Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Методы оценки

1.Геолого-маркшейдерские

    по результатам съемки трещин;

    по результатам исследования керна.

2.Физиеские методы

    геодезические;

    прочностные;

    реометрические.

 

Метод оценки по результатам съемки трещин

 

1-ствол

2-квершлаг

3-полевой штрек

4-рудный штрек

5-орт-заезд

х-замерная станция-участок горной выработки

 

Для оценки выбирают участки с характерной трещиноватостью, их называют замерные станции. Расстояние между участками 200-250м.

 

 

100-200 трещин

20-30 каждой системы

 

Съемка трещин

1. Выделить системные трещины и определить их ориентировку (угол падения и азимут простирания).

2. Определить размер элементарного блока.

3. Выяснить характер тещин (шероховатость, извилистость, открытость, минеральный заполнитель).

Инструмент

Горный компас, линейка, рулетка, блокнот, карандаш.

В пределах участка снимают каждую трещину. Определяют параметры трещин: ширину трещин, угол падения и азимут простирания, отмечают волнистость и шероховатость. Отмечают расстояние между ближайшими примерно одинаково ориентированными трещинами и длину этих трещин.

 

По измеренным значениям «а» и «В» вычисляют средне расстояние между трещинами в системах.

Обработка результатов съемки производится с использованием методов систематической статистики, и представляют на сетке Вульфа в виде «роз» трещин или виде изолиний густоты трещин.

I; II; III -системы трещин

х - центр участка конструкции трещин                                                            

 

1 трещина Азимут прост.=35º

2 трещина       Азимут прост.=70º

3 трещина        Азимут прост.=50º

 

Размер элементарного блока:

при 3-х системах.

Обработка результатов измерений позволяет получить численные характеристики параметров трещиноватости массивов пород, которые в дальнейшем используются для решения различных геомеханических задач.

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризуйте влияние трещин на деформационные свойства массива.

2. Дайте определение непосредственному и косвенному воздействию трещин на массив пород.

3. Характерные особенности горных пород.

4. Перечислите и охарактеризуйте геолого-маркшейдерские методы оценки трещиноватости.

5. Как определяется размер элементарного блока?

 

 

Модуль 2. Изучение трещиноватости и механических свойств горных пород

Раздел 3. Трещиноватость массива горных пород

Тема 4. Физические методы оценки трещиноватости

ЛЕКЦИЯ № 5

План лекции

1. Геолого-маркшейдерские методы оценки трещиноватости.

2. Графическое представление трещиноватости.

В качестве основных характеристики оценки трещиноватости массива                                                                                                                                                                                                                                                                          наиболее часто применяются следующие

1. Степень трещиноватости - число трещин одной системы на 1 м длины в направлении, перпендикулярном поверхностям разрыва.

2. Среднее расстояние между трещинами величина обратная степени трещиноватости.

3. Структурный объем - наименьший однородный объем (от­дельность) породы, образованный системой трещин пересекающих мас­сив.

ВНИМИ предлагает характеризовать трещиноватость массива средни­ми размерами структурных блоков, на которые он разбивается трещинами.

Трещиноватость массива оценивают и изучают на различных стадиях разведки и разработки месторождения. Для этого применяют геолого-маркшейдерские и специальные физические методы.

Геолого-маркшейдерские методы оценки трещиноватости. Служат для выявления общей характеристики нарушенности массива и позво­ляют установить происхождение трещин и элементы их залегания. В ре­зультате геологической съемки массива определяются выдержан­ность, простирание и падение трещин, расстояние и величины двугранных углов между ними; дается описание обнажений, раскрытости и выполне­ния трещин вторичными минералами; характеризуются зоны дробления, разлома, рассланцевания и других конкретных условий.

При геологической съемке для определения элементов залегания трещин пользуются горным компасом, в труднодоступных местах фото­теодолитной и аэрофотосъемкой. Результаты геологической съемки трещин обрабатываются статистическими методами и представляются в виде плоских или объемных диаграмм.

Для характеристики трещиноватости массива на практике наиболее часто применяются изображения в виде "роз трещин" и "полярных се­ток".

В "розах трещин" (рис. 1) число или частота трещин (интенсив­ность трещиноватости) и азимут их простирания изображаются величи­ной и направлением радиуса окружности. Для простирания "роз трещин" по отдельным горизонтам и видам выработок проводятся геолого-маркшейдерские съемки трещин и представляются в виде таблиц. Число замеренных трещин одного азимута откладывается на диаграмме в дан­ном направлении как вектор в соответствующем масштабе. Концы векторов соединяются между собой прямыми линиями. Наиболее выступающие части диаграмм принимаются за основные направления систем. На такой диаграмме, помимо выявления основных систем трещин и их относительного числа, представляется возможным установить пределы изменения азимутов простирания данной системы трещин. Углы падения различных систем трещин указываются в прилагаемых к "розам трещин" таблицах.

Характеристику трещин по интенсивности, азимуту простирания и углам падения можно получить, пользуясь полярной сеткой.

В плоскости экватора (плоскость листа) изображаются меридианы (радиальные прямые) и параллели (концентрические окружности). Таким образом, сетка представляет собой систему прямых линий и концентрических окружностей (рис. 1.).

 

Рис.1. Роза трещиноватости

Порядок построения сетки и нанесения трещин заключается в сле­дующем:

проводят две взаимно перпендикулярные оси, вертикальная ось (север - юг), и горизонтальная (запад - восток) ;

описывают окружность радиусом 100 м из точки пересечения осей И через 10° проводят диаметры;

чертят концентрические окружности радиусами, равными расстоя­нию точек пересечения с окружностью каждого из последующих радиусов от горизонтальной или вертикальной оси круга;

измеренные элементы залегания каждой трещины наносят в виде точки, лежащей на пересечении радиуса сферической проекции, соответствующей азимуту угла простирания, с окружностью, соответствующей углу падения трещин.

строят изолинии плотности или густоты трещин (рис. 1.9), на ри­сунке количество трещин дано в процентном отношении.

Качественная характеристика трещиноватости учитывает, главным образом, пространственную ориентировку трещин. Для изучения влия­ния трещиновато сти на процесс обрушения пород требуется выяснить и количественную характеристику трещиновато сти, т.е. величины обнаже­ний по трещинам, распространение трещин в плане и по высоте, расстоя­ния между трещинами одной системы и углы, образованные трещи­нами различных систем. С этой целью строятся более сложные стереогра­фические сетки.

Оценка трещиноватости по результатам исследования кернов заключается в том, что при бурении скважин отбираются керны, измеряется их длина и подсчитывается число кернов определенной дли­ны.

Если при бурении скважины длиной L м в трещиноватых породах получены керны размерами l_v /₂, /₃> ..., 1_п соответственно числом x_v х₂, л:₃,..., х_п, то их количество на 1 м скважин будет определяться расчетом.

Рис.2. Изолинии плотности и густоты трещин

Измерения на данном уча­стке повторяются не менее двух раз. При измерениях необходи­мо учитывать только естествен­ные трещины, которые отлича­ются от вызванных взрывом следующими особенностями: относительной прямолинейно­стью, меньшей шириной, запол­ненностью трещин. Взрывные трещины обычно заканчиваются в пределах каждой отдельности или пласта.

В тех случаях, когда не­посредственные измерения по забою произвести затруднительно или опасно, можно пользоваться количественным подсчетом числа трещин на обнажении уступа. При этом забой рассматривается с определенного расстояния (20 м) через шаблон, на экране которого нанесена масштабная сетка. С помощью этой сетки может быть определено как среднее расстояние между трещинами, так и количество крупных отдельностей, так как через сетку шаблона на обнажении уступа видны площадки раз­мерами 1X1 м.

Содержание крупных кусков на участке слоистого массива опре­деляется как отношение суммарной мощности слоев, содержащих крупные куски, к суммарной мощности всех слоев.

Фотопланиметрический метод оценки трещиноватости. При этом методе вдоль поверхности забоя опускаются две ленты с делениями через 0,5 или 0,2 м, расстояние между лентами 10 м. Забой фото­графируется и делаются отпечатки размером не менее 13x18 см.- По делениям на ленте проводятся линии, вдоль которых измеряются размеры кусков.

При пользовании этим методом возможны ошибки, связанные с трудностью отличия естественных и искусственных трещин на фотопланограммах. Рационально сочетать планиметрический и фотопланиметрический методы.

