Лекции.ИНФО


Наблюдения, обработка результатов и геометризация трещиноватости



Изучение трещиноватости массива горных пород включает полевые наблюдения, обработку и анализ полевых наблюде­ний, построение участковых стереограмм, составление карты и решетки трещиноватости горных пород, анализ результатов съемки трещин с использованием математической статистики, прогноз влияния структурно-тектонических особенностей на устойчивость горных выработок и технологию ведения горных работ. Трещины в массиве образуют пространственную сеть.

Следы трещин на произвольной фиксированной плоскости образуют плоскую сеть, а на произвольной фиксированной пря­мой — линейную сеть трещин. Параметры сети складываются из параметров единичной трещины и собственно сети.

В пределах участка наблюдений определяют следующие ге­ометрические показатели трещиноватости: ориентировку тре­щин — азимут aП и угол d падения плоскости трещин; раскры­тие или ширину т трещин в плоскости наблюдения; протяжен­ность трещин l по нормали к плоскости напластования для первичных трещин в осадочных породах или по направлению падения плоскости раздела — для остальных трещин; частоту трещин, т. е. расстояние по нормали между соседними трещи­нами данной системы:

где L — длина участка замера; ni- — видимое число трещин в i-й системе на участке замера; γi, — острый угол между направлени­ем линии замера и азимутом простирания i-й системы.

где L — длина участка замера; ni- — видимое число трещин в i-й системе на участке замера; γi, — острый угол между направлени­ем линии замера и азимутом простирания i-й системы.

Видимое число трещин в обнажении зависит от ориенти­ровки трещин и плоскости обнажения. Поэтому замеряют эле­менты залегания трещин и забоя (плоскости обнажения).

Для количественной оценки трещиноватости пород при решении специальных задач определяют трещинную емкость, т. е. относительный объем трещин в 1 м3 породы; трещинную пустотность массива как отношение объема полостей трещин к общему объему массива; коэффициент трещинной пустотности как отношение площади трещин к площади межтрещинных це­ликов в плоскости обнажения и др.; интенсивность (густоту), характеризуемую линейным Кл и площадным Кп коэффициен­тами:

где п'л,п'п — число трещин данной системы соответственно на отрезке L, (в м) на участке площадью S, (в м2).

Влияние направления забоя на степень проявления в нем трещиноватости рекомендуетсяпредставить

где п'— число трещин в сечении, перпендикулярном к направ­лению падения трещин этой системы; п — число замеренных трещин одной системы, видимых в забое. Так как п'= Кп, коэффициент

т. е. зависит от угла падения трещин d и угла отклонения а плоскости забоя от плоскости, нормальной к направлению па­дения трещин. Значение коэффициента К возрастает с увеличе­нием углов d и a. При углах меньше 35° коэффициент К можно

не учитывать.

Параметры сети характеризуются средними азимутами и уг­лами падения для каждой системы трещин и степенью расчле­ненности массива как трещинами каждой системы (линейный параметр), так и совокупностью систем трещин, образующих пространственную сеть трещин (объемный параметр).

Все методы наблюдения трещиноватости делят на прямые и косвенные, и они могут быть сведены в три группы: натурные, фотограмметрические и геофизические (рис. 9.5).

Эти методы, как видно из таблицы, в свою очередь делятся по способу проведения замеров и используемым оборудовани­ем и приборам.

Массовый замер предусматривает измерение элементов за­легания большого числа трещин и расстояний между ними. За­мер проводят как по линии, так и отдельно по каждой системе.

Наблюдают трещиноватость как полезного ископаемого, гак и боковых пород в естественных и искусственных обнаже­ниях на уступах карьеров, в забоях подготовительных и очист­ных выработок. В зависимости от однородности структуры ме­сторождения наблюдения ведут в точках, через каждые 10—200 м.

Точка — это участок, по падению и простиранию равный 1— 2 м. Для каждой системы трещин подсчитывают число трещин одного порядка, оказавшихся на отрезке в 1 м по нормали к трещинам. Число замеров элементов залегания в одной «точке» одной системы трещин в породах различной крепости рекомен­дуется следующее:

При проведении замеров определяют ориентировку плос­кости обнажения и элементы залегания залежи.

Трещиноватость массива можно оценивать также по керну с помощью кернометра или керноскопа. Элементы залегания трещин и их число определяют по стенкам скважин и шпуров бороскопами типа РВП.

Для замера элементов залегания и частоты трещин исполь­зуют горный компас, солнечный компас, а также гироскопиче­ский трещиномер, угломер, линейку, рулетку.

Большое внимание уделяют фотограмметрическим съемкам и методам определения элементов залегания трещиноватости по фотоснимкам. Широко внедряются геофизические методы оценки трещиноватости.

В горных породах наблюдаются трещины разного порядка — от хорошо выраженных до более мелких (волосяных). Есть трещины и невидимые, но также определяющие возможность пород раскалываться все в том же направлении, образуя от­дельности меньших размеров. Эти отдельности в свою очередь могут делиться на более мелкие части, подобные по своей фор­ме первой отдельности, и т. д. Такая возможность деления каж­дой отдельности на более мелкие, подобные ей, определяется на­личием трещин различной величины, разного порядка, принад­лежащих к одной системе. Для того чтобы иметь возможность сравнивать между собой степень проявления отдельных систем трещиноватости и их частоту, надо во всех случаях замерять и совместно обрабатывать трещины одного порядка. К таким сле­дует относить хорошо и четко выраженные трещины каждой сис­темы, наблюдаемые визуально. По этим трещинам легче всего происходит разделение горных пород на структурные блоки.

