Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка электрометрического метода прогноза параметров пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов
ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр
Автореферат диссертации по теме "Разработка электрометрического метода прогноза параметров пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов"
994603514
На правах рукописи
ЗЮЗИН Евгений Александрович
РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ПРОГНОЗА ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ КРОВЕЛЬ ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ
Специальность 25.00.16 «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Шиканов А.И
1 О К ЮН 2010
Кемерово - 2010
004603514
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»
Научный руководитель
- кандидат технических наук, доцент Шиканов Алексей Иванович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Зыков Виктор Семенович;
кандидат технических наук, доцент Мальшин Анатолий Александрович
Ведущая организация
ОАО «Распадская»
Защита состоится 23 июня 2010 г. В 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.02 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650026, г. Кемерово, Весенняя, 28.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».
Автореферат разослан «Ад» ¡.ИСЩ, 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
Иванов В.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. При отработке пологих угольных пластов большое влияние на выбор технологического режима добычи оказывает залегающий над ними массив горных пород - кровля пласта. В настоящее время в Кузбассе на вскрываемых и отрабатываемых горизонтах имеется более 110 шахтопластов пологого залегания. Подавляющая часть шахтопластов имеет кровли весьма неоднородного строения. При этом устойчивость, активность и нагрузочные свойства кровли определяются количеством слоев, их мощностью, литологическим составом, прочностью и трещиноватостью. Эти параметры могут изменяться в пределах выемочного столба в достаточно широком диапазоне, что вызывает проблемы с управлением кровлей, связанные с появлением дополнительных операций, непредусмотренных организацией работ. Это приводит к увеличению трудоемкости рабочих процессов, а в ряде случаев и к остановке очистных забоев.
Массив горных пород представляет собой совокупность нескольких залегающих рядом или вмещающих друг друга типов горных пород и может включать петрографически и фациально неоднородные массы. Изменения физических свойств и вещественного состава горных пород в этом пространстве определяют его неоднородность. Практическое значение в задачах горного производства имеют такие виды неоднородности массива, как трещиноватость, слоистость, наличие твердых включений и пустот, границы раздела полезных ископаемых и вмещающих пород.
Детальное изучение неоднородностей кровли в пределах выемочного столба предполагает составление прогнозных карт поведения подработанного массива горных пород. Частично информация для их составления набирается при геологоразведочных работах, позволяющих получить только общую картину горногеологического строения месторождения. Для получения более детальной информации необходимо значительно повышать плотность разведочной сети, что существенно увеличивает стоимость и трудозатраты.
В связи с этим представляется целесообразным применение для целей доразведки кровель пологих угольных пластов методов геофизики, в частности, электроразведки, хорошо зарекомендовавших себя при ведении наземных глубинных геологоразведочных работ. Однако, их применение в традиционных вариантах для подземных электрометрических измерений невозможно ввиду ряда особенностей -отсутствия как таковой границы раздела сред, определяющей полупространство, необходимость исследований на малую глубину, относительно слабой дифференциацией породных слоев по электрическим свойствам и др. Учет этих особенностей при проведении подземных электрометрических исследований неоднородного породного массива и для последующей интерпретации результатов измерений является актуальной задачей.
Исследования выполнялись в рамках реализации НИР №981-96 по заказу Комитета по высшей школе Миннауки России в 1999-2000 годах, НИР №Ю7-ОПН-06П по заказу Агентства по энергетике Минпромэнерго РФ в 2006-2007 годах.
Объектом исследований является неоднородный массив горных пород в кровле угольных пластов.
Предметом исследований являются геометрические и механические параметры пространственной неоднородности слоев кровли пологих угольных пластов.
Цель работы заключается в разработке электрометрического метода прогноза параметров пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по измерениям из подземных выработок на стадии оконтуривания выемочных столбов для последующего прогноза поведения подработанного породного массива.
Задачи исследований:
- выявить закономерности распределения активного электрического поля точечного источника в слоистых трещиноватых средах в окрестности подземной горной выработки;
- установить связь кажущегося удельного электрического сопротивления (КУЭС) с параметрами трещиноватости при четырехэлектродных схемах измерений на основе закономерностей распределения активного электрического поля;
- установить связь КУЭС вмещающих пород с их прочностью;
- разработать метод прогноза параметров пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по измерениям активного электрического поля с контура подготовительных выработок и в массиве для количественного определения числа слоев, их породного состава, трещиноватости и прочности.
Идея работы заключается в использовании закономерностей распределения активного электрического поля в массиве для количественного определения параметров неоднородности пологих угольных пластов на стадии оконтуривания выемочных столбов.
Методы исследований:
- методы теоретической геофизики, численные методы — для количественной оценки степени влияния параметров неоднородности массива на величину активного электрического поля на основе решения прямой задачи электроразведки и для расчета на ЭВМ распределения КУЭС в поле точечного источника, расположенного на контуре выработки и в массиве, анизотропия которого вызвана наличием одиночных и упорядоченной системы трещин;
- методы физического моделирования - для количественной оценки степени влияния угольного пласта, контура выработки и контакта породных слоев на распределение КУЭС в массиве;
- экспериментальные методы, методы теории аппроксимации - для получения функциональной закономерности, связывающей измеренное КУЭС с прочностью пород, и для оценки адекватности полученных теоретических зависимостей экспериментальным данным путем их сопоставления.
Научные положения, выносимые на защиту:
- при электрическом зондировании слоев кровли с контура подготовительных выработок четырехэлектродной симметричной установкой учет влияния на измеряемое КУЭС переходного сопротивления контакта слоев, поверхности выработки и экранирующего действия угольного пласта проводится введением поправочных коэффициентов, причем влияние последних учитывается только при глубине проникновения в диапазоне от 2,5 мощностей пласта до 25 и 5 мощностей первого слоя соответственно для изотропного и анизотропного массива;
- при пересечении четырехэлектродным симметричным зондом плоскости трещины наблюдается резкий рост КУЭС, причем его максимальное значение соответствует центру зонда, влияние трещины исчезает на расстоянии 5-6 баз зонда, а зависимость усредненного скачка КУЭС от логарифма раскрытия трещины носит нелинейный характер и позволяет по его величине определять раскрытие трещины; при электрозондировании с контура выработки коэффициент трещиноватости слоев
рассчитывается по коэффициенту анизотропии, определяемому из построенных палеток для КУЭС;
- связь приведенной прочности углевмещающих пород Кузбасса с их приведенным УЭС в диапазоне влажности W= 1,2-2,8% и пористости П=2,6-7,7% носит параболический характер с корреляционным отношением 0,87, причем прочность пород на одноосное сжатие в зависимости от электросопротивления возрастает в литологическом ряду - аргиллиты, алевролиты, песчаники;
- метод прогноза пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по электрометрическим измерениям с контура подготовительных выработок состоит в обнаружении аномальных зон электрического поля источника тока установками зондирования с предложенными параметрами, определения в них распределения КУЭС, по характеру и величине которого по предложенным методикам определяются число слоев, их породный состав, трещиноватость и прочность.
Научная новизна работы заключается: ■
- в установлении влияния выработки, угольного пласта и контакта породных слоев на распределение активного электрического поля в кровле. Установлен диапазон глубин зондирования существенного влияния этих факторов, предложен способ их учета;
- в установлении характера распределения КУЭС в окрестности одиночных и систем трещин при пересечении их плоскостей зондом, обнаружена и исследована зависимость усредненных скачков КУЭС от логарифма раскрытия трещин;
- в установлении функциональной связи приведенной прочности пород, залегающих в кровле угольных пластов Кузбасса, от приведенного значения их удельного электрического сопротивления;
- в построении палеток и получении инженерных формул, позволяющих в отличие от результатов исследований, полученных другими авторами проводить не только качественную интерпретацию, но количественно определять параметры неоднородности слабодифференцироваиных по КУЭС слоев на малых глубинах.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
- теоретическими исследованиями, базирующимися на апробированных методах теории электроразведки, электродинамики, теории дифференциальных уравнений, механики деформированного твердого тела, известных закономерностях распределения активных электрических полей в неоднородных средах;
- хорошей сходимостью аналитических результатов и результатов натурных экспериментов, полученных в том числе и другими авторами.
Личный вклад автора заключается:
- в детальном исследовании в среде искажений поля точечного источника поверхностью выработки, угольным пластом, контактами слоев;
- в установлении закономерностей распределения КУЭС пород в окрестности одиночных и систем трещин;
- в обнаружении статистически значимых регрессионных связей между электрическими и прочностными характеристиками пород;
- в разработке методик обработки полученной геофизической информации.
Научное значение работы заключается в установлении закономерностей
распределения поля точечного источника в слоистых трещиноватых средах в окрестности подземных выработок.
Практическая ценность работы заключается в разработке метода прогноза неоднородности кровель угольных пластов, позволяющего определять их строение, породный состав, трещиноватость слоев на стадии оконтуривания выемочных столбов на основе построенных палеток и полученных инженерных формул.
Реализация работы. Алгоритмы расчета параметров неоднородности кровли по результатам натурного определения КУЭС в подземных выработках реализованы в комплексе компьютерных программ. Результаты работы включены во «Временные методические указания по оценке структуры, свойств и напряженного состояния труднообрушаемых кровель угольных пластов», согл. с Госгортехнадзором
20.12.2001, утв. фил. «Беловоуголь» компании «Кузбассуголь» 20.12.2001 (Кемерово, 2002), «Временные методические указания по оценке литотипа, прочности и устойчивости пород кровли методом электроразведки» согл. с Госгортехнадзором
25.12.2002, утв. ОАО «Сибирь-уголь» 12.12.2002 (Кемерово, 2002), монографию «Электроразведка труднообрушаемых кровель угольных пластов», рекомендованную к использованию в учебном процессе для студентов специальностей горного профиля ГУ КузГТУ (Кемерово, 2001).
Апробация работы. Основные положения и выводы работы в период ее выполнения докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя Горняка» (Москва, 2004, 2006 г.г.), научно-практической конференции «Управление механическими процессами дезинтеграции, инъекционного уплотнения и переработки горных пород» (Кемерово, 2009 г.), научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов ГУ КузГТУ (Кемерово, 2000-2010 г.г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований, опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 - в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ по специальности 25.00.16 «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр».