Наряду с оценкой основных количественных показателей трещиноватости скального массива определяются и основные природные элементы трещин: элементы залегания, углы пересе­чения с другими трещинами, ширина и протяженность трещин, состав и характер заполнения трещим, шероховатость трещин.

Изучение трещиноватости горных пород на обнажениях и в горных выработках включает следующие этапы:

общее предварительное знакомство с участком месторожде­ния и разработка программы работ по изучению трещиновато­сти массива;

привязка геологических условий, выявленных на обнажениях и в горных выработках, к структурно-тектоническому плану

района;

фотографирование и дешифрирование масштабного фото­снимка изучаемого обнажения или его зарисовка;

измерение элементов залегания трещин, исследование и опи­сание их характеристик;

полевая обработка и оценка полученных данных, описание трещиноватости отдельных участков.

Изучение трещиноватости массива горных пород с целью обоснования разработки месторождения и проектирования производится одновременно с крупномасштабной инженерно-геологической съемкой или самостоятельно.

Трещиноватость массива горных пород изучают путем обследования обнажений, горных выработок (горизонтальных и вертикальных), скважин (по керну и стенкам). Материалы, по­лученные при предварительном знакомстве с массивом (место­положение участка, ориентировка поверхности обнажения или направление выработки, магнитное склонение и др.) и в резуль­тате исследований, заносятся в журнал документации трещин. В процессе исследований регистрируют элементы залегания тре­щин (азимуты падения и простирания, угол падения), геомет­рические характеристики трещины (протяженность, раскрытие, форма), заполнитель трещины (состав и состояние, харак­тер заполнения), характер поверхности трещины, угол сколь­жения и т. д.

Необходимыми инструментами для документации трещиноватости являются: горный компас, рулетка, масштабные рейки, линейки, набор щупов, геологический молоток, фотоаппарат с набором объективов и другими принадлежностями.

Элементы залегания трещин измеряются при помощи гор­ного компаса. Ширина раскрытия трещины, т. е. кратчайшее расстояние между ее стенками, измеряется линейкой или щу­пом. Состав и состояние заполнителя трещин определяются ви­зуально и исследуются в лаборатории на отобранных образцах.

При измерении угла скольжения на плоскости тектонической трещины прочерчивают линии простирания и падения (восста­ния) ее, пересекающие зеркало скольжения. Затем измеряют азимут падения и угол падения этой плоскости. Угол скольже­ния измеряется на лежачем крыле тектонической трещины с по­мощью транспортира от линии восстания по направлению часо­вой стрелки до установленного по штрихам направления дви­жения висячего бока (направления перемещения по тре­щине).

Масштабная фотография является основой для документа­ции трещин. При изучении трещиноватости массива на обна­жениях широко используются фототеодолитная съемка и аэро­фотосъемка. Фототеодолитная съемка в этих случаях обычно выполняется в масштабе 1 : 2000 или 1 : 1000. Успешно можно применять также панорамное фотографирование обычными фо­тоаппаратами и стереофотографию.

Изучение трещиноватости горных пород на обнажениях поз­воляет получить представление о тектонической структуре рай­она и об основных системах трещин. При этом изучаются и прослеживаются крупные трещины, документируются отдельные обнажения, охватывающие все трещины в пределах этих обна­жений. Частота расположения точек наблюдения определяется в зависимости от масштаба съемки и сложности геолого-текто­нических условий района.

Контрольные вопросы:

1. Назовите особенности планиметрического метода оценки трещиноватости.

2. Какие инструменты используются при съемке трещин?

3. Охарактеризуйте параметры, учитываемые при съемке трещин?

4. Оцените точность фотопланиметрического метода оценки.

5. По каким признакам определяют наличие систем трещин?

 

Модуль 2. Изучение трещиноватости и механических свойств горных пород

Раздел 3. Трещиноватость массива горных пород

Тема 4. Физические методы оценки трещиноватости

ЛЕКЦИЯ № 6

План лекции

3. Физические методы оценки трещиноватости

4. Методы непосредственных замеров.

5. Косвенные методы оценки.

Физические методы определения степени трещиноватости. Наиболее часто применяются геофизические, прочностные и реометрические ме­тоды. Геофизические методы основаны на установлении зависимо­сти между степенью нарушенности массива горных пород трещинами и скоростью прохождения в нем упругих волн, изменением электриче­ских и магнитных параметров.

