CC BY
87
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА КАРЬЕРАХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Геннадий Иванович Кулаков
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института горного дела им.
Н.А. Чинакала СО РАН, 630091, г. Новосибирск, ул. Красный проспект, 54, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории механики горных пород, тел. (383)217-06-07, e-mail: admin@misd.ngs.ru
Марина Дмитриевна Шарапова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института горного дела им.
Н.А. Чинакала СО РАН, 630091, г. Новосибирск, ул. Красный проспект, 54, младший научный сотрудник лаборатории механики горных пород, тел. (383)221-07-22, e-mail: zinval@rambler.ru
Приведены результаты измерения электромагнитной эмиссии деформируемых горных пород в карьере по добыче строительных материалов.
Ключевые слова: Электромагнитное излучение (ЭМИ), карьер, строительные
материалы, горные породы - известняки, мраморированные известняки, вывалообразования.
INVESTIGOTION ELECTROMAGNETIC EMANATION ON THE QUARRY BUILDING MATERIALS
Gennadiy I. Kulakov
N.A. Chinakal Institute of Mining, Siberial Branch, Russian Academy of Sciences, Dr.
Tr.Tech.Sci., Prof., Senior Research Scientist, 54 Krasny Pr., Novosibirsk, 630091, Russia. Phone: (383)217-06-07; e-mail: admin@misd.ngs.ru
Marina D. Sharapova
N.A. Chinakal Institute of Mining, Siberial Branch, Russian Academy of Sciences, junior research scientist, 54 Krasny Pr., Novosibirsk, 630091, Russia. Phone: (383)221-07-22, e-mail: zinval@rambler.ru
The electromagnetic field parameters of a rock mass along the quarry of building material excavation are presented.
Key words: electromagnetic emanation (EMI), quarry, building materials, mining rock, limestone, marmoceal-limestone, faele of ground.
Карьер «Ложок»
Карьер «Ложок» ведет добычу известняка в приделах Шипуновского месторождения [1], в Искитимском районе Новосибирской области. В геологическом строении месторождения представлены: известняки,
известняковые сланцы, залегающие выше известняков, и в отдельных участках глины. Разработка месторождения осуществляется одним уступом (гор. +90 м), сложенным известняками. Средняя мощность слоев 0.2-0.5 м, реже 0.5-1.4 м.
Известняки мелкозернистые до скрытокристаллических, от темно-серых до светло-серых почти белых тонов, иногда битуминозные, с тонкими прожилками кварца, мощностью от 0.2 до 1.5 см, весьма крепкие. Объемный вес известняков 2.5-2.7 т/м3. Группа пород по СНиП VIII.
Рис. 1. Карьер «Ложок»
Известняки повсеместно секутся многочисленными трещинами, которые в основном тектонического происхождения. Известняки по степени трещиноватости относятся ко II категории (до 85 %). Чрезвычайно трещиноватая группа известняков I категории наблюдается в зонах дробления и смятия пород (до 15 %).
В гидрогеологическом отношении месторождение характеризуется наличием трещино-грунтовых вод. Грунтовые воды частично встречены на отметке +104-106 м. Скважины на гор. +90 м обводнены повсеместно.
Отбойка известняка принята взрывная, слоями 8-10 м. Скважины для отбойки горной массы бурятся диаметром 220 мм [1], глубина до 12 м. Используется тротилсодержащий граммонит 79/21. Расход взрывчатых веществ 78 кг/м3. Транспортировка отбитого известняка самосвалами [2].
Экспериментальное исследование.
Исследование электромагнитного излучения (ЭМИ) в приделах дна карьера и его бортов осуществлялось с использованием приборов типа ИЭМИ-1, на первых этапах с использованием регистраторов РЭМИ-1.
Схема карьера приведена на рис. 1. Экспериментальные наблюдения проводились в период с 2006 г по 2009 г в отдельных точках дна карьера. На рисунке точками выделены замерные станции, в приделах которых проводились измерения. Регистрация излучения ЭМИ в приделах дна карьера позволяет судить о распространении электрических полей в массиве пород.
Регистрация ЭМИ из бортов карьера позволяет контролировать устойчивость пород, слагающих их и прогнозировать возможность обрушения и вывалообразований в них [3].
Измерительная станция 1 расположена у южного борта карьера, станция 2 - в центре северного участка карьера. Станция 3 - в зоне взрывной отбойки, центр карьера. Станция 4 в центре карьера, в зоне взрывной отбойки известняка, станция 5 - вблизи северного борта (негабарит 2.5 м ), станция 6 - в центре западного борта (замеры в устье скважины).
Станция 0 - удары по борту кувалдой (камнем). Отсчет по прибору ИЭМИ-1, N=1138 отн.ед (см. таблицу). Откос борта сложен розовым мраморированным известняком.
Станция 1. Отсчеты по прибору ИЭМИ-1: отсчеты взяты в двух точках 1030-1049 отн.ед, 1114-1142 отн.ед. Точки отсчета находились на расстоянии 4 м друг от друга. Отсчеты по точкам брались почти одновременно с интервалом не более 1 минуты. Однако отсчеты резко различные. Вероятно, различия отсчетов ЭМИ обусловлено различием механических напряжений в массиве пород, т.е. наблюдается зонное распределение механических напряжений и, как следстиве, различие формируемого в этих точках ЭМИ.
Станция 2. Здесь замеры приведены в четырех точках. Расстояние между парами точек примерно 2 м. Здесь наблюдается закономерность как в обоих парах точек, так и разные отсчеты между зонами первой пары и второй.
Станция 3. Отсчеты по прибору приведены через 2 часа после взрывной отбойки на отвале разрушенного взрывом известняка. Два отсчета взяты в разных точка, отстоящих друг от друга на 4.5 м. Но оба отсчета одинаковы.
Станция 4. Откос ранее отбитой разрушенной породы (отбитой примерно неделю ранее). Отсчеты в двух точках отвала: 945-945 отн.ед и 992-991 отн. ед.
Станция 5. Северо-западный борт карьера. Отсчет взят на негабарите объемом, примерно, 2.5 м , в форме параллелепипеда, в сечении и торцах квадраты 0.9*0.8 м. Прибор помещался на камне сверху и брался отсчет по шкале прибора ИЭМИ-1.
N = 220 - 225 отн. ед.
С чем связаны эти показания прибора.
Фон ЭМИ в карьере примерно 80 отн.ед., однако на глыбе камня отсчет по прибору в 2.3 раза выше, чем фоновое ЭМИ в пространстве карьера.
Можно предположить, что повышенное ЭМИ связано с повышенной температурой (август, жаркий день) поверхностного слоя камня. Нагревание слоя камня ведет к температурным деформациям. Последние создают дополнительное излучение.
Станция 6. Излучения ЭМИ проводились в устье измерительной скважины, пробуренной в массиве пород в западном борту карьера. Скважина диаметром 100 мм и длиной 1 м. В таблице приведены три измерения: в августе 2006 г, в октябре 2006 г, в апреле 2007 г. Интенсивность ЭМИ, регистрируемого в устье измерительной скважины постепенно увеличивалась (табл.).
В процессе экспериментов постоянно наблюдались вывалы с бортов карьера [4]. Отмечено, что на участках где вывалообразование происходит более интенсивно, соответственно возрастает регистрируемое прибором ЭМИ.
Таблица. Показания прибора ИЭМИ-1
Дата Время №№ станций Отсчеты по прибору, отн.ед. Примечание
29.06.06 13- 0 1138 Удары кувалдой по борту
29.06.06 10- 1 1030-1049 30 м от скважины
1114-1142 30 м от скважины
11- 2 1125-1129 Удары камнем по
1124-1115 негабариту
29.06.06 14- 3 1121-1121 На отбитой породе
5.08.06 12- 4 N1 945-945 На отбитой породе
N2 992-991 На отбитой породе
5.08.06 12- 5 200-225 Негабарит, 2.5 м
5.08.06 12- 6 77-101 У стье скважины
80-92 У стье скважины
16.11.06 6 140-200-215 У стье скважины
16.03.07 6 308-310 У стье скважины
Карьер «Борок»
Карьер «Борок» ведет добычу гранитно-метаморфических пород. Гранитоиды и роговики в пределах месторождения пронизаны многочисленными дайками кислого состава.
Все палеозойские образования перекрываются аллювиальными осадками рек Оби и Ини. Центральная и северо-западная часть месторождения сложены, в основном, гранитоидами с дайками и жилами аплитов, керсантитов, лампрофиров, пегматитов и др. Породы гранитной интрузии контактируют с роговиками темно-серого цвета. Контакт между гранитоидами и роговиками сложный и неровный. Последние разбиты многочисленными трещинами. Преобладающее направление трещин северо-западное (азимут 270-3200) с углом падения от 400 до 800 на северо-восток. Наиболее интенсивная трещиноватость наблюдается в приконтактовой зоне.
Рис. 2. План карьера «Борок»
Массив разбит системой трещин, пересекающихся под углом 600, с раскрытостью до 0.5 см, заполненных песчано-глинистыми отложениями.
Замеры электромагнитного излучения проводились по дну карьера (отсчеты 80-100 отн. ед.) и вдоль северного борта (90-120 отн. ед.).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гришин А.И. Совершенствование технологии проведения массовых взрывов на каменных карьерах строительных материалов. / Автореф.канд.дисс. Новосибирск: Изд-во ИГД СО РАН, 2009. 22 с.
2. Федянин А.С. Уточнение конструктивных параметров бортов глубоких карьеров на основе геофизических методов наблюдений // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 9. - С. 99-103.
3. Курленя М.В., Опарин В.Н. Скважинные геофизические методы диагностики и контроля напряженно-деформированного состояния массивов горных пород. - Новосибирск: Недра, 1999. - 335 с.
4. Каюмова А.Н. Прогноз последствий камнепада в карьерах. // Горный
информационно-аналитический бюллетень.- 2004. - № 9 - С. 257-261.
© Г.И. Кулаков, М.Д. Шарапова, 2012