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 129 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок, 16 таблиц, список литературных источников из 133 наименований, 1 приложения.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе рассматривается влияние неоднородности пород кровли на отработку угольных пластов, проводится обзор существующих в настоящее время классификаций кровель, состояние методов исследования ее неоднородности. На основе сделанного обзора формулируются основные задачи диссертационного исследования.
Поведение пород кровли оказывает существенное влияние на процесс ведения очистных работ и определяется такими естественными и образовавшимися в результате ведения горных работ искусственными неоднородностями, как фациальная изменчивость, тектонические разрывы, поля механических напряжений вокруг выработок, макро- и микротрещиноватость породных слоев, мелкие тектонические дислокации и др. Согласно классификациям кровель ВНИМИ, ИГД им. A.A. Скочинского, КузНИУИ и др.ее оценочные характеристики по нагрузочным свойствам, обрушаемости и устойчивости в целом определяются типом пород, мощностью отдельных литотипов, их физико-механическими свойствами и трещиноватостыо.
Данные о свойствах, составе и состоянии пород и массивов получают при разведке и доразведке месторождения, строительстве и эксплуатации горных предприятий. Основной объем информации набирается в предварительной, детальной и эксплуатационной разведке. Первые две позволяют получить общую картину горногеологического строения месторождения. На третьей стадии осуществляют уточнение параметров и изучают дополнительную информацию, стремясь повысить информативность разведочной сеткн (например, до 50 м на шахте «Распадская»), что требует больших материальных затрат и трудовых ресурсов. Проведение разведочных и специальных выработок также не увеличивает оперативность доразведки.
В корне изменить ситуацию может использование оперативных, информационных и достоверных методов доразведки, к которым относятся геофизические методы.
Геофизические методы для исследования свойств и состояния массивов горных пород из подземных выработок начали использоваться, начиная с 50-х годов. Наибольшее применение получили ультразвуковые, сейсмоакустические и электрометрические методы.
Исследованиями в области подземных электрометрических исследований массивов горных пород занимались многие ученые: Д.В. Алексеев, М.С. Анциферов, В.В. Дырдин, П.В. Егоров, B.C. Зыков, В.В. Иванов, С.И. Калинин, A.A. Кораблсв, Т.И. Лазаревич, A.A. Мальшин, ГЛ. Новик, B.II. Опарин, И.М. Петухов, С.М. Простов, В.В. Ржевский, A.C. Семенов, В.А. Смирнов, Б.Г. Тарасов, И.А. Турчанинов, А.И. Шиканов, B.C. Ямщиков, и другие.
Наиболее просто решить задачу доразведки кровель пологих угольных пластов на стадии оконтуривания выемочных блоков представляется с помощью проведения вертикальных электрических зондирований и профилирований из подготовительных выработок. Однако, в настоящее время отсутствует исследования, позволяющие по результатам электрометрических измерений с контура выработок достоверно оценить строение кровли, литотип, прочность и трещиповатость пород и спрогнозировать их изменение в пределах выемочного столба, так как при проведении подземных исследований по сравнению с наземными необходимо учитывать влияние на результаты измерений угольного пласта, поверхности выработки, контакта слоев основной и непосредственной кровли, состава заполнителя трещин. Это потребовало расширения и углубления теоретических и экспериментальных знаний и обусловило цель и задачи исследований.
Во второй главе приведены теоретические исследования особенностей подземных электрических зондирований с контура выработок и интерпретации результатов измерений на основе решения задач о поле точечного источника тока, помещенного на границе бесконечного непроводящего слоя и первого породного слоя и в слоистом анизотропном массиве. На основе решения этих задач проведен анализ распределения активного электрического поля в кровле угольных пластов, определены параметры четырехэлектродной установки зондирования AMNB, построены палетки для определения мощности слоев кровли и их удельных сопротивлений, рассчитаны поправочные коэффициенты, учитывающие влияние поверхности выработки, угольного пласта и контакта слоев основной и непосредственной кровли на результаты электрических зондирований.
Горно-геофизичсские исследования приходится проводить в специфических условиях верхней части разреза, характеризующейся резкой горизонтальной и
вертикальной изменчивостью свойств пород и их анизотропией, а также невыдержанностью границ и переменным фазовым составом порозаполнителя.
В электроразведке количественная интерпретация результатов зондирования массива с поверхности наиболее часто проводится на основе решения прямых задач путем составления палеток для определения электрических свойств и характеристик слоистого массива.
Представим кровлю горной выработки как слоистый изотропный массив горных пород с плоскопараллельными границами раздела (рис.1).
Решение данной задачи в цилиндрической системе координат г, г, ц/ при \ir-const сводится к решению дифференциального уравнения Лапласа
1 ди,- д2и, 0.
Рис.1. Схема к расчету поля точечного источника в массиве горных пород
А и В - питающие электроды; М и N -приемные электроды; I = 'А АВ; Д/ = 1А МЫ; й, и /?, - мощность и УЭС г'-го слоя
дги.
дг1
и\
г дг
=и,., I
1 дУ1 Л & 1
1 ди,.
О)
Рм
дг
где {У/ - потенциал поля источника в слое /; - координата границы /-того слоя; 1!0 - потенциал источника поля.
Самое общее решение для потенциала в каждом слое представляется в виде (Матвеев Б.К.):
С/,=
Р,1
4 л
\А{т)10{тгУшс/т + }В{т)10{тг)е™(1т , (2)
.о о
где I- сила тока источника; 10(тг) - функции Бесселя; т - параметр, не зависящий от г и г; р, - удельное электрическое сопротивление /-того слоя; Л(т), В(т) -произвольные функции т, которые находятся из граничных условий.
На границе бесконечного непроводящего слоя с первым слоем для четырехслойного массива получаем:
¿Ш 7С Л
(3)
где
слоев.
; —_' _1_; К12 и К.23 - коэффициенты отражения от границ
I'- К\1е~гт> I' ~~ К23е'2""' )
По формуле (3) рассчитывается КУЭС слоев в случае измерений четырехэлектродной симметричной установкой АМЫВ (рис.1). Обозначая полуразнос питающих электродов А и В через /, а половину расстояния между измерительными электродами через А/, разложив коэффициент А| в ряд и проведя почленное интегрирование с использованием формулы Вебера - Липшица, получаем:
А
Ы
А'Г,
до3 Л^Ы'+д/п
1 1
2(/-А/)2
1*12*23 *
Анализ полученного решения показывает, что результаты измерений при изменении Д/ в пределах о £ Д/ 5 //3 практически мало отличаются друг от друга (не более 7%) при одном и том же разносе питающих электродов. Поэтому при зондировании кровли симметричной четырехэлектродной установкой расстояние МЫ не должно превышать расстояния АВ/3.
По формуле (4) для случая А 1 = 112 построены палетки (рис.2) для обработки результатов глубинных зондирований массива для величин Кп, К2з, А/, /¡л характерных для удельного электрического сопротивления и мощности слоев пород основной и непосредственной кровель угольных пластов Кузбасса. По величине К:2 и К23 определяется УЭС слоев кровли:
/>2=л(1-К,2)/(1 + К,2), р1=р2{\-К2})/{1 + К21). (5)
К„=0.7 ^=0.8 (у!1,)=2,3.4
Для определения значений р2 и рз необходимо знать удельное электрическое сопротивление первого слоя р¡. Это сопротивление легко найти по результатам непосредственных измерений четырехэлектродной установкой с поверхности первого слоя. Измерения р/ проводятся на малой базе, не более 2-3 м. Контакт пород непосредственной и основной кровель зачастую представляет собой некоторый прослоек, имеющий большое поперечное контактное сопротивление. Это сопротивление может существенно повлиять на распределение поля в исследуемом массиве. Кроме того, как указывает Хмелевской В.К., на границах неоднородностей могут существовать вторичные электрические заряды.
Определим потенциал поля точечного источника тока в проводящем полупространстве, состоящем из двух анизотропных слоев с плоскопараллельной границей раздела (рис.1), которая имеет поперечное контактное сопротивление г.
Формулировка задачи о поле точечного источника в слоистом анизотропном массиве имеет вид:
1°(1Л1,)
Рис.2. Палетки для определения мощности и УЭС слоев кровли по данным зондирования с контура выработки
1 ЗУ, | \д9> | 1 р/' аг2 г Эг лх аг2
г=г,+0=«,1
г Эри
2=г|-° р,1 &
ХМ
Р21 бг
I -о-
1=г,+0 р,1 дг |г=г,_0'
ч>\ 2
94,2
/А
1.2
где ф!, ^, р/ - потенциалы поля источника тока силы / и на контуре выработки при нахождении источника Асоответственно в 1-м и 2-м слоях; Я,- = р1 -
[4, г,
коэффициент анизотропии электропроводящего слоя с номером г; к - < ;
[2, г, = й,
- уравнение плоскости, разделяющей слои.
Из решения данной задачи для потенциала на плоскости г=0 получаем:
А +Л
2®- л 0 1_лг13ехр(-2^»)) + ——-(1 - ехр(-2 Д V))
(V)
А + А-
Отсюда для КУЭС пород кровли при ее зондировании четырехэлектродной симметричной установкой АМЫВ следует:
Рк=Р 1
1 + 2/2 [
0 1 - ЛГ,2 ехр(-2Я,й,т)+ —(1 -е"2''1'''"') Р\ +Рг
(8)
Расчет палеточных кривых кажущегося сопротивления для изотропной двухслойной среды с поперечным контактным сопротивлением г на границе был проведен на ЭВМ по формуле (8), преобразованной к виду:
18^ = 18
1+2Л2
(9)
Л I. о
где Я = 1/Я1к1 - полуразнос питающих электродов, измеряемый в единицах Я,/г,;
а =-__£--- параметр, характеризующий поперечное сопротивление контакта
ММ +Рг) слоев 1 и 2; £ = Я^т.
Двухслойные палетки для обработки результатов вертикального электрического зондирования представлены на рис.3. Палеточные кривые объединены по постоянству параметра а и представлены в табл.1. Поскольку для
Кузбасса в большинстве случаев породы непосредственной кровли представлены в основном алевролитами, а основной - песчаниками, то отношение рк!р\ соответствует отношению рпеп / рше„р ■
Учет влияния поверхности выработки и угольного пласта на результаты зондирования пород кровли с контура выработки, проведен с использованием метода физического моделирования. Критерии подобия электрического поля модели и оригинала получены из соответствующей краевой задачи (1). На основе этого, а также с учетом влияния переходного сопротивления контакта слоев кровли получено, что при глубине проникновения тока в массив в диапазоне 5т < АВ < 501ц для изотропного массива и 5т < АВ < 10/г, для анизотронного массива, огличие измеряемого КУЭС от истинного может составлять 10% и более. Для учета влияния этих экранных эффектов рассчитаны поправочные коэффициенты Сц (рис.4).
Найденные по результатам ВЭЗ значения КУЭС слоев кровли умножаются на поправочные коэффициенты Сп для соответствующих полуразносов АВ/2.
После этого в логарифмическом масштабе строится кривая КУЭС и с помощью палеток (рис.2, 3) определяются параметры слоев кровли.
Результаты исследований, приведенные во второй главе, позволили сформулировать первое научное положение.
В третьей главе теоретически рассмотрено влияние одиночных и систем трещин на КУЭС породных слоев с учетом сопротивления заполнителя трещин, представлены результаты лабораторных исследований УЭС трещиноватости образцов пород, получена связь прочностных характеристик пород с их УЭС.
Оценка влияния параметров одиночных трещин на КУЭС массива проведено на основе известного решения (Матвеев Б.К.), полученного для неоднородной среды, представляющей собой полупространство, состоящее из нескольких крутопадающих породных пластов, разделенных плоскими границами. Считая, что первый слой и третий слой, соответствующие левому и правому полупространствам, имеют УЭС, равное р, второй слой - р2, ось 0z в цилиндрической системе координат направлено перпендикулярно границам, и устремив мощность второго слоя h к нулю (к трещине), для источника тока /, находящегося в первом слое, получим:
+ г,-г)2 + (10)
° I -I--х
IP
где а = p2h ~ com г, Zj - расстояние вдоль оси z от источника до 2-го слоя; 10{гх) -функция Бссселя нулевого порядка; г - полярный радиус данной цилиндрической системы координат.
Формулы (10) позволяют получить распределение КУЭС в окрестности одиночной трещины, когда источник тока и измерительный электрод находятся в 1 -ом слое, источник тока находится в первом слое, а измерительный электрод - в третьем (т.е. они разделены трещиной) и оба электрода расположены в третьем слое. При этом установлено, что влияние скважины на результаты измерения КУЭС исключаются при L > 3d, а влияние трещины на распределение КУЭС исчезает при 1>Ш, где L - база зонда, d- диаметр скважины.
Таблица 1
Шифр палеточных кривых КУЭС (к рис.3)_
Величина параметра Отношение удельных электросопротивлений слоев Рпесч / Ралевр ~ Рк^ р!
а 1 1,5 2 2,5 3 3,5
0 11 12 13 14 15 16
0,2 21 22 23 24 25 26
1 31 32 33 34 35 36
»1 10,20 30
АВ/2т
Рис.4. Поправочные коэффициенты Си (в линейном приближении) при различных разносах питающих электродов А и В в
кровле пласта: 1 -р2/р, =10, т = 1.5/г;2-р2/р, =10, т-Ь\Ъ-р2 / р, = 30, т- \.5И; 4-р2 /р, = 30, т = И; 5-р2 /Р| = 100, т = 1.5/г;6-р2 I Р\ = 100, т = И.
При измерениях КУЭС по
схеме симметричного четырех-
электродного градиент-зонда в
первом слое в окрестности трещины
фиксируется небольшой максимум
КУЭС, затем в момент прохождения
электродов М и N через плоскость
трещины значения рк возрастают в 3 раза и более значения р ненарушенного
массива, затем, при нахождении электродов в третьем слое, также фиксируется
небольшой максимум КУЭС. При этом ширина и глубина минимумов КУЭС,
разделяющих эти три максимума, зависят от расстояния между электродами Ь=АМ и
УЭС содержимого трещины (от параметра а = —'-)■ Полученный характер изменения
а
КУЭС в окрестности одиночной трещины полностью подтверждается лабораторными исследованиями на образцах горных пород, где положение трещины определяется по наличию трех характерных максимумов (рис.5).
0,9 18(ЛВ'2|Д) Рис.3. Палетки кривых КУЭС для анизотропного массива
По величине разности между максимальным и минимальным значением КУЭС п окрестности трещины можно оценить параметр а, а значит и значение а и Л, то есть, найти раскрытие трещин. Для этого можно воспользоваться полученной зависимостью усредненного скачка КУЭС Дрк от логарифма параметра а (рис.6). Аналогичная картина распределения КУЭС получается в образце с системой близкорасположенных трещин (рис.5). Система из трех трещин воспринимается как одна с характерными для нее максимумами КУЭС.
р-10". Ом-м
!
1
/ | \ ^ 2
и к, и
\ 1
40 ВО | 120 160 200 х. мм
_! 1 !
I I/
ч
/ о = о- \\ V 9= 67
чЧ V в-45
V
ч
-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0 0.5 1.0 1.5
Рис.5. Распределение КУЭС по длине х образца песчаника с трещинами
1 - в образце-монолите; 2 - в образце с системой трещин
Рис.б. Зависимость усредненного скачка сопротивления &рк от параметра а трещины 0- угол наклона плоскости трещины к оси зонда
Реальные трещины в массиве горных пород могут быть заполнены продуктами химического и механического разрушения пород полностью, частично или незаполпены совсем. Измерения показали, что при частично заполненной буровым раствором или влажной твердой фракцией трещине КУЭС в зоне ее влияния уменьшается в 10-15 раз, а при замене заполнителя трещины на пылеобразную фракцию той же породы КУЭС участка образцов с трещиной увеличивается в 2-3 раза. Этот факт необходимо учитывать при исследовании трещиноватости массива.
Трещиноватость основной и непосредственной кровель состоит из хорошо выраженных послойных трещин, образующихся по напластованию, и двух послойных систем трещин, которые располагаются приблизительно перпендикулярно послойным и по отношению друг к другу, причем послойные трещины имеют преобладающее значение. В этом случае анизотропия электрических свойств пород может быть выражена достаточно ярко.
Используя уравнение неразрывности течения тока в такой среде, где источник тока А' находится в первом слое, а ось Аг ориентирована по нормали к плоскостям напластования и границе первого слоя (рис.1), и введя новую переменную 77 =/к, где
д = рг. - коэффициент анизотропии трещиноватой породы, р; и р„ - УЭС среды ЧР1
соответственно вдоль и поперек трещин, получаем, что в такой постановке данная задача и ее решение становится аналогичной задаче (6).
Тогда, если ограничиться двумя слоями (основная и непосредственная кровли), то для определения коэффициента трещиноватости пород можно воспользоваться палетками, представленными на рис.3, где в качестве Л принимается
1лГ I. . irr $
iße
1 +
£ -относительная среднестатистическая площадь
контактов берегов трещин).
В табл.2, приведены значения к , определенные с помощью палеток, для характерных пород, залегающих в кровле угольных пластов Кузбасса.
Таблица 2
Тип породы Отношение удельных электросопротивлений Л
1 1.2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4
Аргиллит 0 1,2 2,6 4,2 5,9 6,8 10,2 12,5 15 18,3 21,3 24,3 28,3
Алевролит 0 1,4 зд 5,0 7,1 9,6 12 15 18 22 26 29 34
Песчаник 0 1,2 2,7 4,4 6,2 8,3 И 13 16 19 22 26 30
Гравелит 0 0,9 1,9 3,1 4,5 6 7,7 9,5 И 14 16 18 21
Примечание: Приведенные в таблице средние значения ктр умножены на 104.
Прочность горных пород на одноосное сжатие и растяжение зависит от размера зерен и цементации кристаллов в процессе их генезиса. С ростом размера зерна прочность пород вначале растет вследствие роста процентного содержания минерала, а затем, после достижения некоторого критического значения размера зерна, падает, поскольку увеличение размера приводит к увеличению площади поверхности возможных ослаблений и росту числа концентраторов механических напряжений.
Минеральный состав оказывает существенное влияние и на удельное электросопротивление, но поскольку он определяет также прочность пород на одноосное сжатие, то можно установить связь между прочностью и величиной электросопротивления пород.
Результаты лабораторных исследований кернового материала отобранного на шахтах Кузбасса, показали, что УЭС горных пород возрастает в ряду аргиллит, алевролит, песчаник, гравелит, уголь. Прочность пород возрастает при переходе от аргиллитов к песчаникам, а затем убывает в ряду гравелит - уголь.
Зависимость приведенного значения УЭС горных пород Кузбасса от приведенной прочности с хорошей надежностью апроксимируется квадратичной зависимостью (корреляционное отношение т] = 0,87):
Осж = -о,048/>2 +0,53/7 + 0,7, (11)
где <7сж=——; 50 МПа - средняя прочность алевролитов; ~р=Р-, р\- УЭС 50 р,
алевролита (среднее); р - УЭС другой породы.
При получении формулы (11) использовались также результаты исследований физико-механических свойств вмещающих пород угольных месторождений, полученных Г.Г. Штумпфом и В.А. Шаламановым.
Результаты исследований, приведенные в третьей главе, позволили сформулировать второе и третье научные положения.
В четвертой главе представлены результаты электрометрических исследований пород кровли в условиях шахты «Распадская», проведено сопоставление этих результатов с данными, полученными геологической службой шахты.
Для измерений КУЭС пород применялась аппаратура, разработанная в КузГТУ, цифровой импульсный измеритель активного сопротивления ЦИИАС-КП-3. В качестве датчиков использовались прижимные нсгголяризугощисся электроды, которые устанавливаются в точках профиля с помощью распорных устройств, и неполяризующисся электроды в скважшшом варианте.
Один из экспериментальных участков был оборудован в лаве 4-10-9.
