СН 484-76 Инструкция по инженерным изысканиям в горных выработках, предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства

1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ
И ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ОСЛАБЛЕННЫХ КОНТАКТОВ И ПРОСЛОЕВ
В ПОРОДАХ КРОВЛИ

Выявление и установление типов
ослабленных контактов и прослоев*

_________

        * См. "Методическое пособие по изучению слоистости и прогнозу расслаиваемости осадочных пород". ВНИМИ, Л., 1967.

1.1. Для использования горных выработок, особенно камерных, необходимо определять устойчивость их кровли, схему расслоения, разрушения и возможного перемещения внутрь выработки.

1.2. Документация ослабленных поверхностей, контактов и прослоев, по которым в начальной стадии чаще всего происходит разрушение слоистых толщ в виде расслоения и которые выявляются на боковой поверхности керна, выполняется после их прочностных испытаний.

1.3. Определение прочностных характеристик ослабленных контактов и прослоев требует выполнения ряда приемов для получения неразрушенного керна. Одним из обязательных условий получения показателей прочности ослабленных контактов и прослоев является наличие неразрушенного керна.

1.4. При бурении скважины в результате взаимодействия буровой коронки с керном (в пределах заштрихованной части у забоя скважины, рис. 1) возникают напряжения, вызванные крутящим моментом. Когда угол между осью скважины и напластованием пород равен 90°, площадки наибольших касательных напряжений будут совпадать с ослабленным контактом или прослоем и вероятность среза керна по нему будет велика.

Рис. 1. Выбуривание косослойного керна

1, 2 - слой горных пород различного состава; 3 - поверхность ослабления

1.5. Для сохранения поверхностей ослабления неразрушенными и для определения их прочностных характеристик необходимо выбуривать керн под некоторым углом к напластованию (рис. 1).

1.6. Получение прямослойного керна нежелательно, потому что после разрушения ослабленные контакты и прослои в процесса бурения могут совсем истереться, не будут задокументированы, и это даст неправильное представление о толще пород. Глубина проходки за один прием не должна превышать 3-4 м в пределах исследуемого участка кровли.

1.7. Зеркала скольжения образуются в результате тектонических подвижек по поверхностям с углистым, растительным и глинистым материалом. При этом поверхности приобретают гладкий зеркальный вид часто со следами скольжения. При проскальзывании по мелкому растительному детриту поверхность имеет шероховатый вид, сцепление практически равно нулю, а углы трения минимальные.

1.8. Углистые прослои характерны наличием на поверхностях напластования обугленного материала толщиной от долей миллиметра до нескольких сантиметров. В условиях спокойных режимов осадконакопления углистые прослои имеют значительное распространение по площади, чаще всего они распространены в тонкозернистых породах - аргиллитах и алевролитах. Прочностные характеристики углистых прослоев характеризуются прочностью углистого материала, который весьма хрупок и плохо работает на разрыв.

1.9. Растительные остатки на поверхностях напластования различной степени обугленности образуют ослабленные поверхности. Распределение на них растительных остатков весьма неравномерное - от 30 до 100 % поверхности напластования.

Ввиду неравномерного распределения растительных остатков по площади контакта последние отличаются большими углами внутреннего трения и большими колебаниями сцепления и пределов прочности при разрыве.

1.10. Мелкий растительный детрит широко распространен на поверхностях ослабления в мелкозернистых и среднезернистых породах. Материал представляет собой обугленные растительные чешуйки, как правило, менее 1 мм в поперечнике, неравномерно покрывающие поверхность ослабленного контакта. Чаще всего мелкий растительный детрит образует косоволнистую слоистость, реже горизонтальную. Поверхность такого контакта слабошероховатая, отличается большой прочностью при разрыве.

1.11. Глинистые и глинистоуглистые прослои на поверхностях ослабления представлены материалом незначительной мощности. В материале прослоя глинистый и глинистоуглистый материал составляет до 70%. Поверхности имеют слабошероховатый вид, прочность при разрыве незначительная.

1.12. Помимо перечисленных поверхностей с различным ослабляющим материалом встречаются также ослабленные поверхности со слюдистым материалом, который может присутствовать в углистых, глинистых прослоях и в мелком растительном детрите.

Методика определения прочностных характеристик
ослабленных контактов и прослоев

1.13. Для инженерных расчетов расслоения пород в потолочинах горных выработок необходимо определить кроме сведений о положении и типах ослабленных контактов и прослоев предел прочности при разрыве, удельное сцепление и угол внутреннего трения.

Для определения пределов прочности при разрыве по ослабленным контактам и прослоям рекомендуется метод раскалывания образца соосными клиньями, при котором керн не должен подвергаться предварительной обработке с целью недопущения разрушения ослабленных контактов и прослоев, подлежащих испытанию. Плоскость ослабленного контакта при этом может пересекать керн под любым углом к его оси.

1.14. Предел прочности при разрыве кгс/смвычисляют по формуле