Наблюдения, обработка результатов и геометризация трещиноватости

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

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 a_П 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; n_i- — видимое число трещин в i-й системе на участке замера; γ _i, — 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 К_л и площадным К_п 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 I—II 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.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