авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Исследование и прогноз изменчивости механических свойств соляных пород верхнекамского месторождения

-- [ Страница 3 ] --

Анализ показывает, что превышение вариантных значений средневзвешенного предела прочности над фактическими составляет не более 11,74 % (вариант VI), а погрешность изменяется в диапазоне от 1,03 % до 3,62 %, что обеспечивает приемлемую точность оценки прочности пласта КрII.

Таким образом, определение величины средневзвешенного предела прочности возможно при отсутствии результатов испытаний по всему разрезу сильвинитового пласта KpII. Минимальное число слоев для механического опробования должно быть не менее трех, а отбор образцов в этом случае необходимо производить из слоев № 1, 4, 7 или № 1, 6, 7.

Расчеты средневзвешенного предела прочности рабочего пласта АБ основаны на испытаниях образцов, представляющих пласты А и Б. Для оценки достоверности определения прочности пласта АБ при отсутствии результатов испытания по какому-либо из указанных пластов (А или Б), выполнен статистический анализ результатов испытаний керна 140 подземных геологоразведочных скважин, имеющих полный разрез (пласты А и Б). Проверка по критерию согласия А.Н. Колмогорова показала, что, как по пластам А и Б раздельно, так и для объединенного рабочего пласта АБ в целом, распределения прочности и мощности соответствуют теоретическому нормальному закону. Установлено, что мощность пласта А составляет 43,47 % от мощности объединенного рабочего пласта АБ, мощность пласта Б – 56,53 %. Поскольку среднестатистическая мощность пласта Б выше, а прочность ниже (0,41 МПа), чем у пласта А, то, априори, очевидно, что прогнозировать прочность пласта АБ сильвинитового состава целесообразно по результатам испытания образцов пласта Б. Расчеты показывают, что определение средневзвешенного предела прочности пласта АБ по результатам опробования пласта Б обеспечивает меньшую (на 2,5 %) среднюю относительную погрешность оценок и характеризуется более низким (на 25,6 %) разбросом.

Таким образом, при отсутствии представительного материала для определения средневзвешенного предела прочности пласта АБ, предпочтительнее производить его оценку по результатам испытания образцов, отобранных из пласта Б.

Глава IV. Изменчивость механических свойств соляных пород на участках осложнений геологического строения

Особенностью геологии Верхнекамского месторождения является наличие осложнений строения соляной толщи (зоны замещения, трещины, складчатость) и пород подсолевого комплекса (рифогенные структуры и глубинные разломы).

Зоны замещения представляют собой участки, сложенные каменной солью, расположенные внутри продуктивных пластов калийной залежи. По А.И. Кудряшову зоны замещения можно условно разделить на три группы: крупные зоны (поперечник от нескольких сотен до нескольких тысяч метров), зоны замещения среднего плана (поперечник от 10 м до нескольких сотен метров) и замещения малых форм (поперечник меньше 10 м). Малые зоны занимают часть продуктивного пласта, средние и крупные – серию пластов. В некоторых случаях крупные зоны замещения прослеживаются через всю калийную залежь.

Большую опасность для горных работ представляют отдельные открытые протяженные трещины и зоны трещиноватости. Первые представлены одиночными открытыми субвертикальными трещинами, имеющими длину до 100 м и более. Ширина раскрытия трещин обычно не превышает 1,5 см. Такие трещины секут серию пластов (зафиксировано от А до Г). Вторые – системой открытых трещин. Эти трещины имеют длину порядка первых десятков метров, ширину раскрытия – до 3 - 4 см. Расстояние между трещинами составляет 5–10 м. Трещины наблюдаются в пластах Б–В’, АБ и KpI–А’. Для указанных групп трещин точная высота их распространения не определена. Кроме того, существуют внутрипластовые трещины меньшего размера, обнаруженные в пластах KpII и АБ.

По данным геофизических исследований в пределах Соликамской впадины выявлены рифовые образования, которые формировались в позднедевонскую и раннепермскую эпохи в условиях глубоководного шельфа.

Результаты анализа и обобщения сейсморазведочных материалов по площади Верхнекамского месторождения солей (Санфиров И.А. и др.) показали наличие осложнений волновой картины в интервале подошвы соляной толщи, которые по ряду признаков соответствуют зонам разрывных нарушений. Указанные осложнения встречаются, в основном, на крыльях облекания девонско-турнейских рифовых массивов и над стыками блоков фундамента.