Лава 4-10-9 отрабатывает пласт 10 мощностью 2,2 м. По данным геологической службы пласт имеет простое строение, пологоволнистый, с углом падения 6-8° и содержит один прослоек алевролита мощностью 0,1 м, расположенный в 0,25-0,6 м от почвы. Коэффициент крепости пласта и породного прослоя равен 0,8-0,9. Непосредственная кровля пласта мощностью 0-7,0 м представлена мелкозернистым алевролитом средней обрушасмости с коэффициентом крепости /-5-6. Основная кровля мощностью 10,0-30,0 м представлена разнозернистым песчаником с коэффициентом крепости 7-9, склонным к зависанию и крупноблочному обрушению. Акгивная кровля пласта отнесена к классу труднообрушаемых. Почва пласта представлена разнозернистым алевролитом с коэффициентом крепости /=5-6 и сопротивлением на вдавливание 15-17 МПа. Глубина разработки 80-240 м.
Результаты зондирований пород кровли с учетом поправочных коэффициентов представлены на рис.7,а.
20--► ВО 20-► ВО 20 —
Р.. Ом м р„Омм р.. Ом м
ПК42
ПК48
ПК54
Рис.7. Результаты зондирования пород кровли в лаве 4-10-9 (а)
и ее геоэлектрический разрез (б) - песчаник; • I - трещииовагый песчаник; [ ~ I - алевролит
Характер изменения электросопротивления отличается наличием максимума, что соответствует трехслойному разрезу. Выявленные электрические горизонты совпадают либо с литологическими границами, либо с увеличением трещиноватости (повышение сопротивления). Обработка всех кривых ВЭЗ, полученных в лаве 4-10-9, позволило оценить изменение мощности первого слоя от 2-х до 8-ми метров на участке между пикетами ПК54 и ПК60. Для подтверждения результатов
электрозондирования на этом участке дополнительно проведено профилирование кровли, которое осуществлялось на 4-х разносах питающих электродов, соответствующих глубине проникновения в породы кровли на 3, 5, 8 и 10 м.
Результаты измерений показывают, что геоэлектрические разрезы пород на данных глубинах являются неоднородными, что может быть связано с замещением одних пород другими в направлении подвигания очистного забоя. Обработка результатов эксперимента позволила построить кривую замещений пород, оценив при этом мощность нижележащего слоя над угольным целиком пласта 10 между пикетами
Определение литологического состава пород кровли на участке определялось по величине измеренного электросопротивления. Электросопротивление пород кровли изменялось от 30 Ом-м до 85 Ом м, что свидетельствует о наличии в кровле двух разных типов пород - алевролита и песчаника.
По результатам зондирований построен геоэлектрический разрез пород кровли лавы (рис.7,б). Результаты электромегрических измерений по определению строения и состава пород кровли сопоставлялись с данными геофизической разведки, выполненные трестом «Кузбассуглеразведка», анализа лабораторных исследований образцов кернового бурения, выполненных геологической службой шахты «Распадская» и результатами электрокаротажа разведочных скважин, выполненных в ходе проведения эксперимента. Анализ результатов сопоставления показывает, что отличие данных электрометрического определения строения кровли составляет не более 10% от данных, полученных по результатам кернового бурения, а данные по определению состава пород во всех случаях совпадают.
По результатам проведенных измерений проведена также оценка трещиноватости и прочности пород кровли.
Определение прочности и параметров трещиноватости показало, что первый слой имеет прочность на сжатие стсж= 60 МПа и среднее расстоянием между трещинами кср= 0,11 м. Согласно классификации ВНИМИ первый слой можно отнести к неустойчивому. Второй слой сложен трещиноватым песчаником мощностью 5-11 м, в котором <тсж~ 65 МПа, расстояние между трещинами кср = 0,90 м. По той же классификации слой относится к среднеустойчивым. Третий слой сложен нетрещиноватым песчаником с асж~ 100 МПа м и относится к устойчивым.
Наличие технологических скважин в лаве позволило также кроме параметров трещиноватости (коэффициент трещиноватости, раскрытие трещин) определить ориентирование трещин в пространстве. Используя идентичность максимумов кривой КУЭС одной и той же трещины в трех различных скважинах, для каждого пика скачка КУЭС Дрк определены расстояния между трещинами системы по нормали к плоскостям трещин й и расстояния между следами трещин выделенной системы на
координатных осях <1Х, с!у, йх. По косинусам углов пх =
установлено ориентирование трещин относительно линии очистного забоя.
Таким образом, результаты электрометрических измерений, позволяющие уточнить строение кровли пластов, определить трещиноватость ее слоев и прочность пород, можно использовать для прогноза ее поведения при отработке участков угольных пластов.
Результаты исследований, приведенные в четвертой главе, позволили сформулировать четвертое научное положение.
54-60.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертационная работа является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи разработки электрометрического метода прогноза пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по измерениям с контура подготовительных выработок, включающего обнаружение аномальных зон электрического тока установками с предложенными параметрами, определения в них распределения КУЭС, по характеру и величине которого по предложенным методикам определяются число слоев, их литологичсский состав, трещиноватость, прочность, и имеющего существенное значение для горнодобывающей отрасли России.
Основные научные выводы и рекомендации, полученные лично автором, заключаются в следующем.
1. При электрозондировании кровли симметричной установкой АМЫВ с контура выработки отличие КУЭС пород от истинного составляет 7-10% при
АВ
разносах электродов МЫ < -у и при глубине проникновения тока в массив в
диапазоне, составляющем 5т< АВ< 50/г, для изотропного массива и 5т<АВ< ЮЛ, для анизотропного массива (т - мощность пласта, Иг мощность первого слоя) и в котором производятся поправки на измеренное КУЭС, связанные с влиянием на распределение активного поля поверхности выработки, угольного пласта и контакта породных слоев.
2. При измерениях четырехэлектродным градиент-зондом положение отдельной трещины и системы трещин (при I, < 18с7, где I. - база зонда, й - диаметр скважины) определяется по трем характерным максимумам; соотношение базы зонда и разность между максимальным и минимальным значениями в скачке КУЭС определяется раскрытием трещины, а соотношение длины зоны характерных максимумов и базы зонда определяется трещиноватостыо участка измерения. При этом влияние скважины на результаты измерений исключается при Ь>Ъй. Раскрытие трещины 8 определяется по величине усредненного скачка КУЭС в ее окрестности, нелинейно зависящего от логарифма ее раскрытия.
3. При электрозондировании пород кровли количество ее слоев, их мощность, породный состав и коэффициент анизотропии определяется по палеткам КУЭС, построенным для вмещающих пород, характерных для угольных пластов Кузбасса; по коэффициенту анизотропии рассчитывается коэффициент трещиноватости породных слоев.
4. Прочность пород слоев кровли па одноосное сжатие определяется по корреляционной зависимости приведенной к алевролиту прочности углевмещающих пород Кузбасса с приведенным к нему же удельным электросопротивлением, имеющей параболический характер (корреляционное отношение 0,87); при этом удельное электросопротивление пород определяется по палеткам КУЭС, определяемого при зондировании пород кровли.
5. Метод определения строения, состава, трещиноватости и прочности пород кровли по электрометрическим измерениям с контура подготовительных выработок апробирован на шахте «Распадская» в лавах 3-3-7, 4-10-5, 4-7-13, 4-12-7, 4-10-7, 4-711. Экспериментальная проверка метода показала, что отличие по определению параметров неоднородности кровли от данных нерпового бурения составляет не более 10%. Метод может быть рекомендован для использования при составлении прогнозных карт поведения подработанного массива.
Основное содержание диссертации опубликовано
в изданиях, рекомендованных ВАК России:
1. Шиканов, А.И. Определение параметров обрушения пород основной кровли [текст] / А.И. Шиканов, Е.А. Зюзин // Известия высших учебных заведений Горный Журнал,- 2000. - №5. - С. 49- 52.
2. Зюзин, Е.А. Определение строения кровли угольных пластов по результатам электрометрического каротажа скважин [текст] / Е.А. Зюзин // Вестник КузГТУ. -2001,-№2.-С. 10.
в прочих изданиях:
3. Иванов, В.В. Электроразведка труднообрушаемых кровель угольных пластов [текст] / В.В. Иванов, А.И. Шиканов, H.H. Волков, Е.А. Зюзин; под ред. В.А. Хямяляйнена//Кемерово. - 2001. - 116 с.
4. Иванов, В.В. Временные методические указания по оценке структуры, свойств и напряженного состояния труднообрушаемых кровель угольных пластов [текст]: утв. «Беловоуголь» («Кузбассуголь») 20.12.2001, согл. Госгортехнадзор России 20.12.2001 / В.В. Иванов, А.И. Шиканов, H.H. Волков, Е.А. Зюзин // Кемерово. - 2002. - 42 с.
5. Иванов, В.В. Временные методические указания по оценке литотипа, прочности и устойчивости пород кровли [текст]: утв. ОАО «Сибирь-уголь» 12.12.2002, согл. Госгортехнадзор России 25.12.2002 / В.В. Иванов, А.И. Шиканов, H.H. Волков, И.И. Шемякин, Е.А. Зюзин // Кемерово. - 2002. - 42 с.
6. Шиканов, А.И. Определение локальных обрушений кровли в выработанном пространстве методом электрометрии [текст] / А.И. Шиканов, Е.А. Зюзин // Вестник КузГТУ. - 2008. - № 4. - С. 5.
7. Зюзин, Е.А. Оценка напряженного состояния вмещающих пород по электрическим измерениям в угольном пласте [текст] / Е.А. Зюзин // Вестник КузГТУ. - 2008. - № 4. - С. 3-4
8. Зюзин, Е.А. Оценка деформаций и напряжений в кровле по результатам электрических измерений в угольном пласте [текст] / Е.А. Зюзин, А.И. Шиканов // Материалы науч. - практ. конф. - Кемерово. - 2009. - С. 211-215.
9. Шиканов, А.И. Оценка структуры и свойств кровель угольных пластов методами электроразведки [текст] / А.И. Шиканов, Е.А. Зюзин // Материалы науч. -практ. конф. - Кемерово. - 2009. - С. 204-210.
Подписано в печать 13.05.2010. Формат 06x84 1/16 Объем 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 452, Отпечатано на ризографе. ГУ кузбасский государственный технический университет 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28
Типография ГУ КузГТУ. 650099, Кемерово, ул. Д.Бедного, 4а
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Зюзин, Евгений Александрович
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.
