высота эоны трещин равна расстоянию от. кровли выработки до глубины 1 -го датчика, для которого разность температур с датчиком, расположенным ниже (т.е. в зоне трещин), больше отношения квадрата разностй температур с датчиком, расположенным выше, к абсолютному значению разности температур двух ближайших вышерасположенных датчиков.

Предлагаемый способ повышает точность работы.

Че выше требуется точность оценок высоты зоны трещин, тем короче должны быть интервалы между. датчиками в скважине,