Для оценки влияния осложнений геологического строения на механические свойства соляных пород проводились статистически представительные лабораторные исследования.

Определение механических свойств соляных пород производилось на образцах, изготовленных из керна геологоразведочных скважин или из отобранных монолитов в соответствии с требованиями ГОСТ 21153.2-84 и ГОСТ 21153.3-85. Образцы испытывались на жестком электромеханическом прессе с записью полной диаграммы деформирования. Обработка результатов проводилась при помощи пакета специальных программ «Пресс».

Для изучения влияния зон замещения на механические свойства соляных пород проводилось исследование северо-восточной зоны замещения шахтного поля рудника СКПРУ-2. Экспериментальные работы осуществлялись на двух пластах: KpII и Б–В. По минерало-петрографическим признакам из отобранных образцов формировались однородные выборки.

Первичная статистическая обработка показала, что распределение основных механических параметров в рассматриваемых выборках хорошо согласуется с нормальным распределением. Анализ результатов механических испытаний основывался на сравнении между собой средних значений по каждой выборке (по каждому параметру), представляющих фон и переходную зону замещения. Использование двухвыборочного t-теста Стьюдента для проверки гипотезы о равенстве средних двух выборок показало, что с надежностью = 95 % расхождение между средними выборочными для таких основных механических параметров как предел прочности на сжатие (сж, МПа) и разрушающая деформация (пр, %) значимо. Проведенный анализ позволил установить, что в окрестности изучаемой зоны замещения уменьшение по сравнению с фоновыми значениями предела прочности при сжатии составляет 26,9 % для пласта KpII и 12,0 % – для пласта Б–В, разрушающей деформации – 17,5 % и 15,1 % соответственно.

Исследование механических свойств соляных пород в пределах зон развития крупных одиночных трещин проведено в районе блоков № 9–10 и № 1–2 панели № 8 шахтного поля рудника СКПРУ-3. Изучение производилось на образцах, отобранных из пластов Б–В’ и В–Г (блоки № 9–10) и Б (блоки № 1–2).

Установлено, что обе трещины приурочены к участкам соляных пород, которые характеризуются повышенными значениями предела прочности на сжатие (от 13 % до 32 %) и касательного модуля (от 23 % до 43 %) с одновременным снижением предела прочности при растяжении по сравнению с фоновыми значениями (от 13 % до 69 %).

Влияние системы открытых трещин рассмотрено в районе блока № 2 панели № 4 шахтного поля рудника СКПРУ-3. Анализ показывает, что система открытых трещин, так же как и зоны развития одиночных трещин, приурочена к участку соляных пород, который характеризуется пониженным значением предела прочности при растяжении (от 21 % до 27 %) и повышенным значением касательного модуля (на 28–43 %) по сравнению с фоновыми значениями.

Оценка влияния рифогенных структур и глубинных разрывных нарушений на физико-механические свойства соляных пород выполнена на основе образцов, изготовленных из монолитов, которые были отобраны при бурении инженерно-геологических скважин №№ 1095, 1096, 1098, 1099 и 1100 на площади Юрчукского месторождения нефти (южная граница шахтного поля рудника СКПРУ-2).

Установлено, что в соляных породах, приуроченных к склоновой части рифов, отмечается пониженная прочность соляных пород и очень высокая деформативность (за исключением пластов каменной соли сильвинитовой зоны).

Над сводовой частью рифа снижения прочностных свойств не обнаружено, однако наблюдается повышенная деформативность пород сильвинитовой зоны и проявление пластичности в пределах ПКС – пл. Г–Д.

В районе зоны глубинного разлома соляные породы характеризуются резким уменьшением прочностных показателей в пределах сильвинитовой зоны, значительным снижением деформационных свойств сильвинитов и ярко выраженной пластичностью каменной соли в интервале ПКС – пл. В–Г.

Участок взаимного влияния рифов и глубинного разлома отличается снижением прочности по всему разрезу (особенно в пределах сильвинитовой зоны), низкими деформационными свойствами сильвинитов и высокой пластичностью пород в интервале ПКС – пл. KpI–KpII.

Таким образом, изучение механических свойств соляных пород на участках осложнений геологического строения показало значительное изменение механических свойств, которое необходимо учитывать при планировании и ведении подземных горных работ.

заключение

В диссертационной работе проведено изучение изменчивости механических свойств соляных пород с целью повышения достоверности геомеханического обеспечения.