1.1. Влияние неоднородности пород кровли на отработку пологих угольных пластов.
1.2. Анализ методов исследования неоднородности кровли пологих угольных пластов
1.3. Применение электрометрических методов для исследования неоднородности массива.
Выводы. Цель и задачи исследований.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОДЗЕМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В КРОВЛЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
2.1. Определение строения и электрических свойств слоев кровли по данным электрического зондирования с поверхности выработки.
2.2. Влияние переходного сопротивления контакта пород непосредственной и основной кровель на распределение электрического поля источника в слоистом анизотропном массиве.
2.3. Учет влияния поверхности выработки и угольного пласта на результаты электрических измерений в кровле.
Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ И ПРОЧНОСТИ ПОРОД НА КАЖУЩЕЕСЯ УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СЛОЕВ КРОВЛИ.
3.1. Влияние параметров одиночных трещин на кажущееся удельное электрическое сопротивление пород кровли.
3.2. Влияние систем трещин на кажущееся электрическое сопротивление пород кровли.
3.3. Влияние заполнителя трещин на кажущееся электрическое сопротивление пород кровли.
3.4. Исследование связи прочностных характеристик пород с их удельным электрическим сопротивлением.
Выводы.
4. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ И ТРЕЩИНОВА
ТОСТИ ПОРОД КРОВЛИ.
4.1. Методика проведения шахтных электрометрических исследований кровли угольных пластов.
4.2. Определение строения и литологического состава пород кровли по результатам электрометрических измерений.
4.3. Оценка параметров трещин и их ориентации в кровле угольных пластов.
Выводы.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка электрометрического метода прогноза параметров пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов"
При отработке пологих угольных пластов большое влияние на выбор технологического режима добычи оказывает залегающий над ними массив горных пород — кровля пласта. В настоящее время в Кузбассе на вскрываемых и отрабатываемых горизонтах имеется более 110 шахтопластов пологого залегания. Подавляющая часть шахтопластов имеет кровли весьма неоднородного строения. При этом устойчивость, активность и нагрузочные свойства кровли определяются количеством слоев, их мощностью, литологическим составом, прочностью и трещиноватостью. Эти параметры могут изменяться в пределах выемочного столба в достаточно широком диапазоне, что вызывает проблемы с управлением кровлей, связанные с появлением дополнительных операций, непредусмотренных организацией работ. Это приводит к увеличению трудоемкости рабочих процессов, а в ряде j случаев и к остановке очистных забоев.
Массив горных пород представляет собой совокупность нескольких ^ залегающих рядом или вмещающих друг друга типов горных пород и может ^ I включать петрографически и фациально неоднородные массы. Изменения физических свойств и вещественного состава горных пород в этом пространстве определяют его неоднородность. Практическое значение в задачах горного производства имеют такие виды неоднородности массива, как трещиноватость, слоистость, наличие твердых включений и пустот, границы раздела полезных ископаемых и вмещающих пород.
Детальное изучение неоднородностей кровли в пределах выемочного столба предполагает составление прогнозных карт поведения подработанного массива горных пород. Частично информация для их составления набирается при геологоразведочных работах, позволяющих получить только общую картину горно-геологического строения месторождения. Для получения более детальной информации необходимо значительно повышать плотность разведочной сети, что существенно увеличивает стоимость и трудозатраты.
В связи с этим представляется целесообразным применение для целей доразведки кровель пологих угольных пластов методов геофизики, в частности, электроразведки, хорошо зарекомендовавших себя при ведении наземных глубинных геологоразведочных работ. Однако, их применение в традиционных вариантах для подземных электрометрических измерений невозможно ввиду ряда особенностей — отсутствия как таковой границы раздела сред, определяющей полупространство, необходимость исследований на малую глубину, относительно слабой дифференциацией породных слоев по электрическим свойствам и др. Учет этих особенностей при проведении подземных электрометрических исследований неоднородного породного массива и для последующей интерпретации результатов измерений является актуальной задачей.
Исследования выполнялись в рамках реализации НИР №981-96 по заказу Комитета по высшей школе Миннауки России в 1999-2000 годах, НИР №107-ОПН-ОбП по заказу Агентства по энергетике Минпромэнерго РФ в 2006-2007 годах.
ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЙ является неоднородный массив горных пород в кровле угольных пластов.
ПРЕДМЕТОМ ИССЛЕДОВАНИЙ являются геометрические и механические параметры пространственной неоднородности слоев кровли пологих угольных пластов.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ — разработка электрометрического метода прогноза параметров пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по измерениям из подземных выработок на стадии оконтуривания выемочных столбов для последующего прогноза поведения подработанного породного массива.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
- Выявить закономерности распределения активного электрического поля точечного источника в слоистых трещиноватых средах в окрестности подземной горной выработки.
- Установить связь кажущегося удельного электрического сопротивления (КУЭС) с параметрами трещиноватости при четырехэлектродных схемах измерений на основе закономерностей распределения активного электрического поля.
- Установить связь КУЭС вмещающих пород с их прочностью.
- Разработать метод прогноза параметров пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по измерениям активного электрического поля с контура подготовительных выработок и в массиве для количественного определения числа слоев, их породного состава, трещиноватости и прочности.
ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в использовании закономерностей распределения активного электрического поля в массиве для количественного определения параметров неоднородности пологих угольных пластов на стадии оконтуривания выемочных столбов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
- Методы теоретической геофизики, численные методы - для количественной оценки степени влияния параметров неоднородности массива на величину активного электрического поля на основе решения прямой задачи электроразведки и для расчета на ЭВМ распределения КУЭС в поле точечного источника, расположенного на контуре выработки и в массиве, анизотропия которого вызвана наличием одиночных и упорядоченной системы трещин.
- Методы физического моделирования — для количественной оценки степени влияния угольного пласта, контура выработки и контакта породных слоев на распределение КУЭС в массиве.
- Экспериментальные методы, методы теории аппроксимации - для получения функциональной закономерности, связывающей измеренное КУЭС с прочностью пород, и для оценки адекватности полученных теоретических зависимостей экспериментальным данным путем их сопоставления.
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ
- При электрическом зондировании слоев кровли с контура подготовительных выработок четырехэлектродной симметричной установкой учет влияния на измеряемое КУЭС переходного сопротивления контакта слоев, поверхности выработки и экранирующего действия угольного пласта проводится введением поправочных коэффициентов, причем влияние последних учитывается только при глубине проникновения в диапазоне от 2,5 мощностей пласта до 25 и 5 мощностей первого слоя соответственно для изотропного и анизотропного массива.
- При пересечении четырехэлектродным симметричным зондом плоскости трещины наблюдается резкий рост КУЭС, причем его максимальное значение соответствует центру зонда, влияние трещины исчезает на расстоянии 5-6 баз зонда, а зависимость усредненного скачка КУЭС от логарифма раскрытия трещины носит нелинейный характер и позволяет по его величине определять раскрытие трещины; при электрозондировании с контура выработки коэффициент трещиноватости слоев рассчитывается по коэффициенту анизотропии, определяемому из построенных палеток для КУЭС.
- Связь приведенной прочности углевмещающих пород Кузбасса с их приведенным УЭС в диапазоне влажности W=l,2-2,8% и пористости П=2,6-7,7% носит параболический характер с корреляционным отношением 0,87, причем прочность пород на одноосное сжатие в зависимости от электросопротивления возрастает в литологическом ряду - аргиллиты, алевролиты, песчаники.
- Метод прогноза пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по электрометрическим измерениям с контура подготовительных выработок состоит в обнаружении аномальных зон электрического поля источника тока установками зондирования с предложенными параметрами, определения в них распределения КУЭС, по характеру и величине которого по предложенным методикам определяются число слоев, их породный состав, трещиноватость и прочность.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
- Установлено влияние выработки, угольного пласта и контакта породных слоев на распределение активного электрического поля в кровле. Установлен диапазон глубин зондирования существенного влияния этих факторов, предложен способ их учета.
- Установлен характер распределения КУЭС в окрестности одиночных и систем трещин при пересечении их плоскостей зондом, обнаружена и исследована зависимость усредненных скачков КУЭС от логарифма раскрытия трещин.
- Установлена функциональная связь приведенной прочности пород, залегающих в кровле угольных пластов Кузбасса, от приведенного значения их удельного электрического сопротивления.
- Построены палетки и получены инженерные формулы, позволяющие в отличие от результатов исследований, полученных другими авторами проводить не только качественную интерпретацию, но и количественно определять параметры неоднородности слабодифференцированных по КУЭС слоев на малых глубинах.
ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ
- Подтверждается теоретическими исследованиями, базирующимися на апробированных методах теории электроразведки, электродинамики, теории дифференциальных уравнений, механики деформированного твердого тела, известных закономерностях распределения активных электрических полей в неоднородных средах;
- Подтверждается хорошей сходимостью аналитических результатов, и результатов натурных экспериментов, полученных в том числе и другими авторами.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА
- В детальном исследовании в среде искажений поля точечного источника поверхностью выработки, угольным пластом, контактами слоев.
- В установлении закономерностей распределения КУЭС пород в окрестности одиночных и систем трещин.
- В обнаружении статистически значимых регрессионных связей между электрическими и прочностными характеристиками пород.
- В разработке методик обработки полученной геофизической информации.
НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Научное значение заключается в установлении закономерностей распределения поля точечного источника в слоистых трещиноватых средах в окрестности подземных выработок.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ
Практическое ценность работы заключается в разработке метода прогноза неоднородности кровель угольных пластов, позволяющего определять их строение, породный состав, трещиноватость слоев на стадии оконтуривания выемочных столбов на основе построенных палеток и полученных инженерных формул.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ
Алгоритмы расчета параметров неоднородности кровли по результатам натурного определения КУЭС в подземных выработках реализованы в комплексе компьютерных программ. Результаты работы включены во «Временные методические указания по оценке структуры, свойств и напряженного состояния труднообрушаемых кровель угольных пластов», согл. с Госгортехнадзором 20.12.2001, утв. фил. «Беловоуголь» компании «Кузбассуголь» 20.12.2001 (Кемерово, 2002), «Временные методические указания по оценке литотипа, прочности и устойчивости пород кровли методом электроразведки» согл. с Госгортехнадзором 25.12.2002, утв. ОАО «Сибирь-уголь» 12.12.2002 (Кемерово, 2002), монографию «Электроразведка труднообрушаемых кровель угольных пластов», рекомендованную к использованию в учебном процессе для студентов специальностей горного профиля ГУ КузГТУ (Кемерово, 2001).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Основные положения и выводы работы в период ее выполнения докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя Горняка» (Москва, 2004, 2006 г.г.), научно-практической конференции «Управление механическими процессами дезинтеграции, инъекционного уплотнения и переработки горных пород» (Кемерово, 2009 г.), научно-практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов ГУ КузГТУ (Кемерово, 2000-2010 г.г.).
