RU2583032C1 - Downhole method of determining zones of rock damage - Google Patents
Downhole method of determining zones of rock damage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2583032C1 RU2583032C1 RU2015111530/03A RU2015111530A RU2583032C1 RU 2583032 C1 RU2583032 C1 RU 2583032C1 RU 2015111530/03 A RU2015111530/03 A RU 2015111530/03A RU 2015111530 A RU2015111530 A RU 2015111530A RU 2583032 C1 RU2583032 C1 RU 2583032C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- mining
- zones
- mine
- deformation
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 11
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003245 working effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C39/00—Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/20—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using brittle lacquer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород, выявления местоположения зон повреждения пород и характера их распространения для обеспечения устойчивости обнажений горных выработок и очистного пространства при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.The invention relates to mining and can be used to assess the stress-strain state of a rock mass, identify the location of rock damage zones and the nature of their distribution to ensure the stability of outcrops of mine workings and treatment space during underground mining of mineral deposits.
Известны способ оценки предельного напряженного состояния горных пород и устройство для его осуществления, включающий бурение скважин из горной выработки, измерение смещений пород через определенный момент времени с помощью деформометра и интерпретацию замеров [Патент RU 2106493 С1, М.Кл. Е21С 39/00 от 26.09.1995 г.].A known method for assessing the ultimate stress state of rocks and a device for its implementation, including drilling wells from a mine, measuring rock displacements after a certain point in time using a strain meter and interpretation of measurements [Patent RU 2106493 C1, M. Cl. Е21С 39/00 dated 09/26/1995].
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость проведения измерений, наличие громоздкого математического аппарата, специального оборудования и сложной интерпретации результатов.The disadvantage of this method is the high complexity of the measurements, the presence of a cumbersome mathematical apparatus, special equipment and a complex interpretation of the results.
Известен способ определения неоднородностей массива горных пород, заключающийся в бурение шпура на контролируемом участке, досылке датчика в шпур, осуществлении измерений физического параметра при двух значениях величины измерительной базы, при этом о неоднородности массива судят по отношению измеренных значений физического параметра при начальном и повторном измерении [Патент SU 1794253 «Способ определения неоднородностей массива горных пород», кл. Е21С 39/00, 1985].A known method for determining the heterogeneity of a rock mass is to drill a hole in a controlled area, send the sensor into a hole, measure the physical parameter with two values of the measuring base, while the heterogeneity of the array is judged by the ratio of the measured values of the physical parameter during initial and repeated measurement [ Patent SU 1794253 "Method for the determination of heterogeneity of a rock mass", cl. E21C 39/00, 1985].
Известен также способ определения главных нормальных напряжений в массиве, заключающийся в том, что с поверхности выработки в трех ортогональных плоскостях бурят три параллельных шпура по схеме прямоугольной розетки скоростей, в них спускают на равные глубины датчики ультразвуковых волн, определяют скорости распространения продольных волн между каждой парой датчиков и по максимальным и минимальным значениям скоростей определяют ориентацию эллипса скоростной анизотропии, при этом направление длинной оси эллипса принимают одинаковым с направлением максимального главного напряжения. Используя тарировочные зависимости между скоростью распространения упругих волн и напряжением, полученные с применением метода разгрузки, вычисляют главные нормальные напряжения (Ямщиков B.C. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М.: Недра, 1982, с. 140-151). Недостатком данного способа является высокая трудоемкость проведения измерений и сложность обработки полученных данных измерений.There is also a method for determining the main normal stresses in an array, consisting in the fact that three parallel boreholes are drilled from the surface of a mine in three orthogonal planes according to a rectangular velocity rosette diagram, ultrasonic wave sensors are lowered to equal depths, longitudinal wave propagation velocities between each pair are determined sensors and the maximum and minimum values of the speeds determine the orientation of the ellipse of the velocity anisotropy, while the direction of the long axis of the ellipse is the same with the direction of the maximum principal stress. Using calibration dependencies between the elastic wave propagation velocity and stress obtained using the unloading method, the main normal stresses are calculated (Yamshchikov B.C. Methods and tools for research and control of rocks and processes. M: Nedra, 1982, p. 140-151). The disadvantage of this method is the high complexity of the measurements and the complexity of processing the obtained measurement data.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выявления сейсмически опасного горного массива, включающий керновое бурение скважин, извлечение керна и оценку характера разрушения кернов скальных пород. Способ применяется для определения удароопасности участков горного массива в горных выработках [см. «Указания по безопасному ведению горных работ при строительстве и эксплуатации шахт на месторождениях Североуральского бокситового бассейна, подверженных горным ударам», Ленинград, ВНИМИ, 1988, с. 62-64 (прототип)].The closest in technical essence and the achieved result is a method for identifying a seismically dangerous rock mass, including core drilling, core extraction and assessment of the nature of the destruction of rock cores. The method is used to determine the impact hazard of the sections of the massif in the mine workings [see “Guidelines for the safe conduct of mining operations during the construction and operation of mines in the fields of the North Ural bauxite basin subject to mountain impacts”, Leningrad, VNIMI, 1988, p. 62-64 (prototype)].
Недостатком данного способа являются большие трудозатраты для его реализации, кроме того, при определении степени удароопасности горных пород учитывается лишь количество выпукло-вогнутых дисков толщиной 1-2 см в метровом интервале скважины и не учитываются вообще интервалы, где керн разрушен до щебня или дресвы. Интервалы, где керн был полностью разрушен на щебень, дресву или песок при бурении, характеризуются наибольшей напряженностью.The disadvantage of this method is the high labor costs for its implementation, in addition, when determining the degree of impact hazard of rocks, only the number of convex-concave disks 1-2 cm thick in the meter interval of the well is taken into account and the intervals where the core is destroyed to gravel or wood are not taken into account. The intervals where the core was completely destroyed by crushed stone, wood, or sand during drilling are characterized by the greatest tension.
Целью изобретения является повышение эффективности и обеспечение безопасности ведения горных работ при освоении месторождений твердых полезных ископаемых путем оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород, прогноза развития деформационных процессов и своевременного принятия эффективных мероприятий для обеспечения устойчивости обнажений горных выработок и очистного пространства при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.The aim of the invention is to increase the efficiency and safety of mining operations in the development of solid mineral deposits by assessing structurally disturbed and shock hazardous rock masses, predicting the development of deformation processes and timely taking effective measures to ensure the stability of outcrops of mine workings and treatment space during underground mining of useful deposits fossils.
Указанная цель достигается использованием негативного изображения скважины и его дальнейшего картирования для определения зон повреждения пород.This goal is achieved by using a negative image of the well and its further mapping to determine the zones of damage to the rocks.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлена схема расположения отбуренных скважин или шпуров, на Фиг. 2 показаны образующиеся в скважинах, в результате деформирования массива, трещины, а на Фиг. 3 - фотография устройства для обработки скважин (шпуров).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a layout of drilled wells or holes; FIG. 2 shows the wells formed as a result of deformation of the array, cracks, and FIG. 3 is a photograph of a device for processing wells (holes).
На чертежах показаны шпуры 1 с нанесенным известковым, водоэмульсионным или гипсовым слоем 2 и образующиеся в скважинах, в результате деформирования массива, трещины 3.The drawings show the
Внутрискважинный способ определения зон повреждения горных пород реализуется следующим образом.The downhole method for determining zones of damage to rocks is implemented as follows.
При подземных горных работах в массивах с признаками действия высоких напряжений, вызванных природными или техногенными условиями в горной выработке, бурятся скважины или шпуры 1 диаметром ⌀ 40÷100 мм и более, длиной 5÷10 м и более. Затем на стенки скважины по всей ее длине специальным устройством (Фиг. 3) наносится слой извести, водоэмульсионной краски или гипса 2. При деформировании массив горных пород и нанесенный слой быстро реагируют на деформации и трескаются в местах действия напряжений 3. Скважины 1 обследуют с применением специального оборудования фотовидеофиксации, получая при этом негативный снимок скважины, по которому выполняют картирование, определяя натурное отображение скважины, структурную нарушенность исследуемого массива, распространение зон повреждения пород и регистрируя процессы сдвижения и деформирования массива. Через определенный промежуток времени наблюдения повторяют, устанавливая динамику развития деформационных процессов в исследуемом массиве горных пород.During underground mining in massifs with signs of high stresses caused by natural or industrial conditions in the mine, wells or
Данный способ позволяет повысить эффективность ведения горных работ при освоении месторождений твердых полезных ископаемых путем оценки структурно нарушенных и удароопасных массивов горных пород по наблюдениям за негативным отображением деформируемых скважин, прогноза развития деформационных процессов и своевременного принятия эффективных мероприятий для обеспечения безопасного освоения недр.This method allows to increase the efficiency of mining operations in the development of solid mineral deposits by assessing structurally disturbed and shock hazardous rock masses by observing the negative display of deformable wells, predicting the development of deformation processes and timely taking effective measures to ensure the safe development of mineral resources.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111530/03A RU2583032C1 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Downhole method of determining zones of rock damage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111530/03A RU2583032C1 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Downhole method of determining zones of rock damage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2583032C1 true RU2583032C1 (en) | 2016-04-27 |
Family
ID=55794811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015111530/03A RU2583032C1 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Downhole method of determining zones of rock damage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2583032C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110849316A (en) * | 2019-11-29 | 2020-02-28 | 华北水利水电大学 | Method for quantitatively evaluating damage area based on surrounding rock deformation modulus test |
| CN114152566A (en) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 国家能源投资集团有限责任公司 | Shallow coal mining overburden damage degree determination method based on underground reservoir |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU735773A1 (en) * | 1977-11-10 | 1980-05-25 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Apparatus for measuring stresses in rock bodies |
| SU872757A1 (en) * | 1979-12-05 | 1981-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу | Method of determining resilient properties of rock body |
| SU933997A1 (en) * | 1973-11-27 | 1982-06-07 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Method of monitoring the strained-deformed state of rock |
| SU1535985A1 (en) * | 1988-03-09 | 1990-01-15 | В. В. Назимко | Method of measuring deformation of rock body |
| SU1544972A1 (en) * | 1988-04-11 | 1990-02-23 | Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела | Method of detecting relative shifts of rock body |
| GB2268809A (en) * | 1992-07-15 | 1994-01-19 | Coal Ind | Strata movement indicator. |
| RU2248446C1 (en) * | 2004-01-05 | 2005-03-20 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) | Method for determining sheeting parameters for rock solids in massif and device for realization of said method |
-
2015
- 2015-03-31 RU RU2015111530/03A patent/RU2583032C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU933997A1 (en) * | 1973-11-27 | 1982-06-07 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Method of monitoring the strained-deformed state of rock |
| SU735773A1 (en) * | 1977-11-10 | 1980-05-25 | Институт Горного Дела Со Ан Ссср | Apparatus for measuring stresses in rock bodies |
| SU872757A1 (en) * | 1979-12-05 | 1981-10-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу | Method of determining resilient properties of rock body |
| SU1535985A1 (en) * | 1988-03-09 | 1990-01-15 | В. В. Назимко | Method of measuring deformation of rock body |
| SU1544972A1 (en) * | 1988-04-11 | 1990-02-23 | Сибирский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела | Method of detecting relative shifts of rock body |
| GB2268809A (en) * | 1992-07-15 | 1994-01-19 | Coal Ind | Strata movement indicator. |
| RU2248446C1 (en) * | 2004-01-05 | 2005-03-20 | Институт горного дела Сибирского отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) | Method for determining sheeting parameters for rock solids in massif and device for realization of said method |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110849316A (en) * | 2019-11-29 | 2020-02-28 | 华北水利水电大学 | Method for quantitatively evaluating damage area based on surrounding rock deformation modulus test |
| CN114152566A (en) * | 2021-11-30 | 2022-03-08 | 国家能源投资集团有限责任公司 | Shallow coal mining overburden damage degree determination method based on underground reservoir |
| CN114152566B (en) * | 2021-11-30 | 2024-03-08 | 国家能源投资集团有限责任公司 | Method for determining damage degree of overburden stratum in shallow coal exploitation based on underground reservoir |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Konicek et al. | Stress changes and seismicity monitoring of hard coal longwall mining in high rockburst risk areas | |
| Ghosh et al. | Application of underground microseismic monitoring for ground failure and secure longwall coal mining operation: a case study in an Indian mine | |
| Khandelwal et al. | Correlating static properties of coal measures rocks with P-wave velocity | |
| Jayasinghe et al. | Attenuation of rock blasting induced ground vibration in rock-soil interface | |
| Gong et al. | Development of a rock mass characteristics model for TBM penetration rate prediction | |
| Zhu et al. | The effect of principal stress orientation on tunnel stability | |
| Rostami et al. | Rock characterization while drilling and application of roof bolter drilling data for evaluation of ground conditions | |
| Walton et al. | Non-invasive detection of fractures, fracture zones, and rock damage in a hard rock excavation—Experience from the Äspö Hard Rock Laboratory in Sweden | |
| BR112020016739A2 (en) | METHOD FOR DETERMINING PROPERTIES OF ROCK FORMATIONS BEING DRILLED USING DRILLING COLUMN VIBRATION MEASURES. | |
| Li et al. | Survey of measurement-while-drilling technology for small-diameter drilling machines | |
| Hoek | Rock mechanics—an introduction for the practical engineer | |
| Raina et al. | Rock mass damage from underground blasting, a literature review, and lab-and full scale tests to estimate crack depth by ultrasonic method | |
| RU2583032C1 (en) | Downhole method of determining zones of rock damage | |
| Baryshnikov et al. | Practical experience of geomechanical monitoring in underground mineral mining | |
| Celada et al. | The use of the specific drilling energy for rock mass characterisation and TBM driving during tunnel construction | |
| Voznesenskii et al. | On the evaluation of rock integrity around mine workings with anchorage by the shock-spectral method | |
| RU2598009C1 (en) | Downhole method for determination of direction and main stress values | |
| Catalan | Implementation and assessment of intensive preconditioning for cave mining applications | |
| Kozyrev et al. | Development of an express-method to control damages in underground mining excavations under rockburst hazardous conditions | |
| RU2613229C1 (en) | Method for controlling stress-strain state of rock massif | |
| RU2624746C1 (en) | Method of determining the dynamics of the processes of the deformation of the rocks of the mountain massif and the device for its realisation | |
| RU2566885C1 (en) | Evaluation of structurally deformed and rock-bump rock masses | |
| Khanal et al. | Application of seismic sensors on measurement while drilling for real-time rock property detection | |
| RU2716760C1 (en) | Method for integrity control of rock walls during construction of mine shafts | |
| Nazarov et al. | ASSESSMENT OF TENSION AND IMPACT HAZARD FOR UNDERGROUND MINING AND A SET OF DATA BY ACOUSTIC EMISSION WITH THE SB-32 DEVICE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180401 |