Розробка методу та засобів контролю структурної порушеності масиву, які базуються на ефектах викликаної поляризації гірських порід - Автореферат

Розробка методу та засобів контролю структурної порушеності масиву, які базуються на ефектах викликаної поляризації гірських порідДослідження показали, що ефективний метод діагностики структурної порушеності масиву можна розробити на основі явищ викликаної поляризації (ВП) порід, зокрема, контролю її перехідних процесів. Тому дослідження перехідних процесів викликаної поляризації у гірських породах, розробка на їх основі методу і засобів, які істотно підвищують достовірність результатів контролю структурної порушеності масиву, є актуальним науковим завданням, що має важливе значення для гірничодобувної галузі. Мета роботи: розробити метод і засоби ефективного контролю структурної порушеності масиву, що базуються на реєстрації перехідних процесів викликаної поляризації гірських порід у змінних електричних полях, які підвищують інформативність і достовірність діагностики стану та властивостей масиву гірських порід. Ідея роботи полягає у використанні характеристик перехідних процесів ефекту викликаної поляризації гірських порід як інформативних параметрів контролю структурної порушеності масиву. Матеріали увійшли складовою частиною до “Методичних вказівок з геофізичного контролю структурної порушеності масиву гірських порід” (затверджено ВВО “Союззолото” СРСР, 1986), “Методичних рекомендацій з контролю та прогнозу стану породного масиву при підробітку” (затверджено ВО “Уралзолото”, 1986); “Керівництво з контролю параметрів структурної порушеності вуглепородного масиву електрометричним методом при механізованому відпрацюванні крутопадаючих пластів” (затверджено Держкомітетом України по вугільній промисловості, 1994), “Рекомендацій з визначення геометричних параметрів структурної порушеності і геомеханічного стану вугільних пластів у зоні тектонічних порушень” та “Керівництво з оцінки геометричних параметрів структурної порушеності і геомеханічного стану вугільних пластів у зоні тектонічних порушень” (затверджено Мінвуглепромом України, 1996).Виконаний у першому розділі аналіз стану питання “Структурна порушеність масиву гірських порід, методи і засоби її контролю” показав, що інтенсифікація гірничого виробництва призводить до зростання негативних явищ у вигляді обвалень покрівлі, раптового здимання підошви виробок, викидів вугілля та газу, які істотно знижують техніко-економічні показники та безпеку роботи підприємств. У роботах зазначених шкіл відзначається, що найбільш проблематичними є питання геометризації і контролю структурної порушеності масиву гірських порід. У другому розділі “Лабораторні дослідження електризації гірських порід і вугілля” для встановлення взаємозвязку ефекту ВП гірських порід, зокрема, його перехідних процесів, із структурною порушеністю масиву в залежності від основних фізико-геологічних характеристик і напружено-деформованого стану вивчені електродинамічні процеси, що відбуваються у середовищі в реальному масштабі часу. Для різних типів структурної порушеності розраховано типові криві для моделей, що охоплюють практично весь діапазон електрофізичних властивостей гірських порід, із чого виходить, що аномальні прояви перехідних процесів ВП значною мірою залежать від впливу величини структурної порушеності гірських порід (тріщино-порового простору), анізотропії середовища і рівня механічного напруження. У результаті розвитку уявлень про вплив структурної порушеності гірських порід і напруженого стану на перехідні процеси ВП, створено теоретичні передумови застосування методу для контролю напружено-деформованого стану середовища та отримані рівняння, що звязують геометричні параметри структурної порушеності і фізико-механічного стану з електрофізичними властивостями масиву гірських порід.Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою в якій отримано нове важливе для гірничодобувної галузі рішення актуального наукового завдання: розробки ефективного методу і засобів контролю структурної порушеності та зон концентрації напружень у масиві гірських порід, що базуються на встановлених закономірностях протікання перехідних процесів викликаної поляризації в тріщинуватих і напружено-деформованих гірських породах. Установлено, що за критеріями інформативності і оперативності контролю структурної порушеності масиву з методів гірничої геофізики виділяється метод, що базується на ефектах ВП гірських порід, впровадження якого стримується незавершеністю розробок фізико-теоретичної і апаратурно-методичної баз. На якісно новому рівні експериментально досліджено електрофізичні властивості гірських порід, руд і вугілля, у тому числі в напружено-деформованому стані при різних режимах стиску. Встановлено, що: - збільшення тріщинуватості гірських порід призводить до істотних змін параметрів перехідних процесів ВП, зокрема, зменшення перехідних характеристик та поляризаційної ємності ВП і збільшення швидкості спаду, причому, перші два параметри описуються кривою другого порядку, а третій - лінійною залежністю.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