Системы эндотрещин обычно хорошо выявляются, поэтому элементы залегания их определяются как среднеарифметиче­ское из результатов наблюдений по каждой системе трещин.

Определение числа систем экзотрещин и наиболее вероят­ных значений элементов их залегания проводят методом стати­стической обработки на точечных диаграммах. Чаще всего поль­зуются прямоугольными или круговыми диаграммами.

На прямоугольной диаграмме на одной оси наносят азиму­тальную шкалу от 0° до 360°, на другой — шкалу углов наклона от 0° до 90°. Каждую трещину по азимуту и углу падения, как по прямоугольным координатам, наносят на диаграмму в виде

точки. Трещины литологических разностей на одной диаграм­ме отмечаются по-разному — точкой, крестиком, кружочком и могут обрабатываться как совместно, так и раздельно для каж­дой разновидности.

Круговая диаграмма представляет собой полярную стерео­графическую или иную сетку. Здесь также каждая трещина изо­бражается точкой. Например, трещина с азимутом падения 300° и углом падения 55° изобразится точкой А, лежащей на пересе­чении радиуса 300° с окружностью 55° (рис. 9.6, а).

После нанесения на сетку всех точек выбирают размер ста­тистического окна, например, 20° по углу падения и 20° по ази­муту падения. В пределах каждого окна определяют густоту то­чек, т. е. число попавших в окно точек. Затем вычисляют плот­ность — как отношение числа точек в пределах окна ко всему числу точек на этой диаграмме в процентах. Вычисленное зна­чение густоты или плотности подписывают у центра окна, при этом окно перемещают на половину размера окна по азимуту и углу падения. Затем, задавшись сечением, на диаграмме строят изолинии густоты или плотности трещин. Центры областей, ог­раниченные изолиниями максимальных плотностей, отражают, наиболее вероятные элементы залегания систем трещин, число которых и выраженность характеризуются числом вершин и плотностью изолиний.

Для перехода от магнитных азимутов к дирекционным уг­лам вводят поправку на сближение меридианов и магнитное склонение путем поворота координатных осей на угол А, соот­ветствующий поправке.

Статистический анализ элементов залегания необходимо проводить раздельно по генетическим типам трещин. Не до­пускается объединение в одном статистическом ряду элементов залегания трещин, сходных по морфологии, но различающихся по механизму и условиям образования. Нельзя, например, объ­единить в один ряд замеры элементов залегания трещин скалы­вания и трещин отрыва, трещин отдельности и трещин опере­ния, внутрислойных и общих трещин, так как каждая такая группа трещин имеет ряд свойственных только ей одной осо­бенностей проявления.

На рис. 9.6, а представлена диаграмма с изолиниями плот­ности трещин в процентах. Здесь отчетливо выделяются четыре системы трещин со средними значениями элементов залегания (азимут и угол падения) в точках I (208°, 38°), II (19°, 45°), III (105°, 32°), IV(283°, 49°) и менее выраженные системы V (252°, 47°) и VI (181°, 4°). Точка П нанесена по азимуту падения (315°) и углу падения (40°) пласта.

На рис. 9.6, б эти же системы трещин и угольный пласт представлены плоскостями с помощью меридиональной сетки. Из рисунка видно, что системы III и III—IV являются сопря­женными. По стереограмме можно легко определить линию взаимного пересечения любых трещин и элементы ее залегания; угол между трещинами, а также углы между плоскостью обна­жения, плоскостью пласта и каждой системой трещин, опреде­лить видимые углы падения плоскости пласта и трещин в лю­бом по азимуту вертикальном сечении.

На рис. 9.7, а системы трещин /, //, III и IV, выявленные в данной «точке» наблюдения, представлены векторной диа­граммой. Каждый вектор направлен по азимуту или дирекци-онному углу линии падения системы трещин, а длина его про­порциональна углу падения и берется по масштабу углов паде­ния, построение которого понятно из рис. 9.7, б. У конца каж­дого вектора подписывают номер системы и нормальную час­тоту трещин — среднее нормальное расстояние между трещи­нами данной системы в метрах.

По векторной диаграмме определяют видимые падения и взаиморасположение трещин в любом по азимуту вертикаль­ном сечении. Для этого через начало и конец каждого вектора проводят по нормали к ним прямые — горизонтали плоско­стей. Через центр диаграммы проводят проекцию линии про­филя. По отрезкам на этой линии между горизонталями каж­дой плоскости с помощью масштаба углов падения определяют видимые углы падения трещин и пласта и используют их при построении профиля по данному сечению.

Линейный угол v между плоскостями, элементы залегания которых (a1d1 и (a2d2) известны, определяют с помощью мери­диональной сетки или по формуле

где А = a1 - a2 — разность простираний плоскостей.

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-09; Просмотров: 169;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная