Производственные процессы добычи руды, страница 21

Звукометрический метод оценки состояния массива основан на том, что при нагружении горных пород в них происходят микроразрушения, являющиеся предвестниками обрушений. Эти микроразрушения сопровождаются звуковыми колебаниями (короткие щелчки), частота которых возрастает с ростом напряженного состояния массива. Возникшие шумы, связаны с необратимыми деформациями горных пород. Частота (количество) их характеризует скорость деформации, что и представляет практический интерес. Постепенное увеличение частоты шумов свидетельствует о наступлении критической скорости деформации, имеющей место на стадии прогрессирующей ползучести пород. Последнее означает, что процесс деформирования стал необратимым.

При этом методе в породе бурится шпур глубиной не менее 2 м. Далее в него помещают геофон – цилиндр с пьезоэлементом (рис. 6.5). От возникшего в породе звука разрушения (треска), представляющего собой короткий звуковой импульс, возникают колебания, распространяющиеся по всем направлениям. При достижении ими индикатора, пьезоэлемент, закрепленный как консоль, начинает колебаться и деформироваться на изгиб. Образующаяся группа волн представляет собой короткий импульс постоянного тока, который слышен в телефоне как треск. При этом колебания записываются специальным устройством. 

Рис. 6.5. Схема звукометрической станции.

1 – геофон; 2 – кабель; 3 – блок питания, усилитель, преобразователь и измеритель; 4 – наушники; 5 – самописец; 6 – корпус датчика; 7 - пьезоэлемент; 8 – понижающий трансформатор.

Сейсмоакустический метод оценки удароопасности основан на регистрации интенсивности выделения сейсмоакустической эмиссии (САЭ), возникающей в горном массиве при разрушении пород под влиянием их нагружения. Регистрация интенсивности количества сейсмоакустических импульсов в единицу времени в непрерывном режиме производится специальной многоканальной аппаратурой.

Первичные измерительные элементы аппаратуры (геофоны располагаются во вмещающих породах или в рудном теле впереди линии очистного фронта на расстоянии 20-50 м и последовательно перемещаются по мере подвигания очистного забоя.

Геофоны соединяются с регистрирующей аппаратурой кабельными линиями. Основными информативными периодами времени для регистрации интенсивности САЭ являются межсменные интервалы, периоды проведения взрывных работ, ремонтные смены, выходные и праздничные дни.

В период отсутствия работ на руднике определяется фоновый уровень интенсивности САЭ, характерный для устойчивого (неудароопасного) состояния массива в конкретных условиях. Фоновый уровень является исходным показателем для последующей оценки изменения НДС массива.

Показателем напряженности и удароопасности массива является процесс возбуждения или затухания САЭ, инициируемый взрывными работами. В статически предельно напряженном массиве технологические взрывы вызывают процессы перераспределения напряжений, подвижек отдельных блоков, и соответственно, возникновения режима динамического нагружения. Начало динамического нагружения массива сопровождается резким возрастанием интенсивности САЭ, которое является прогнозным признаком возникновения удароопасности.

Одними из распространенных способов оценки НДС массива, являются методы, основанные на способности пород к упругому восстановлению формы и объема при разгрузке. При этом определяют (замеряют) деформации (перемещения), по которым рассчитывают действующие напряжения. Методы, основанные на упругих свойствах пород, предусматривают разовые замеры с частичной или полной разгрузкой.

Основными тензометрическими способами исследования (методы разгрузки) являются: вариант торцовых измерений – схема ВНИМИ; вариант соосных скважин – схемы Хаста и Лимана (рис. 6.6).

Способ ВНИМИ (рис. 6.6 а): в выработке в заданном направлении буриться скважина диаметром 76-105 мм сплошным забоем. На отшлифованный забой скважины наклеивается розетка, состоящая из 3-х фотоупругих датчиков (тензометров). Далее кольцевой коронкой производят обуривания торца скважины (выбуривают керн), что вызывает деформации упругого восстановления пород.