Основные теоретические положения, научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Выявлены корреляционные связи между прочностью соляных пород и условиями их залегания, определены основные влияющие факторы: абсолютные отметки кровли пласта (Zкр.) и мощность пласта (М), компоненты химического состава (сульфат кальция CaSO4 и нерастворимый остаток Н.О.).

2. На основе значимых корреляционных зависимостей построены линейные регрессионные уравнения, позволяющие при отсутствии результатов прямого механического опробования оценить величину средневзвешенного предела прочности для двух рабочих пластов KpII и АБ сильвинитового состава.

3. Выполнено районирование шахтных полей рудников ОАО «Сильвинит» по основному механическому показателю – пределу прочности на одноосное сжатие, которое позволило выделить участки, характеризующиеся пониженными механическими свойствами.

4. Обоснован оптимальный шаг механического опробования рабочих пластов KpII и АБ, равный 200 м. Разработаны рекомендации, позволяющие с приемлемой достоверностью определять величину средневзвешенного предела прочности сильвинитовых пластов KpII и АБ при отсутствии испытаний по всему их разрезу.

5. Разработана методика механического опробования рабочих пластов Верхнекамского месторождения для рудников ОАО «Уралкалий» и «Сильвинит».

6. Выполнены исследования соляного массива на участках осложнений геологического строения соляной толщи и пород подсолевого комплекса. Установлено, что в указанных зонах наблюдается существенное изменение физико-механических свойств соляных пород.

Основные положения и научные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Аникин В.В. Об изменчивости механических свойств соляных пород вблизи зон замещения / В.В. Аникин // Проблемы горного недроведения и системологии: материалы науч. сес. ГИ УрО РАН. – Пермь, 1999. – С. 74–75.

2. Аникин В.В. Изменение прочностных и деформационных параметров соляных пород в зонах открытых трещин / В.В. Аникин // Материалы научной сессии Горного института УрО РАН по результатам НИР в 2000 г. – Пермь, 2001. – С. 37–39.

3. Connection physic-mechanical properties with details of salt thickness geological structure / V. Asanov, A. Baryakh, V. Toksarov, V. Anikin // Geotecnika w budownictwie i gornictwie. – Wroclaw, 2003. – P. 175–181.

4. Аникин В.В. Методика оценки механических свойств соляных пород по условиям залегания и составу продуктивных пластов / В.В. Аникин // Стратегия и процессы освоения георесурсов: материалы науч. сес. ГИ УрО РАН по результатам НИР в 2003 г. – Пермь, 2004. – С. 209–212.

5. Асанов В.А. Влияние глубинных рифовых структур на механические свойства соляных пород / В.А. Асанов, В.Н. Токсаров, В.В. Аникин // Горн. информ.-аналит. бюллетень – 2005. – № 8. – С. 164–167.

6. Оценка влияния природных трещин на напряженное состояние соляного массива / В.А. Асанов, В.Н. Токсаров, И.Л. Паньков, В.В. Аникин // Напряженное состояние породного массива и наведенная геодинамика недр: тр. Междунар. науч. конф. / НАН КР [и др.]. – Бишкек, 2006. – С. 190–194.

7. Аникин В.В. Методика прогнозирования прочности соляных пород / В.В. Аникин, В.А. Асанов // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: сб. ст. по материалам регион. науч.-практ. конф. / ПГУ [и др.] – Пермь, 2006. – С. 208–209.

8. Аникин В.В. Прогноз механических свойств соляных пород по геологическим условиям их залегания / В.В. Аникин // Стратегия и процессы освоения георесурсов: материалы ежегод. науч. сес. ГИ УрО РАН по результатам НИР в 2005 г. – Пермь, 2006. – С. 98–100.

9. Аникин В.В. Оценка влияния состава и условий залегания соляных пород на их механические свойства / В.В. Аникин. // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: материалы регион. науч.-практ. конф. / ПГУ. – Пермь, 2007. – С. 317–320.

10. Аникин В.В. Прогноз прочностных свойств сильвинитовых пластов. / В.В. Аникин. // Стратегия и процессы освоения георесурсов: материалы ежегод. науч. сес. ГИ УрО РАН по результатам НИР в 2006 г. – Пермь, 2007. – С. 80–83.

11. Аникин В.В. Достоверность определения прочности при отсутствии результатов испытаний по всему разрезу рабочих пластов / В.В. Аникин // Стратегия и процессы освоения георесурсов: материалы ежегод. науч. сес. ГИ УрО РАН по результатам НИР в 2007 г. – Пермь, 2008. – С. 82–84.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.