Ультразвуковой метод основан на принципе отражения ультразву­ковых волн от поверхности раздела двух сред. Здесь используются ко­лебания, частота которых превышает 15-20 кГц. В измерительных при­борах ультразвуковые колебания получаются путем преобразования электрических колебаний высокой частоты пластинами из пьезокварца или сегнетовой соли. Для приема ультразвуковых колебаний применяются пьезоэдектрические пластины, преобразующие эти колебания в пере­менное электрическое напряжение.

В ультразвуковом сейсмоскопе ИПА излучатели и приемники коле­баний представлены датчиками из кристаллов сегнетовой соли. Волны излучателя, проходя через массив, улавливаются приемником и регист­рируются на экране осциллографа. Параметры трещин опре­деляются по величине затухания волн, а также изменению положения датчика и приемника относительно направления трещин. Этим прибо­ром можно устанавливать ориентировку, расстояние между ослабле­ниями и степень раскрытия параллельных равноудаленных друг от друга трещин.

Для выявления размеров зон разрушения вокруг горных выработок пользуются ультразвуковым рефлектометром, работающим по принципу отражения ультразвуковых волн от плоскостей, образуемых трещинами.

Для определения положения трещин и их интенсивности более на­дежным считается метод каротажа. Прибор, работающий по принци­пу ультразвукового каротажа на короткой базе, состоит из приемно-излучающих устройств, измерительной станции в досылочных штанг. Приемно-излучающее устройство вводится медленно в скважину и об­наруживает трещины, расслоения, контакты пород. Это достигается тем, что база между излучателем и приемником мала. Если приемник и излучатель находятся в пределах одного слоя, то показания миллиамперметра фиксируют скорость прохождения волны; если же один из датчиков пересекает трещину, то показания падают до 0 и возрастают лишь тогда, когда оба датчика будут располагаться в одном слое.

Метод оценки трещиноватости по кернам основан на том, что керн разделяется на части по ес­тественным трещинам. По упрощен­ному способу категория трещино­ватости определяется по удельной трещиноватости, определяемой по формуле, где коэффициенты будут иметь следующий смысл: L —длина интервала замера керна; п — число разделений керна по естественным трещинам.

Метод оценки трещиноватости по результатам исследования керна.

 

 

Отбираются керны, измеряется l₁,l₂,..l_n − длина керна, подсчитывается x₁ x₂,… x_n − число кернов длиной l_1,l₂…l_n в скважине.

Количество кернов определенной длины на 1м скважины:

n₁ =     n₂ = ; n_n = .

Средневзвешенная фактическая длина керна:

l_{ср ф} = .

Теоретическое количество кернов длиной L₁,L₂…L_n на 1м скважины:

m = m m .

Средневзвешенная теоретическая длина керна:

l_{ср.теор}= .

Степень трещиноватости массива:

< 1

 

Геофизические методы.

 

Методы основаны на измерении показателей физических свойств пород в зависимости от их степени нарушенности.

Измеряются: скорость прохождения в массиве горных пород упругих волн, электрическая и магнитная проницаемость.

Испытания обычно проводят в породах, окружающих выработку с использованием глубоких скважин. Методы называются каротажными.

Сейсмический каротаж применяют в крепких слаботрещиноватых породах. Степень нарушенности оценивают по скорости распространения упругих волн и ее падению при пересечении трещин.

 

 

Принципиальная схема применения метода с использованием сейсмоскопа:

 

 

1-генератор импульсов

2-излучатель механических колебаний

3-массив горных пород

4-приемник механических колебаний

5-усилитель электрических колебаний

6-осцилограф

 

По степени ослабления принимаемого импульса по сравнению с направленным, судят о степени нарушенности массива.

При проведении сейсмического каротажа используют рефлектометр, включающий излучающе - приемные датчики, измерительную станцию и досылочные штанги.

 

1 – выработка

2 – скважина

3– разрывное нарушение (трещина)

4 – провода

И–импульс                                                               П – приемник

 

 

Метод позволяет оценивать интенсивность и направление трещин на различных участках пород, прилегающих к выработке.

Если приемник и излучатель находится в пределах одного слоя, то показание миллиамперметра фиксируют скорость прохождения волны, если пересекают трещину, то показания падают до нуля.