La base principal para la zonificación del daño de las rocas circundantes
(1) Permeabilidad al agua
Bajo la acción de la presión del suelo, la zona de fisura conductora de agua en el techo y la zona de daño en el piso son capas de roca que reducen o incluso pierden su capacidad original de bloqueo de agua y su permeabilidad aumenta. La prueba de inyección de agua de pozo es un método para observar directamente la zona de grietas por donde pasa el agua en el techo y la zona de daño en la placa inferior. Se usa ampliamente y se considera un método de prueba de alta precisión. Desde la inyección de agua superficial hasta el fondo del pozo y los pozos inclinados, la zona de grieta por conducción de agua en el techo y la zona de daño en el fondo están determinadas por el consumo de líquido de lavado. En aplicaciones prácticas, no existe un límite cuantitativo estricto y unificado para la pérdida de lodo, y las zonas se dividen según el cambio repentino (aumento) de la pérdida de perforación.
(2) Densidad y escala de las grietas mineras
La razón fundamental de la mayor permeabilidad al agua del macizo rocoso en las zonas de fisuras del techo y el piso es que las grietas mineras en la roca La masa destruye la roca original. La continuidad forma una red de fisuras permeable, proporcionando espacios para la penetración del agua subterránea. Observe la distribución de grietas de las rocas del techo y el piso antes y después de la minería. Según la distribución de las grietas mineras, la zona de grietas conductoras de agua del techo y la zona de daño del piso se pueden dividir directamente. En los últimos años, la fotografía de pozos también se ha utilizado para observar fracturas mineras. No existe un estándar cuantitativo unificado para la densidad de grietas mineras (tasa de grietas) y la escala utilizada para dividir la zona de grietas conductoras de agua del techo y la zona de daño del piso.
(3) Desplazamiento de rocas
En las décadas de 1970 y 1980, mi país llevó a cabo extensas observaciones reales de la zona de fractura conductora de agua del techo y la zona de daño del piso, utilizando principalmente roca de pozo. Observación de desplazamientos.Método, basado en la variación espacial de desplazamientos verticales y laterales. La mina Kailuan Fangezhuang (1964) realizó pruebas de observación del movimiento de rocas en el pozo y pruebas de inyección parcial de agua en el pozo. Al analizar la relación entre los datos de fuga y movimiento de roca, se determinó el movimiento de roca correspondiente a la altura máxima de la zona de fisura conductora de agua, y la zona de fisura conductora de agua se dividió cuando el desplazamiento vertical alcanzó 10 mm/m.
(4) Propiedades físicas del macizo rocoso fracturado
La tecnología de prospección geofísica también se utiliza para detectar grietas conductoras de agua en el techo y zonas dañadas en el piso, como la corriente continua de la mina. método, radar geológico, ondas electromagnéticas transitorias, instrumento de ondas de Rayleigh, monitoreo sísmico y microsísmico de alta resolución, etc. En los últimos años, las nuevas tecnologías de exploración compuesta incluyen la medición de ondas acústicas de pozos, la tecnología de perspectiva de ondas de radio de pozos, la tomografía de ondas electromagnéticas (TC) de pozos, la tecnología de tomografía por TC de ondas acústicas de pozos, el sondeo de resistencia a la deformación, etc. Su zonificación se determina indirectamente con base en los cambios en las propiedades físicas del macizo rocoso fracturado.
En la práctica de observación, la base anterior se puede utilizar para dividir la zona de la grieta conductora de agua en el techo y la zona de daño en la placa inferior. Sin embargo, la observación real de la zona de fisuras por las que se conduce el agua en el tejado y de la zona de daños en el suelo no nos proporcionó una norma cuantitativa para la base de clasificación.
En los últimos años, diversas tecnologías de simulación numérica han avanzado mucho y han sido ampliamente utilizadas en geomecánica. La simulación numérica es rentable, ahorra tiempo, es flexible y puede utilizarse para la predicción. También se ha introducido en la investigación sobre la teoría minera y la zonificación del daño de las rocas circundantes en la minería del carbón, y ha logrado muchos avances.
A través de la simulación numérica se pueden obtener diversas características de la roca circundante del tajeo bajo la influencia de la minería, incluyendo zona plástica, tensión, desplazamiento y deformación, etc. Hay muchas opciones para dividir la zona de grietas conductoras de agua del techo y la zona de daños del piso, y la precisión de los resultados de la división depende de la validez y la cuantificación razonable de los indicadores.
La comprensión del autor sobre la validez de cada base es la siguiente:
(1) La zona plástica es la zona de falla del macizo rocoso en la roca circundante. Los macizos rocosos dañados suelen tener una mayor permeabilidad y una menor resistencia al agua, pero esto no es inevitable. Por ejemplo, la zona de daño de una falla del macizo rocoso natural se puede dividir en fallas que bloquean el agua y fallas que conducen el agua (Figura 2.11). Se puede ver que es difícil superponer la zona plástica con la zona de la grieta conductora de agua del techo y la zona dañada de la placa inferior, porque las grietas dañadas pueden estar cerradas o abiertas.
Figura 2.11 Fallas conductoras de agua y fallas de bloqueo de agua
Figura 2.11 Fallas conductoras de agua y fallas de bloqueo de agua
(2) Esfuerzo, coeficiente de permeabilidad del macizo rocoso y las tensiones relacionadas.
Por ejemplo, Tao Zhenyu et al. (1988), basándose en una gran cantidad de datos de pruebas de inyección de agua en pozos de varias profundidades en formaciones rocosas quebradas, resumieron la fórmula empírica para la influencia del estado de tensión en el coeficiente de permeabilidad:
Teoría para predecir la altura de la zona de fisura conductora de agua en el techo de la minería de vetas de carbón y método
En la fórmula: k0 es el coeficiente de permeabilidad de la superficie γ es la densidad de empaquetamiento promedio de la capa de cobertura; h es el espesor de la capa de cobertura; p es la presión del agua de poro; α es el coeficiente (depende de las características de fractura de la roca).
La relación entre el coeficiente de permeabilidad y la tensión está relacionada con la apertura y expansión de grietas de falla del macizo rocoso bajo la acción de la tensión. El daño del macizo rocoso no solo depende de la tensión, sino que también depende de la resistencia del macizo rocoso. Es decir, el grado de concentración de tensiones no puede reflejar completamente el grado de grietas del macizo rocoso, ni puede reflejar la reducción de la masa rocosa. La capacidad de bloqueo de agua del macizo rocoso, por lo tanto, es difícil clasificar la conductividad del techo en función de esto.
(3) Desplazamiento y deformación. Después de la extracción, las grietas en la roca circundante son principalmente grietas de lecho y grietas verticales (Figura 2.12). La diferencia de desplazamiento o tensión en el lecho o en la dirección vertical, especialmente la tensión de tracción, puede reflejar el grado de apertura de la grieta. Según su cambio espacial, se puede utilizar para dividir la zona de grieta del techo y la zona de daño del piso con zonas de grieta desarrolladas. y una mayor permeabilidad. La deformación volumétrica (dilatación) puede reflejar el espacio de las grietas verticales y de las grietas del lecho al mismo tiempo. Es necesario estudiar más a fondo si utilizarlo y cómo hacerlo como una base más apropiada para dividir la zona de fractura del techo y la zona de falla del piso.
Figura 2.12 Características de desarrollo de grietas en roca suprayacente
Figura 2.12 Características de desarrollo de grietas en roca suprayacente