Многообразие возможных сочетаний элементов состояний и взаимодействий системы «крепь ствола-породный массив» предопределило выбор комплексного метода геофизических исследований и долговременных непосредственных измерений смещений пород в полость ствола. Лабораторными экспериментами обоснована целесообразность применения для шахтных исследований виброакустического, электрометрического методов и метода регистрации естественного электромагнитного излучения.

Определена совокупность основных информативных параметров геоматериалов бетона, которые отражают изменение среды и конструкции в процессе воздействия механических напряжений, а также других естественных и техногенных факторов и могут быть прямо или опосредствованно определены при геофизической диагностике в натурных условиях:

- электрическое сопротивление,

- уровень естественного электромагнитного излучения,

- амплитуда и спектральный состав свободных колебаний,

- диэлектрическая проницаемость среды.

Определены функциональные зависимости значений показателей упругих свойств материалов от величины механических напряжений, необходимые для интерпретации результатов геофизических измерений. Разработаны частные методики оценки состояния конструкций и материалов, принципы определения критериальных значений информативных параметров для анализа совокупности полученных данных при измерениях в стволах.

 

Основные задачи и требования к средствам геофизических исследований

 

Устойчивость ствола определяется как состоянием приконтурной зоны породного массива, так и степенью нарушенности крепи и характером ее взаимодействия с окружающими породами. Геомеханическая система «крепь-массив» формируется при совместном воздействии естественных и техногенных секторов. К естественным факторам следует отнести характеристики залегания пород, показатели их физико-механических свойств, глубину исследуемого участка, структуру естественной трещиноватости, уровень водопритоков и состав шахтных вод, наличие геологических нарушений. К важнейшим факторам техногенного характера относятся геометрические размеры ствола и сопряженных горизонтальных выработок, параметры проведения буровзрывных работ, способы и качество выполнения крепления [428].

Геофизическая диагностика - неотъемлемая часть комплекса работ по оценке состояния приконтурной зоны стволов и сопряжений, выполняемого как для характеристики технического состояния исследуемых объектов, так и для выбора эффективных мероприятий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию стволов в будущем. Геофизическая диагностика используется для решения нижеперечисленных задач [429]:

- для оценки нарушенности незакрепленного породного массива;

- для оценки состояния породного массива с искусственным изменением показателей его физико-механических свойств, например, путем тампонажа;

- для определения влияния характеристик залегания, окружающего вертикальную выработку породного массива, на устойчивость контура;

- для качественной оценки напряженно-деформированного состояния сопряжения стволов с горизонтальными выработками;

- для сравнительной оценки эффективности применения различных видов крепи в стволах и на сопряжениях;

- c целью определения качества выполнения различных видов обделки вертикальных стволов.

Участок породного массива, окружающий горную выработку, совместно с элементами крепи можно свести к двум абстрактным, принципиально различным моделям: к конструкции и к структуризированной среде. В соответствие с этим комплекс используемых геофизических методов должен обеспечивать всестороннюю оценку свойств двуединого объекта при различных формах его взаимодействия с окружающей средой.

Применяемые методы и средства должны удовлетворять общим принципам диагностики:

- обеспечивать воспроизводимость результатов при повторных измерениях,

- исключать субъективный фактор,

- обеспечивать выделение информативных признаков на фоне помех.

С учетом особых условий работы в шахтных стволах используемая аппаратура должна иметь автономное питание, защиту от потоков и капель воды. Безусловным требованием является искровзрывобезопасное выполнение средств контроля. Конструктивное выполнение аппаратуры должно быть портативным, обеспечивающим возможность проведения измерений в стесненных условиях.




Другие новости по теме: