CC BY
13
© К.С. Мальский, 2012
УЛК 622.831 К.С. Мальский
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА УЧАСТКАХ ГОРНОГО МАССИВА С ПРИМЕНЕНИЕМ ВИБРОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ
Проведено исследование геодинамических процессов возникающих на участках горного массива с помощью виброизмерительной аппаратуры. Представлены методические указания по применению виброметра анализатора спектра Ассистент У3-КТ для регистрации состояния участка горного массива в условиях действующего горнодобывающего предприятия.
Ключевые слова: вибрация, виброизмерительная аппаратура, калибровочное оборудование, уровень вибрации, контрольные измерения, сбор информации, механическое напряжение, технологический процесс, горный массив.
Техногенная деятельность (буровзрывные и погрузочно-доставочные работы) в процессе разработке месторождений полезных ископаемых вызывает колебания горных пород, достигающие обнаженных поверхностей горных выработок, что способствуют формированию вокруг них участков с повышенными механическими напряжениями.
Одним из способов контроля геодинамических процессов является измерение уровней вибрации пород вблизи расположения горных выработок, на основании которых появляется возможность оценки развития напряженно-деформированного состояния вокруг них.
Измерение уровней вибрации производится с использованием виброизмерительной аппаратуры позволяющей фиксировать основные параметры: виброперемещение; виброскорость; виброускорение, и частоты на которых эти параметры достигают максимальных значений.
Используемая виброизмерительная аппаратура должна отвечать следующим требованиям:
• надежностью работы в условиях рудничной атмосферы;
• наличием широкого диапазона измеряемых параметров;
• возможностью автономной работы, позволяющей проводить измерения без присутствия операторов в условиях повышенной опасности;
• малым энергопотреблением, позволяющим вести непрерывную запись параметров вибрации в течение нескольких суток от собственного или малогабаритного источника питания;
• простотой в обслуживании и подготовки к проведению измерений;
• представлением результатов в табличном виде;
• небольшими габаритными размерами и весом.
Аппаратурой удовлетворяющей этим требованиям является прибор виброметра анализатора спектра ассистент У3-ИТ.
Объем работ проводимых в процессе исследований включает в себя:
1. Сбор информации об известных факторах и условиях способных повлиять на результат измерений;
Схема установки оборудования и аппаратуры
Рис. 1: 1 — контрольный штырь, 2 — труба, 3 — калибр, 4 — трос, 5 — отверстия, 6 — упорный штифт, 7 — серьга, 8 — барабан, 9 — уровень, 10 — винт с анкером, 11 — измерительный прибор Ассистен У3-КГ, 12 — датчик АР-38, 13 — измерительный штырь, 14 — защитный 14 — защитный домик
Конструкция штыря
Рис. 2
2. Разработку программы и методики проведения измерений;
3. Измерение количественных значений естественной вибрации горного массива;
4. Проведение контрольных измерений до и после исследуемых технологических операций для оценки надежности работы прибора;
5. Измерение параметров вибрации во время проведения технологических операций;
6. Измерение режима затухания вибрации после проведения технологических операций;
7. Статистическую обработку результатов измерений.
Выбор участка проведения измерений производится с учетом имеющейся информации о горно-геологических характеристиках района, климатических условиях, сейсмичности, технологических особенностях ведения горных работ, в частности буровзрывных, по-грузочно-доставочных; наносят на ситуационные планы карьера и подземного рудника места проведения горных работ; устанавливают типы машин и механизмов участвующих в горных процессах, а так же режимы их работ; определяют объем и характер ведения горных работ, возможные перемещения техники и механизмов и т.п. в период проведения экспериментов.
На участке проведения измерений, в процессе визуального осмотра включающего выбор на горизонталь-
Конструкция калибратора
ной или наклонной поверхности горного массива участка без видимых трещин, слоистости, вкраплений других минералов, производят выбор площадки, на которой размещают аппаратуру. На поверхности площадки наносятся координаты мест размещения оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры.
Установка оборудования производится не позднее, чем за 24 часа до начала проведения эксперимента для возможности записи естественного уровня вибрации массива. Схема размещения виброизмерительной аппаратуры и калибровочного оборудования представлена на рис. 1.
На площадке для проведения эксперимента в намеченных местах для размещения контрольного и измерительного оборудования перфоратором бурят отверстие диаметром на 2—5 мм меньше диаметра штыря и на глубину 5-7 мм больше длинны штыря.
Анализируют однородность горного массива в районе пробуренного отверстия по вышедшему шламу.
Измерительный штырь вбивается в отверстие до упора шляпки в поверхность породы. Конструкция измерительного штыря представлена на рис. 2.
Для оценки достоверности результатов исследования перед проведением эксперимента и после его завершения производят контрольные измерения следующим образом, на расстояние приблизительно 1 м от измерительного штыря размещают контрольный штырь, имеющий те же размеры и конфигурацию.
Над контрольным штырем размещается калибратор, конструкция которого представлена на рис. 3. Труба калибратора устанавливается вертикально над поверхностью штыря с помощью уровней и установочных винтов и жестко крепится анкерами, внедренными в горный массив.
Виброизмерительную аппаратуру размещают на заранее подготовленных для них местах и принимают меры по сохранности прибора от воздействия внешних факторов (размещение в защитном домике). Затем производят проверку системы питания прибора и тестируют режим записи.
После размещения виброизмерительной аппаратуры производят контрольные измерения, создают импульс на контрольном штыре путем опускания на него стального стержня. При вынимании спицы стержень падает, ударяясь о шляпку контрольного штыря, при этом возникает вибрация, параметры которой воспринимаются датчиком, установленным на измерительном штыре. Изменяя высоту падения стержня, измеряют и фиксируют параметры вибрации соответствующие изменяемым уровням.
После проведения контрольных измерений производят запись уровня вибрации массива при воздействии на него технологического процесса, затем производят повторные контрольные измерения. Несовпадение параметров вибрации контрольных измерений до и после технологического процесса будет свидетельствовать о необходимости выявления причин расхождения.
По завершению технологического процесса (в основном относиться к
1. Пузырев H.H. «Методы и объекты сейсмических исследований. Введение в общую сейсмологию» Новосибирск, 1997, 299 с.
2. Шкуратник В.Л. «Измерения в физическом эксперименте», Издатель-
взрывам большой мощности) виброизмерительную аппаратуру оставляют включенной на 1-2 часа для возможной регистрации геодинамических явлений спровоцированных технологическим процессом.
Данные полученные в процессе измерения уровней вибрации горного массива подвергаются статистической обработке.
Выводы
1) Виброизмерительная аппаратура, используемая в рудничных условиях должна быть надежной, компактной, мобильной, простой в обслуживании и обладать возможность длительной автономной работы.
2) Достоверность работы виброизмерительной аппаратуры производиться калибровочными работами, проводимыми до и после исследуемого технологического процесса.
3) Виброизмерительную аппаратуру следует оставлять в режиме записи на 1-2 часа после завершения технологического процесса, так как упругие волны распространяются в горном массиве с разной скоростью и могут, отражаясь от разломов или более плотных пород, возвращаться, создавая новую геодинамическую нагрузку, способную спровоцировать деформацию горных пород.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ство академии горных наук, М, 2000, 256 с.
3. Анализатор шума и вибрации ассистент. Руководство по эксплуатации. БВЕК.438150-005РЭ, М, 2010, 106 с..
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Мальский Кирилл Сергеевич — преподаватель, Российский государственный геологоразведочный университет, [email protected]
