Центр геоизысканий
top3

Мониторинг состояния горных выработок

Центр геоизысканий разрабатывает и осуществляет выполнение программ по мониторингу за сдвижением массива горных пород при подземной отработке месторождений полезных ископаемых.

Для осуществления контроля за геомеханическими процессами при разработке залежей полезных ископаемых обычно планируется следующий состав мониторинговых наблюдений:

  1. Мониторинг в подземных горных выработках различных горизонтов по системе наблюдательных точек;
  2. Мониторинг на поверхности по профильным линиям реперов, заложенных в пределах предполагаемой зоны влияния горных работ.

Мониторинговые наблюдения по подземным профильным линиям планируются с целью оценки степени влияния очистных и других горных работ на устойчивость выработок, фиксации любых смещений, связанных с горно-технологическими процессами.

Целью мониторинговых наблюдений за сдвижением горных пород могут быть:

  • контроль состояния кровли горных выработок посредством периодических инструментальных определений ее смещений;
  • решение вопросов, связанных с проходкой и креплением технологических горных выработок, на основе результатов мониторинговых наблюдений за смещениями;
  • контроль  состояния  целиков  рудной  толщи.

Мониторинговые наблюдения по наземным профильным линиям проектируются для оценки степени влияния горных работ на земную поверхность.

Целью этих наблюдений могут быть:

  • контроль состояния поверхности в процессе развития горных работ путем периодических инструментальных определений ее смещений по реперам профильных линий;
  • определение параметров процесса сдвижения горных пород, оценка влияния рудовмещающей толщи на породы перекрывающей толщи в случае появления сдвижений реперов профильной линии на поверхности.

Существуют различные схемы организации мониторинга в подземных горных выработках. Наиболее распространенными являются:

  • определение смещений методом геометрического нивелирования по глубинным реперам, заложенным в кровле горных выработок, оконтуривающих очистные панели или камеры;
  • определение смещений методом статистического нивелирования специально выбранных наблюдательных точек в различных горных выработках.

Практика разработки рудных месторождений подтверждает, что различия форм и размеров залежей влияют на величину параметров сдвижения в большей степени, чем такие важнейшие факторы, как прочностные свойства пород, угол падения и др. Этим объясняется использование для прогноза параметров сдвижения на рудных месторождениях специального показателя – степени подработанности. При этом, общая закономерность угловых параметров сдвижения от степени подработанности имеет следующий характер: с уменьшением степени подработанности, существенно увеличиваются углы сдвижения. Используя программные средства, производится построение графиков зависимости углов сдвижения от степени подработанности. Полученные графики позволяют прогнозировать величины углов сдвижения для конкретных участков ведения или проектирования горных работ.

Для наблюдения за оседанием массива горных пород применяется также метод статистического нивелирования. Необходимая точность измерений при данном виде мониторинга относится к области технического нивелирования.

В условиях интенсивных горных работ сохранность наблюдаемых осадочных марок (реперов) зачастую нарушается с течением времени. Это вызывает необходимость их периодического восстановления, что в свою очередь вынуждает начинать наблюдения по таким точкам заново. Если наблюдаемые точки расположены на большом удалении друг от друга, то в случае уничтожения одной из них теряется значительная часть полезной информации, нарушается связь между циклами наблюдений.

Поскольку наблюдения за оседанием массива горных пород обычно производятся достаточно длительное время, наиболее часто применяемые конструкции реперов сложны по конструкции. Также трудоемка и их установка. В условиях значительной дезинтеграции массива вокруг выработки возможные варианты реперов для установки их в кровле или бортах выработки должны иметь конструкцию, которая бы своим основанием крепилась в нетронутый массив, который, в общем случае, находится на расстоянии трех диаметров выработки от ее поверхности. Иными словами, это должен быть глубинный репер. Установка таких реперов требует больших материальных, технологических и временных затрат.

Во избежание описанных выше проблем с длительной сохранностью и информативностью наблюдаемых точек, для наблюдения за оседанием массива горных пород применяется метод статистического нивелирования, разработанный Кафедрой геодезии и маркшейдерского дела МГРИ.

Суть метода заключается в выборе множества наблюдаемых точек в горных выработках, расположенных в предполагаемой зоне сдвижения. Это могут быть верхняки рамной крепи, если в выработках установлена рамная крепь, а также выступающие наружу концы анкеров, если используется анкерная крепь. При этом замеры производятся по всем, без исключения, отобранным рамам (анкерам), которые в своей совокупности образуют профильные линии. Для привязки наблюдаемых профилей к неподвижным высотным отметкам выбирается соответствующие места для установки опорных реперов, от которых прокладываются соединительные нивелирные ходы.

После проведения начального цикла наблюдений появляются исходные данные по высоте наблюдаемых точек, от которых в дальнейшем рассчитываются их оседания. Ввиду большого количества наблюдаемых точек получаемая информация является весьма полной и на первых порах избыточной. Но, поскольку любая установленная крепь имеет свойство рано или поздно деформироваться, ломаться, ремонтироваться, заменяться, то на последующих этапах длительного наблюдения за смещением массива горных пород полученные данные перестают быть избыточными. Поскольку изначально невозможно предсказать, какие именно из наблюдаемых точек будут нарушены, их частота позволяет в последующем безболезненно исключать нарушенные точки из результатов проводимых циклов измерений. Более того, потерянные точки легко восстановимы для последующих циклов. Например, в случае с ремонтом рам, просто принимается новая высота, от которой в дальнейшем рассчитывается прирост оседаний.

Вполне возможно, что к концу наблюдений ни одна из первоначальных точек не сохранится. Однако способ наблюдения позволяет непрерывно наблюдать прирост оседаний во времени. При наличии общей закономерности оседания сразу заметно выпадение некоторых точек. Поскольку наблюдаемые точки расположены достаточно близко друг к другу, резкое отличие в приросте оседаний будет явно указывать на необходимость исключения такой точки из результатов цикла наблюдений.

Способ статистического нивелирования дает наиболее полную картину прироста оседаний массива. Преимуществами этого метода наблюдений являются:

  • простота производства наблюдений;
  • отсутствие затрат на установку и ремонт реперов;
  • возможность практически неограниченного продолжения циклов наблюдений;
  • легкость определения нарушенных точек, которые следует исключить из результатов цикла наблюдений;
  • совместимость с другими способами наблюдения за оседанием массива при помощи специально установленных реперов – в процессе съемки точек профильной линии не составляет особого труда «привязать» любые другие установленные точки;
  • возможность начала наблюдений с минимальным подготовительным периодом – выбор и пометка краской анкеров и верхняков рам, установка 2-3 опорных реперов.

Центр геоизысканий имеет обширный опыт применения различных способов мониторинга за сдвижением массивов горных пород, полученный на отечественных и зарубежных горных предприятиях. Проводимые Центром геоизысканий наблюдения позволяют оперативно отслеживать смещения внутри массива горных пород, а также оценивать оседания земной поверхности над зоной отработки.

 

 

 

 

 

 

msgv01m
msgv02m
msgv03m
msgv04m
msgv05m
msgv06m
msgv07m
msgv08m
msgv09m