ПУБЛИКАЦИИ
По результатам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 — в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК РФ по специальности 25.00.16 «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр».
Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Зюзин, Евгений Александрович
Выводы диаметр скважины, исключается влияние скважины на результаты измерений и фиксируются отдельные трещины, а влияние выработки и угольного пласта на величину КУЭС необходимо учитывать при измерениях на расстояниях от угольного пласта, равных 2,5 его мощности, путем введения поправочных коэффициентов;
3. При наличии 3-х параллельных скважин по измерениям в них КУЭС возможно определение ориентирования трещин относительно линии очистного забоя; на кривых КУЭС пересечение скважинами одной и той же трещины отмечается близкими по величине скачками, что позволяет определить углы между нормалью к плоскостям трещин и осями принятой системы координат;
4. Соотношение базы зонда и разность между максимальным и минимальным значениями в скачке КУЭС определяется раскрытием трещины; по средней величине раскрытий всех трещин и среднему расстоянию между пиковыми значениями КУЭС определяется коэффициент трещиноватости породного слоя;
5. При отсутствии скважин в кровлю пласта оценку трещиноватости ее слоев можно проводить по результатам электрозондирования с контура выработки, определяя по построенным палеткам коэффициент анизотропии слоя, соответствующий коэффициенту трещиноватости;
6. Отличие результатов по определению мощности слоев кровли, их состава, прочности пород и их трещиноватости, полученных путем электрометрических измерений в подготовительных выработках, от результатов кернового бурения, не превышает 10%;
7. Результаты определения мощности и состава слоев кровли, прочности и трещиноватости пород позволяет составлять прогнозные карты поведения основной и непосредственной кровель при ведении очистных работ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертационная работа является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи разработки электрометрического метода прогноза пространственной неоднородности кровель пологих угольных пластов по измерениям с контура подготовительных выработок, включающего обнаружение аномальных зон электрического тока установками с предложенными параметрами, определения в них распределения КУЭС, по характеру и величине которого по предложенным методикам определяются число слоев, их литологический состав, трещиноватость, прочность, и имеющего существенное значение для горнодобывающей отрасли России.
Основные научные выводы и рекомендации, полученные лично автором, заключаются в следующем.
1. При электрозондировании кровли симметричной установкой AMNB с контура выработки отличие КУЭС пород от истинного составляет 7-10% при
WAr АВ разносах электродов MN < -у- и при глубине проникновения тока в массив в диапазоне, составляющем 5т< АВ < для изотропного массива и
5т < АВ < 10h{ для анизотропного массива (т — мощность пласта, hr мощность первого слоя) и в котором производятся поправки на измеренное КУЭС, связанные с влиянием на распределение активного поля поверхности выработки, угольного пласта и контакта породных слоев.
2. При измерениях четырехэлектродным градиент-зондом положение отдельной трещины и системы трещин (при L<l&d, где L - база зонда, d — диаметр скважины) определяется по трем характерным максимумам; соотношение базы зонда и разность между максимальным и минимальным значениями в скачке КУЭС определяется раскрытием трещины, а соотношение длины зоны характерных максимумов и базы зонда определяется трещиноватостью участка измерения. При этом влияние скважины на результаты измерений исключается при L > 3d. Раскрытие трещины 8 определяется по величине усредненного скачка КУЭС в ее окрестности, нелинейно зависящего от логарифма ее раскрытия.
3. При электрозондировании пород кровли количество ее слоев, их мощность, породный состав и коэффициент анизотропии определяется по палеткам КУЭС, построенным для вмещающих пород, характерных для угольных пластов Кузбасса; по коэффициенту анизотропии рассчитывается коэффициент трещиноватости породных слоев.
4. Прочность пород слоев кровли на одноосное сжатие определяется по корреляционной зависимости приведенной к алевролиту прочности углевмещающих пород Кузбасса с приведенным к нему же удельным электросопротивлением, имеющей параболический характер (корреляционное отношение 0,87); при этом удельное электросопротивление пород определяется по палеткам КУЭС, определяемого при зондировании пород кровли.
5. Метод определения строения, состава, трещиноватости и прочности пород кровли по электрометрическим измерениям с контура подготовительных выработок апробирован на шахте «Распадская» в лавах 3-3-7, 4-10-5, 4-7-13, 412-7, 4-10-7, 4-7-11. Экспериментальная проверка метода показала, что отличие по определению параметров неоднородности кровли от данных кернового бурения составляет не более 10%. Метод может быть рекомендован для использования при составлении прогнозных карт поведения подработанного массива.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Зюзин, Евгений Александрович, Кемерово
1. Шиканов А.И. Определение параметров обрушения пород основной кровли / А.И. Шиканов, Е.А. Зюзин // Известия высших учебных заведений ГОРНЫЙ ЖУРНАЛ, 2000. №5. - С.49- 52.
2. Зюзин Е.А. Определение строения кровли угольных пластов по результатам электрометрического каротажа скважин / Е.А. Зюзин // Вестник КузГТУ, 2001. № 2. - С. 10.
3. Иванов В.В. Электроразведка труднообрушаемых кровель угольных пластов /В.В. Иванов, А.И. Шиканов., Н.Н. Волков, Е.А. Зюзин; под ред. В.А. Хямяляйнена. — Кемерово, 2001. 116 с.
4. Иванов В.В. Временные методические указания по оценке структуры, свойств и напряженного состояния труднообрушаемых кровель угольных пластов: утв.20.12.2001 / В.В. Иванов, А.И. Шиканов, Н.Н. Волков, Е.А. Зюзин. — Кемерово, 2002. — 42 с.
5. Иванов В.В. Временные методические указания по оценке литотипа, прочности и устойчивости пород кровли: утв. 12.12.2002 / В.В. Иванов, А.И. Шиканов, Н.Н. Волков, И.И. Шемякин, Е.А. Зюзин. Кемерово, 2002. - 42 с.
6. Шиканов А.И. Определение локальных обрушений кровли в выработанном пространстве методом электрометрии / А.И. Шиканов, Е.А. Зюзин // Вестник КузГТУ, 2008. № 4. - С.5.
7. Зюзин Е.А. Оценка напряженного состояния вмещающих пород по электрическим измерениям в угольном пласте / Е.А. Зюзин // Вестник КузГТУ, 2008. № 4. - С.3-4
8. Зюзин Е.А. Оценка деформаций и напряжений в кровле по результатам электрических измерений в угольном пласте / Е.А. Зюзин Е.А., А.И. Шиканов // Материалы науч.-практ. конф. Кемерово, - 2009. - С. 211215.
9. Шиканов А.И. Оценка структуры и свойств кровель угольных пластов методами электроразведки / Е.А. Зюзин, А.И. Шиканов // Материалы науч.-практ. конф. Кемерово, - 2009. - С. 204-210.
10. Ямщиков B.C. Контроль процессов горного производства / B.C. Ямщиков. -М: Недра, 1989.-445 с.
11. Каталог пологих угольных пластов с труднообрушаемыми кровлями в угольных бассейнах СССР. Д.: ВНИМИ, 1976. - 16 с.
12. Методика предварительного выявления угольных платов с тяжелой и неустойчивой кровлями. — Д.: ВНИМИ, 1972. 36 с.
13. Геологические и геофизические методы изучения условий разработки угольных месторождений: сб. науч. тр. / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т горн. Геомеханики и маркшейдерского дела: редкол.: Под ред. В.А. Смирнова. М: ВНИМИ, 1984 г. - 78с.
14. Инструкция по выбору способа и параметров разрушения кровли на выемочных участках / Под ред. С.Г. Кузнецова Л.: ВНИМИ, 1982.-118с.
15. Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. Л.: ВНИМИ, 1982. - 160 с.
16. Методические указания по организации системы оперативного контроля состояния выработок на рудниках комбината Печерганикель Л.: ВНИМИ, 1976.-35 с.
17. Расчет и экспериментальная оценка напряжений в целиках и краевых частях пласта угля (методические указания). Л.: ВНИМИ, 1973. - 143 с.
18. Кузнецов Г.Н. Исследование проявлений горного давления при применении механизированных крепей. / Г.Н. Кузнецов Д.: ВНИМИ, 1956.
19. Методика определения обобщенных количественных показателей и характеристик взаимодействия механизированных крепей с боковыми породами по классам условий полого-наклонных (до 35°) пластов. Л.: 1982.-39 с.
20. Каталог шахтопластов Кузнецкого, Карагандинского и Печерского угольных бассейнов с характеристикой горно-геологических факторов и явлений. М: ИГД им. А.А. Скочинского, 1982. — 180 с.
21. Васильев П.В. Поведение кровли угольных пластов в горных выработках.- Изд. ИГД им А.А. Скочинского, 1966. - 44с.
22. Хорин В.Н. Новый способ крепления и управления кровлей с помощью крепей двухступенчатого сопротивления. / В.Н. Хорин, Ю.А. Самохвалов.- М.: ИГД А.А. Скочинского, 1967. 32 с.
23. Методика разработки и внедрения мероприятий по улучшению использования и повышению эффективности механизированных комплексов в действующих очистных забоях. М.: ИГД А.А. Скочинского, 1961. - 80 с.
24. Подземная отработка угольных пластов Кузбасса и Дальнего Востока: Сб. науч. тр. / Всесоюз. науч.-исслед. и проект.-конструкт. Угольный институт. Прокопьевск: КузНИУИ, 1981. - 111 с.
25. Технологические схемы разработки пологих и наклонных пластов Кузбасса / КузНИУИ, Прокопьевск, 1989. - 77 с.
26. Боровиков П.А. Оценка эффективности применения способа химического упрочнения горного массива / П.А. Боровиков, В.В. Васяев, Е.С. Щеглов,
27. B.М. Болдин. // Сб. науч. тр. КузНИУИ. Прокопьевск: 1990. - 45-52 с.
28. Руководство по управлению труднообрушаемыми кровлями методом передового торпедирования. Караганда: КНИУИ, 1974.
29. Кузнецов С.Т. О направлении совершенствования механизированных крепей и приемов активного управления кровлей при их применении /
30. C.Т. Кузнецов. М.: ЦНИЭИуголь, 1970. - 156 с.
31. Бич Я.А. Горные удары и методы их прогноза / Я.А. Бич. — М.: ЦНИЭИуголь, 1972. 100 с.
32. Штумпф Г.Г. Физико-технические свойства горных пород и углей Кузнецкого бассейна: справочник / Г.Г. Штумпф, Ю.А. Рыжков, В.А. Шаламанов, А.И. Петров. М.: Недра, 1994. - 447 с.
33. Временные указания по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом падения до 35°. Л.: 1982. - 134 с.
34. Методические указания по оценке устойчивости пород кровли угольных пластов Кузбасса и выбору типа крепей для очистных забоев. — Прокопьевск, 1974. 14 с.
35. Кравченко В.И. Безопасность при управлении горным давлением в лавах пологих пластов / В.И. Кравченко. М.: Недра, 1975. — 221 с.
36. Ростовцев Д.С. Управление кровлей при разработке пологопадающих пластов каменного угля / Д.С. Ростовцев. Киев: ОНТИ, 1935.
37. Давидянц В.Т. Совершенствование способов и средств управления кровлей на шахтах Донбасса / В.Т. Давидянц. М.: Недра, 1969. - 280 с.
38. Кузнецов С.Т. Разупрочнение труднообрушаемых кровель угольных пластов / С.Т. Кузнецов, Ю.А. Семенов, В.П. Шишкин, М.М. Мунушев, -М.: Недра, 1977.-220 с.
39. Глушихин Ф.П. Труднообрушаемые кровли в очистных забоях / Ф.П. Глушихин, М.: Недра, 1974. - 192 с.
40. Глазов Д.Д. Выемка комплексами пластов с труднообрушаемыми кровлями / Д.Д. Глазов. Кемерово, 1977. - 173 с.
41. Зыков B.C. Прогноз и предотвращение внезапных выбросов угля и газа в очистных забоях угольных шахт / B.C. Зыков, П.В. Егоров, П.В. Потапов и др., Кемерово: Кузбассвузиздат , 2003. - 198 с.
42. Брагин В.Е. Шахты Кузбасса: справочник / В.Е. Брагин, П.В. Егоров, Е.А. Бобер и др. Под ред. П.В. Егорова, Е.А. Бобера. М.: Недра, 1994. - 352 с.
43. П.В. Егоров. Исследование разрушения твердых тел методом регистрации импульсного электромагнитного излучения / П.В. Егоров, JI.A. Колпакова, А.А. Малынин и др. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2001. — 201с.
44. Журило А.А. Горное давление в очистных забоях с труднообрушаемыми кровлями / А.А. Журило. М.: Недра, 1980. - 124 с.
45. Турчанинов И.А. Основы механики горных пород / И.А. Турчанинов, М.А. Иосиф, Э.В. Каспарьян. Л.: Недра, 1974. - 503 с.
46. Руководство по применению способа управления труднообрушаемыми кровлями гидрообработкой породного массива в Печерском бассейне. — Воркута: ПечорНИИпроект. 1975. - 55 с.
47. А.А. Борисов Расчеты горного давления в лавах пологих пластов / Борисов А.А. М.: Недра, 1964. - 278 с.
48. Садыков Н.М. Исследование резких осадков кровли в очистных выработках пологих пластов Донбасса / Н.М. Садыков // Науч. тр. ВНИМИ. 1971. - сб. 40. - С. 112-135.
49. Садыков Н.М. О направлении совершенствования механизированных крепей для лав с резкими осадками кровли / Н.М. Садыков, А.А. Орлов, Э.И. Ялышев // Науч. тр. ВНИМИ. 1976. - сб. 99. - С.8-11.
50. Егоров П.В. Прогноз горных ударов: Кузбасс: политехи, ин-т / П.В. Егоров. — Кемерово, 1984. — 92с.
51. Егоров П.В. Предупреждение горных ударов: Кузбасс, политехи, ин-т / П.В. Егоров. Кемерово, 1985. - 92 с.
52. Глазов Д. Д., Шахтные испытания гибких технологических схем межэкранного разупрочнения труднообрушаемой кровли / Д.Д. Глазов, В.Н. Федотов, Б.В. Мельников //Уголь. 1967. -№8. -С.10-15.
53. Катков Г.А. Определение рациональных параметров управления горным давлением в очистных выработках с труднообрушаемыми кровлями / Г.А. Катков, А.А. Журило // Уголь. 1981. - №1. - С.22-24.
54. Катков Г.А. О контроле состояния массива горных пород и угольных пластов / Г.А. Катков // Геомеханические системы диагностики и контроля состояния и свойств массива горных пород. Новосибирск, 1978. — С.14-17.
55. Костромов О.А. Разупрочнение труднообрушаемой кровли пласта Байкаимский / О.А. Костромов, А.И. Зеленухин, В.Г. Лукашев // Уголь Украины. 1980. - №3. -С.5-7.
56. Ковачевич П.М. О некоторых общих вопросах горного давления в очистных забоях в связи с увеличением их подвигания / П.М. Ковачевич // Вопросы горного дела. Новосибирск, 1963. - С.30-33.
57. Медведчук Н.Д. Влияние скорости подвигания очистного забоя на проявление горного давления при разработке пологих пластов / Н.Д. Медведчук // Уголь Украины. 1967. - №3. - С. 13-15.
58. Кобелев А.Г. Методика литолого-фациального прогноза условий разработки угольных пластов / А.Г. Кобелев, М.М. Лось. М.: Недра, 1976.- 120 с.
59. Орлов А.А. Взаимодействие механизированных крепей с кровлей / А.А. Орлов, В.Ю. Сетков, С.Г. Баранов и др. — М.: Недра, 1976. 336 с.
60. Гречихин А.А. Геофизические методы исследования угольных скважин / А.А. Гречихин. М.: Недра, 1965. - 549 с.
61. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов / А.А. Борисов. — М: Недра, 1980.-350 с.
62. Смирнов Б.В. Пособие по многофакторному прогнозированию устойчивости углевмещающих пород в очистных выработках шахт Кузбасса / Б.В. Смирнов, А.И. Дымко, Э.Л. Бараньян и др. Ростов-на-Дону, 1982.-46 с.
63. Уинстенли А. Управление кровлей в механизированных очистных забоях / А. Уинстенли // Международная конференция по горному давлению. — М.: Углетехиздат, 1957. — 214 с.
64. Презент Г.М. Использование шнеков различной длины для устранения отжима угля в лаве / Г.М. Презент, В.И. Литвинов, В.Г. Бандельман // Уголь. 1987. - №3. - С.27-28.
65. Кузнецов С.Т. Проявление горного давления в очистных выработках при применении механизированных крепей / С.Т. Кузнецов, А.А. Орлов, Ф.П. Глушихин, Н.М. Садыков. М: Недра, 1966. - 318 с.
66. Everling G. Der Periodendruck / G. Everling // Glucrauf For schungs. - Hefte 26. Heft 5, 1965.
67. Смирнов B.A. Оценка эффективности локальных мер борьбы с горными ударами на угольных шахтах комплексом геофизических методов / В.А. Смирнов, А.П. Скакун, В.Г. Пущанский // Локальные меры борьбы с горными ударами. Л., 1984. - С.14-18.
68. Пархоменко Э.И. Электрические свойства горных пород / Э.И. Пархоменко. М.: Наука, 1965. - 164 с.
69. Давыдов Ю.Б. Бета- каротаж скважин и возможности его осуществления / Ю.Б. Давыдов // Известия высших учебных заведений, 1966. -№6. -С.3-5.
70. Семенов А.С. Электроразведка методом естественного электрического поля. Л.: Недра, 1968. - 380 с.
71. Rudaev V. Expermentelle Untersuchungen der Veranderungen der dielectrichen Konstante in Abhangigkeit von Druck / V. Rudaev // Sonder -drusk Fraiberger Forschungs L.C., 1960. S.126 (Deutsch).
72. Kowatski J. Einsatz von geophysikatischen Bohrlochmessverfahren im Kohlenbergbau / J. Kowatski, W.H. Fertl // Erdol Erdgas Z., 1976. - B.92. -№9. - S.301-305 (Deutsch).
73. Gimm Werner et al. geomechanische und geophysikatische Methoden zur Bestimmung von geomechanischen Gebirgsparameter. Freiberg. Forschungsheft, 1977. - A. -№569. - S.105-127 (Deutsch).
74. Безденежных B.M. Определение достоверности состояния массива при геоконтроле средствами различной точности / В.М. Безденежных // Пробл. физ. горн, пород. М., 1983. - С.17-20.
75. Кудряков В.И. Сравнение результатов изучения трещиноватости различными методами / В.И. Кудряков, М.И. Погребной // Математические методы в инженерной геологии. М., 1968. - С.168-173.
76. Кораблев А.А. Современные методы и приборы для изучения напряженного состояния массива горных пород / А.А. Кораблев. — М.: Наука, 1969.-127 с.
77. Турчанинов И.А. Геофизические методы определения и контроля напряжений в массиве / И.А. Турчанинов, В.И. Панин. JL: Наука, 1976.- 163 с.
78. Глушко В.Г. Геофизический контроль в угольных шахтах / В.Г. Глушко,
79. B.C. Ямщиков, JI.A. Яланский. Киев: Наукова думка, 1978. — 211 с.
80. Техника контроля напряжений и деформаций в горных породах. JL: Наука, 1978.-230 с.
81. Ржевский В.В. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве / В.В. Ржевский, B.C. Ямщиков. -М.: Наука, 1977. -224 с.
82. Анцифиров М.С. Сейсмоакустические исследования и проблемы прогноза динамических явлений / М.С. Анцифиров, Н.Г. Анцифирова, Я.Я. Коган. М: Наука, 1971. - 136 с.
83. Усаченко Б.М. Метод сейсмоакустического контроля напряженного состояния пласта / Б.М. Усаченко, В.К. Хохолев, А.Ф. Булат // Уголь Украины. 1984. - №8. - С.30-31.
84. Петухов И.М. Геофизические исследования горных ударов / И.М. Петухов, В.А. Смирнов, В.Ш. Винокур, А.С. Дальнов. М.: Недра, 1975.- 134 с.
85. Тарасов Б.Г. Использование геоэлектрических полей в горном деле / Б.Г. Тарасов, В.В. Дырдин, В.В. Иванов. Кемерово, 1974. - 208 с.
86. Ржевский В.В. Основы физики горных пород / В.В. Ржевский, Г.Я. Новик. -М.: Наука, 1964.-359 с.
87. Новик Г.Я. Электрометрическая система поиска заколов / Г.Я. Новик, И.Ю. Буров, Г.М. Диашова и др. // Методы и технические средства определения напряжений в угольном массиве. — Новосибирск, 1983. —1. C.107-109.
88. Чернышевский Н.В., Электрические поля угольных пластов / Н.В. Чернышевский, Е.А. Дрындин, Ю.Ф. Малогон, Т.В. Михина // Доклады АН СССР: Наука, 1988. Т.299. - №4. - С.851-853.
89. Кузнецова С.Н. Влияние напряженного состояния на электросопротивление газонасыщенных углей / С.Н. Кузнецова // Науч. сообщ. ин-та ИГД им. А.А. Скочинского. 1984. - №224. - С.55-61.
90. Смирнов В.А. Оценка напряженного состояния угольных пластов по градиентам геоэлектрических полей / В.А. Смирнов, Е.А. Маркина // Физ. процессы горного производства: управление горным давлением. — JL, 1984.-С.112-114.
91. Шклярский Н.Ф. Динамика опорного давления на пластах с труднообрушаемыми кровлями / Н.Ф. Шклярский, Ф.П. Глушихин // Горное давление в капитальных, подготовительных и очистных выработках. JL, 1982. - С.50-55.
92. Методология и технические средства определения напряжений в горном массиве: Сб. науч. тр. / ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1983. - 135 с.
93. Моисеенко У.И. Электрические и тепловые свойства горных пород / У.И. Моисеенко, JI.C. Соколова, В.Е. Истомин. Новосибирск: Наука, 1970. — 254 с.
94. Егоров П.В. Явления возникновения объемного заряда в горных породах при их механическом нагружении / П.В. Егоров, О.Б. Васильев, В.П. Корнейчиков и др. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1978. - №5. - С. 101-105.
95. Тарасов Б.Г. Рудничная геоэлектрика / Б.Г. Тарасов, В.В. Дыр дин — М.: Недра, 1977.- 126 с.
96. Тарасов Б.Г. Геоэлектрический контроль состояния массива / Б.Г. Тарасов, В.В. Дыр дин, В.В. Иванов. -М.: Недра, 1983. 216 с.
97. Дружинин С.Н. Картирование кровли выемочных столбов по результатам электропрофилирования с контура подготовительных выработок / С.Н.
98. Дружинин, В.В. Иванов, В.П. Корабельников // Совершенствование технологии подземной разработки угольных пластов. — Кемерово, 1984. — С.112-116.
99. Дырдин В.В. Расчет естественного стационарного электрического поля в краевых зонах массива с преобладающими диэлектрическими свойствами / В.В. Дырдин, Д.В. Алексеев, В.Н. Сулейманов // Изв. вузов. Горный журнал. 1989.-№5.-С.1-4
100. Тарасов Б.Г. О природе и распределении естественных электрических полей на разрабатываемых угольных пластах / Б.Г. Тарасов, Г.В. Кроль, В.В. Дырдин, В.В. Иванов. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1975. -№6. - С. 132-137.
101. Палагин В.В. Сейсморазведка малых глубин /В.В. Палагин, А.Я. Попов, П.И. Дик. -М: Недра, 1989. 105 с.
102. Мак-Куиллин Р. Введение в сейсмическую интерпретацию / Р. Мак-Куиллин, М. Бекон, У. Барклай. М: Недра, 1985. - 308 с.
103. Дахнов В.Н. Электрометрические магнитные методы исследования скважин: (основы теории) / В.Н. Дахнов. М.: Недра, 1967. - 390 с.
104. О применимости георадаров в геологии, http://davyde.by.ru/georadar.htm
105. Турчанинов И.А. Современные методы комплексного определения физических свойств горных пород / И.А. Турчанинов, Р.В. Медведев, В.И. Панин. Л.: Недра, 1967. - 200 с.
106. Опарин В.Н. Глубинность скважинной электрометрии / В.Н. Опарин // Физико-техн. пробл. разраб. полезных ископаемых. — 1978. -№4. С.105-109.
107. Матвеев Б.К. Электроразведка: Учебник для вузов / Б.К. Матвеев // 3-е издание, переработанное и дополненное. — М.: Недра, 1990. — 368 с.
108. Заключение №14-340 от 27.11.2007. О наличии аномальных тектонических зон и других участков геомеханических характеристик кровли пласта 60 ЗАО «Салек» по данным геофизических исследований. — Кемерово, 2007. — 35 с.
109. Светов Б.С. Электроразведка на современном этапе / Б.С. Светов, М.Н. Бердичевский // Геофизика, 1998. №2.
110. Огильви А.А. Основы инженерной геофизики / А.А. Огильви М.: Недра, 1990.-205 с.
111. Методическое пособие по изучению инженерно- геологических условий угольных месторождений, подлежащих разработке открытым способом. — Л.: Недра, 1986.-36с.
112. Шкабарня Г.Н. Особенности томографической электроразведки постоянным током / Г.Н. Шкабарня // Тр. ДВГТУ. — Владивосток, 1999. — Вып.121. -Сер.4.
113. Shima Н. 2d and 3d resistivity image reconstruction using cross hole data / H. Shima // J. Geophisical, 1992. V.57. - №10.
114. Lun Tao T. Incorporation of tomography into two dimensional resistivity inversion / T. Lun Tao, Y. Chih- Hoy // J. Geophisical, 1990. - №10.
115. Тарасов Б.Г. Экспериментально аналитический метод расчета напряжений в предельно-напряженной зоне угольного пласта / Б.Г. Тарасов, В.В. Дырдин, В.И. Мурашев // Вопросы рудничной аэрологии. Сб. тр. КузПИ. Кемерово, 1976. - С.73-81.
116. Шиканов А.И. Разработка способа непрерывного контроля проявлений гонного давления на пластах с труднообрушаемыми кровлями по потенциалу геоэлектрического поля / А.И. Шиканов // Дис.канд. тех. наук: 05.15.11.-Защищена.-Кемерово, 1986.-227 с.
117. Дырдин В.В. Аппаратура для контроля состояния и свойств горных пород по параметрам электрических полей / В.В. Дырдин, С.М. Простов, В.В. Иванов, П.Д. Факторович // (информ. листок, Кемер. ЦНТИ; №2- 80). — Кемерово, 1980. 4 с.
118. Дырдин В.В. Прибор для контроля напряженного состояния и свойств массива горных пород /В.В. Дырдин, С.М. Простов, П.Д. Факторович // информ. листок: Кемер. ЦНТИ; №529- 80. Кемерово, 1980. - 4 с.
119. Глушко В.Т. Шахтный искробезопасный измеритель электросопротивления (ШИИС-2) для шахт опасных по газу и пыли / В.Т. Глушко, Н.М. Сухой, А.А. Яланский // Рудничная геоэлектрика. — Кемерово, 1977. С.153-158.
120. Глушко В.Т. Электрические исследования свойств горного массива методом бесконтактного профилирования / В.Т. Глушко, А.А. Яланский, С.И. Скипочка // Рудничная геоэлектрика. Кемерово, 1977. - С. 158-161.
121. Смирнов В.А. Шахтная искробезопасная электрометрическая аппаратура АЭСШ-1 / В.А. Смирнов, А.А. Кораев // Рудничная геоэлектрика. — Кемерово, 1977. С.148-153.
122. Горная геофизика: Сб. информативных листов. Тбилиси: Мецниереба, 1983.-87 с.
123. Дахнов В.Н. Промысловая геофизика: Методика промысловой геофизики, аппаратура и оборудование, электрические методы исследования скважин / В.Н. Дахнов. М.: Госгортехиздат, 1959. - 622 с.
124. Краев А.П. Основы геоэлектрики / А.П. Краев. Л.: Недра, 1965. - 587 с.
125. Лаврентьев М.М. Многомерные обратные задачи для дифференциальных уравнений / М.М. Лаврентьев. Новосибирск: Наука, 1969. - 67 с.
126. Тихонов А.Н. Методы решения некорректных задач / А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. М.: Наука, 1979. - 285 с.
127. Бурсиан В.Р. Теория электромагнитных полей, применяемых в электроразведке / В.Р. Бурсиан. ТТТИ, 1933. - 291 с.
128. Руппенейт В.В. Деформируемость массивов трещиноватых горных пород / В.В. Руппенейт. М.: Недра, 1975. - 220 с.
129. Прибор КП-3 для подземного электрического зондирования массива горных пород / Информ. листок: Кемер. ЦНТИ; №2-85. Кемерово, 1985. -4 с.
-
Зюзин, Евгений Александрович
-
кандидата технических наук
-
Кемерово, 2010
-
ВАК 25.00.16
- Разработка геолого-геофизической типизации пород кровли угольных пластов по устойчивости и обрушаемости
- Разработка подземно-полевого электрометрического метода прогнозирования состояния обводненных углепородных массивов Подмосковного бассейна
- Геомеханическое обоснование технологических схем разработки мощных пологих пластов с труднообрушающейся кластически инъектированной кровлей
- Научное обоснование и разработка технологических схем отработки пологих и наклонных угольных пластов короткими очистными забоями на шахтах Кузбасса
- Разработка методологии и обоснование критериев прогнозирования состояния горного массива сейсмоакустическими методами при подземной угледобыче
