Сегодня мы опять затронем тему структурной нарушенности пород горного массива. Немалое количество работ, как зарубежных, так и отечественных посвящено теме трещиноватости горного массива и его влияние на разработку полезного ископаемого и устойчивость выработок.
Изучение трещиноватости массива может производиться на любом этапе разведочных и эксплуатационных работ. Существует большое количество методов и способов изучения: изучение параметров трещин по керну скважин, геофизические исследования, картирование обнажений по различным методикам (линейное, площадное цифровое картирование).
При бурении скважин возможно определение параметров трещиноватости различными методами: геотехническое описание ориентированного керна (рисунок 1) и съемка трещин скважин скважинными приборами (Televiewer). Работа по определению элементов залегания на ориентированном керне сопровождается трудоёмкостью работ, требованию к квалификации рабочего персонала и качества исполнения. Нередко случается, что метка посадочного места в ходе бурового процесса сместиться по отношению линии ориентирования, и следствием чего использование таких данных является невозможным.
Решением данной проблемы является разработанные скважинные приборы – Televiewer (телевьюверы) с помощью которые сбор данных о структурах массива происходит непосредственно по стенкам пробуренных скважин. Различают оптические и акустические приборы принцип применения которых отличается. Так оптический прибор может быть использован только в сухих скважинах, или обводненных с прозрачной водой. А акустический зонд возможно применять только в обводнённых скважинах.
Телевьюверы за счет автоматизированных средств дают возможность быстро и качественно получить информацию о структурном строении массива, но главным недостатком является дороговизна прибора, который возможно потерять в стволе скважины из-за обрушения ее стенок.
Картирование обнажений массива горных пород, может производиться также различными методами, в основном которые можно разделить на дистанционные и полевые. Полевое изучение трещиноватости массива заключается в регистрации структурных дефектов с помощью компаса. Дистанционные методы основаны на цифровом картировании обнажений (по результатам съемки тахеометров, сканером или построение 3D моделей с помощью метода фотограмметрии).
Изучение трещиноватости должно включать в себя не только определение частоты трещин и элементов их залегания, но и детальную характеристику трещиноватости горных пород с оценкой шероховатости их плоскостей, выделением систем трещин, степени раскрытия трещин, расстояния между трещинами каждой системы. В обнажениях дополнительно необходимо документировать протяженность трещин, форму и размеры элементарных блоков, которые в том числе определяют устойчивость трещиноватого массива горных пород в бортах карьера, разреза.
Независимо от метода исследования, главной задачей является характеристика структурно-тектонических особенностей массива. Эта информация является базисной, для геомехаников и проектировщиков, как зарубежных, так и отечественных, задачей которых является определение устойчивых параметров отработки.
Так при расчете устойчивости по методике, разработанной в советское время, нарушенность массива учитывается через коэффициент структурного ослабления. И для расчетов предельных параметров разработки производится перерасчет лабораторных значений сцепления, через коэффициент структурного ослабления, к значениям сцепления в массиве.
Зарубежный метод расчета через критерий разрушения Хука-Брауна учитывает нарушенность массива через индекс прочности для трещиноватых блочных пород (GSI).