Спосіб оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях

Реферат: Спосіб оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях включає в себе буріння свердловин, відбір зразків гірських порід (кернів), визначення фізико-механічних характеристик і деформацій порід, причому спочатку у місці закладання підготовчої виробки визначають напрямок її проведення, потім по її перерізу в характерних зонах бурять розвідувальні свердловини (шпури), здійснюють відбір орієнтованих кернів, в лабораторних умовах формують зрізи по трьох взаємно-перпендикулярних площинах і визначають в них напрямок лінійної структури породоутворюючих мінералів, з них виготовляють орієнтовані петрографічні шліфи, в яких по мінеральних зернах встановлюють морфологічні особливості, інтенсивність та просторове положення виділених мікротріщин ІТРі, зразки моделі гірського масиву протравлюють плавиковою кислотою і встановлюють за допомогою гірничого компасу орієнтировку мінеральних частинок шляхом виміру азимуту кутів між нанесеною горизонтальною проекцією вектору лінійності мінеральних агрегатів та напрямку виділених мінеральних частинок на орієнтованих протравлених зразках. Далі на одних підготовлених зразках бурять один, а на інших - декілька шпурів, починаючи з компенсаційної порожнини в центрі, а навкруги неї - шпури в вершинах вписаного квадрату по радіусу рівному(2-3)dкп, де: dкп - діаметр компенсаційної порожнини, потім в шпурах розміщують високобризантне ВР, встановлюють ініціатори і комутують вибухову мережу, підготовлену модель розташовують в вибуховій камері і підривають, навантажений після вибуху зразок виймають із камери, розміщують у формі і заливають епоксидною смолою, після твердіння смоли із зразка виготовляють потовщений прозорий шліф, по якому світлооптичним методом вивчають характер руйнування та напрямок розвитку знов утворених вибухом мікротріщин, фракційний та мінералогічний склад зруйнованих фрагментів порід різного генезису. UA 98282 U (54) СПОСІБ ОЦІНКИ ХАРАКТЕРУ ТРІЩИНОУТВОРЕННЯ В ГІРСЬКИХ ПОРОДАХ СКЛАДНОЇ БУДОВИ ПРИ ДИНАМІЧНОМУ НАВАНТАЖЕННІ НА МОДЕЛЯХ UA 98282 U UA 98282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель може бути використана в гірничій справі, а саме при моделюванні процесів, які протікають в масиві гірських порід під впливом динамічних навантажень підчас руйнування напружених середовищ, а також при оцінці цих змін різними методами. Відомі способи оцінки структурних особливостей та енергетичних параметрів руйнування гірських порід при різних видах навантажень, які включають відбір зразків у масиві, їх випробування в лабораторних умовах щодо визначення їх фізико-механічних характеристик та оцінці структурних змін та енергетичних параметрів в процесі руйнування зразків порід при різних видах навантаження [1,2]. Найбільш близьким аналогом по своїй суті та результату, що досягається, в порівнянні з вибраним технічним рішенням, є спосіб оцінки структури, енергетичних параметрів руйнування гірських порід, які змінюються при різних видах навантаження на моделях, який включає буріння свердловин, відбір кернів, проведення випробувань по визначенню їх фізико-механічних характеристик та структурних і енергетичних параметрів руйнування при їх зміні в різних умовах навантаження, але не менше ніж в трьох точках по периметру зразка [3]. Однак приведений спосіб має недоліки. При оцінці фізико-механічних властивостей, структурних змін та утворення тріщин при руйнуванні гірських пород, відібраних для досліджень, не враховується просторове положення масиву, що руйнується, і відібраних зразків порід (кернів), їх структурних особливостей, кінетики и напрямку розвитку тріщин при різних видах навантаження. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях, за рахунок введення нових технологічних операцій, які полягають в відбиранні кернів з геологорозвідувальних свердловин, пробурених в підготовленій виробці по її перерізу в характерних зонах, підготовці з відібраних кернів зразків - еталонного, для шліфа, моделі гірського масиву для встановлення морфологічних особливостей, інтенсивності ІТРі та просторового положення виділених мікротріщин, травленні зразків, бурінні в орієнтованій обробленій кислотою моделі компенсаційної та вибухових порожнин, заряджанню їх вибуховою речовиною і підриванню зарядів ВР та оцінці за допомогою методу оптичної мікроскопії характеру руйнування та напрямок розвитку мікротріщин, фракційного та мінералогічного складу зруйнованих фрагментів різних типів порід складної будови, що дозволяє підвищити точність, обґрунтованість і достовірність отриманих даних при виконанні експериментальних досліджень, і, як наслідок, знизити витрати на буропідрівні роботи та підвищити їх ефективність при руйнуванні анізотропних гірських порід. Поставлена задача вирішується тим, що в способі оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях, який включає в себе буріння свердловин, відбір зразків гірських порід (кернів), визначення фізико-механічних характеристик і деформацій порід, згідно з корисною моделлю, спочатку, у місці закладання підготовчої виробки визначають напрямок її проведення, потім по її перерізну в характерних зонах бурять розвідувальні свердловини (шпури), здійснюють відбір орієнтованих кернів, в лабораторних умовах формують зрізи по трьох взаємно-перпендикулярним площинам і визначають в них напрямок лінійної структури породоутворюючих мінералів, з них виготовляють орієнтовані петрографічні шліфи, в котрих по мінеральним зернам встановлюють морфологічні особливості, інтенсивність та просторове положення виділених мікротріщин ІТРі, зразки моделі гірського масиву протравлюють плавиковою кислотою і встановлюють за допомогою гірничого компасу орієнтировку мінеральних частинок шляхом виміру азимуту кутів між нанесеною горизонтальною проекцією вектора лінійності мінеральних агрегатів та напрямку виділених мінеральних частинок на орієнтованих протравлених зразках, далі на одних підготовлених зразках бурять один, а на інших - декілька шпурів, починаючи з компенсаційної порожнини в центрі, а навкруги неї - шпури в вершинах вписаного квадрата по радіусу рівному (2-3)dкп, де: dкп - діаметр компенсаційної порожнини, потім в шпурах розміщують високобризантне ВР, встановлюють ініціатори і комутують вибухову мережу, підготовлену модель розташовують в вибуховій камері і підривають, навантажений після вибуху зразок виймають із камери, розміщують у формі і заливають епоксидною смолою, після твердіння смоли із зразка виготовляють потовщений прозорий шліф по якому світлооптичним методом вивчають характер руйнування та встановлюють напрямок розвитку знов утворених вибухом мікротріщин, фракційний та мінералогічний склад зруйнованих фрагментів порід різного генезису. В запропонованій корисній моделі способу оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях, ефективність і технічний результат досягається за рахунок введення нових технологічних операцій, які полягають в відбиранні орієнтованих кернів з геологорозвідувальних свердловин, пробурених в 1 UA 98282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підготовленій виробці по її перерізу в характерних зонах, підготовці з відібраних кернів зразків еталонного, для шліфа, моделі гірського масиву для встановлення морфологічних особливостей, інтенсивності ІТРі та просторового положення виділених мікротріщин, травленні зразків, бурінні в орієнтованій обробленій кислотою моделі компенсаційної та вибухових порожнин, заряджанню їх вибуховою речовиною і підриванню зарядів ВР та оцінці за допомогою методу оптичної мікроскопії характеру руйнування та встановлення напрямку розвитку мікротріщин, фракційного та мінералогічного складу зруйнованих фрагментів різних типів порід складної будови, що дозволяє підвищити достовірність і обґрунтованість при оцінці впливу динамічного навантаження, і як, наслідок, отримати напрямок і густину розвитку мікротріщин при виконанні експериментальних досліджень та з урахуванням яких розробити рекомендації, щодо зниження витрат на буропідривні роботи та підвищення їх ефективності при руйнуванні анізотропних гірських порід. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями та схемами: Фіг. 1 - зображений поперечний розріз гірничої виробки з розташованими у характерних точках пробуреними свердловинами (шпурами), орієнтований у координатах Зандера керн гірської породи з гірничим компасом; Фіг. 2 - прилад для відбору орієнтованих кернів; Фіг. 3, Фіг. 4 - орієнтовані петрографічні шліфи, виготовлені з керну гранітів з вмістом урану Ватутінського родовища; Фіг. 5, Фіг. 6 - поверхні зразків з вмістом урану Ватутінського родовища, протравлених плавиковою кислотою зі зрізами паралельними та перпендикулярними лінійності мінеральних агрегатів; Фіг. 7, Фіг. 8 орієнтований штуф породи, петрографічні шліфи, виготовлені з орієнтованого керну, відібраного в забої виробки; Фіг. 9, Фіг. 10 - моделі, підготовлені до руйнування з одним шпуром і комплектом шпурів з компенсаційною порожниною; Фіг. 11; Фіг. 12 - модель в вибуховій камері до руйнування і після руйнування; Фіг. 13 - вертикальний зріз гранітного штуфа Ватутінського родовища, зруйнованого мінізарядом ВР з наведеними тріщинами; Фіг. 14 - мікрофотографія Ватутінського граніту, зруйнованого мінізарядом ВР зі знов утвореними тріщинами (збільшення у 300х разів); Фіг. 15 - мікрофотографія моделі Ватутінського граніту, зруйнованого чотирма мінізарядами ВР з компенсаційною порожниною (потовщений нестандартний шліф). Спосіб оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях реалізується у такій послідовності. В масиві гірських порід (Фіг. 1), на початку, у місці закладання підготовчої гірничої виробки (1), наприклад буровий штрек, гор. 473 м 30-ї осі ш. Смолінська ДП "СхідГЗК", визначають напрямок її проведення, потім по її перерізу, тобто у забої, в характерних зонах (наприклад, по периметру і центрі) буровим станком НКР-100М бурять геологорозвідувальні свердловини (шпури 2) діаметром 75-100 мм на глибину 0,5ℓсврд, здійснюють відбір орієнтованих кернів (3) за допомогою наприклад стандартного керновідбірника (Фіг. 2) чи гірничого компасу (Фіг. 1; 4). Після цього буровий став виймають з свердловини (2), демонтують його і на його місце монтують керновідбірник (5), наприклад EZY-MARK™, для відбору орієнтованого керну і після цього опускають його (вставляють) в підготовлені свердловини в оболонці (6). Далі керновідбірником (5) надрізають керн (7) в свердловині (2) і разом з буровим ставом виймають із свердловини зафіксований керн (7), а на ґрунті виробки за допомогою олівця наносять слід (8) орієнтації керну (7) відносно сторін світу (N-S). Відібрані орієнтовані керни (зразки породи) в лабораторних умовах на горизонтальній поверхні станка для різання каменю за допомогою гіпсового тіста (гіпс + вода) закріпляють. Далі за допомогою регулюючих механізмів горизонтальна поверхня приладу регулюється під кут 90° відносно алмазного диска, вмикається прилад і здійснюють декілька зрізів на кернах. Для першої серії досліджень: спочатку зрізують еталонний зразок завтовшки 3-5 мм, далі для виготовлення шліфа - 1,0 мм, зразки для моделі гірської породи завтовшки 13-15 мм. Із підготовлених зрізів порід різного генезису виготовляють орієнтовані прозорі шліфи (Фіг. 3, Фіг. 4). Виготовлення зразків і проведення досліджень з їх використанням виконують, згідно з діючими Держстандартами. На підготовлених орієнтованих прозорих петрографічних шліфах, наприклад шліфи гранітів з вмістом урану Ватутінського родовища, по яким за допомогою поліризаційного мікроскопа МП2 (Фіг. 3, Фіг. 4 збільшення від 2,5× до 400×) або інтегратора ИСА універсального столика ФС-5 по методу Федорова [4] вивчають мікроструктуру і встановлюють орієнтування дефектів внутрішньої будови для кількісних розрахунків мінералогічного складу досліджуваної породи, морфологічні особливості та інтенсивність мікротріщин ІТРі, а за допомогою універсального столика Федорова, наприклад столик ФС-5 - просторове положення виділених мікротріщин і картину розподілу мікротріщин в зоні, яка граничить з зарядною порожниною. 2 UA 98282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Проведене за допомогою поляризаційного мікроскопу МП- 2 по виготовленим прозорим шліфах (Фіг. 3, Фіг. 4) кварцових порід вивчення структурних особливостей і мінералогічного складу гранітів, що містять уран, показало наступне. Граніт рожевий дрібно- і середньозернистий з вмістом урану (Ватутінське родовище, Кіровоградська обл.). Мінералогічний склад: головні мінерали - кислий плагіоклаз (альбітолігоклаз № 20-30) - 40-45 %; амфіболи лужного ряду зеленувато-бурі групи рібекіту - 16 %; амфіболи безкольорові групи тремоліт-актиноліту - 4 %; кварц мозаїчної структури зі слідами грануляції і залікованими мікротріщинами у вигляді субвертикальних смужок газово-рідинних включень - 20-25 %; другорядні мінерали - кальцит у вигляді пелітоморфних зерен в польових шпатах+апатит (усередині акцесорних мінералів) + незначна кількість біотиту темно-бурого 15 %; акцесорні мінерали - ортит (усередині скупчень амфиболів) + торіт в мікротріщинах плагіоклазу+сфен (усередині акцесорних ортиту і ториту) - 5 %. Для другої серії запланованих досліджень на відібраних кернах формують зрізи по трьох взаємно-перпендикулярних площинах і встановлюють в них напрямок (просторове положення) лінійної структури породоутворюючих мінералів за допомогою методу хімтруєння поверхонь концентрованою плавиковою кислотою [5]. При впливу плавикової кислоти (HF) на полімінеральну породу, діоксид кременю SiO2, який входить в її склад, формує з HF газоподібний фторид кременю SiF4, який, в свою чергу, реагує з молекулами HF з створенням водного розчину гексафторокремневої (кремнефтороводної) кислоти H2[SiF6]. Разом с тим, при реакції алюмосилікатів (польових шпатів, слюд) з HF створюється складні розчини з'єднань фтористого алюмінію. В результаті травлення на обробленій поверхні з'являються зерна кварцу на фоні зруйнованих кислотою польових шпатів, при цьому орієнтировку мінеральних часток встановлюють шляхом виміру азимуту кутів між нанесеною горизонтальною проекцією вектора лінійності мінеральних агрегатів Lпр (9) та напрямку виділених мінеральних частинок на орієнтованих протравлених зразках за допомогою гірничого компасу, де Lпр - горизонтальна проекція вектора лінійності (Фіг. 5, Фіг. 6). По отриманим показникам визначено напрямок (просторове положення) лінійної структури породоутворюючих мінералів: а саме азимут падіння 182° і кут падіння 10° площини уплащення кварцових агрегатів, а також визначені в площині уплащення кварцових агрегатів координати вектора їх лінійності, тобто азимут напрямку вектора лінійності 186° та кут його занурення 7°. Потім по характеру візерунка травлення на зрізах (10) зразків породи (11) визначають напрямки структурних осей Зандера (12) [6] a, b і с (Фіг. 7) і їх координати: а (96° - азимут напрямку; 0° - кут занурення), b (186° - азимут напрямку; 7° - кут занурення), с (186° - азимут напрямку; 83° - кут здіймання), де а - вісь, що лежить у площині уплащення агрегатів мінеральних зерен і, як правило, співпадає з її простяганням, вісь b співпадає з лінійністю подовжених агрегатів мінеральних зерен, вісь с орієнтована нормально до площини уплащення. Усі три осі ортогональні по відношенню одна до одної. Далі, у площинах зрізів (10) ортогонально цим осям виготовлені орієнтовані три взаємноперпендикулярні петрографічні шліфи: один (13) паралельно площині ас (14) і перпендикулярно осі b, другий (15) паралельно площині bc (16) і перпендикулярно осі а і третій (17) паралельно площині ab (18) і перпендикулярно осі с. Після цього на предметне скло шліфів наносять відповідне маркування (Фіг. 7). У петрографічних шліфах (Фіг. 8, 19) по мінеральних зернах за допомогою світлооптичного мікроскопу МП-2 (20) з освітлювачем (21) встановлюють на інтеграторі (22), наприклад інтеграторі марки ИСА, змонтованому на предметному столику мікроскопа, морфологічні особливості та інтенсивність мікротріщин: першого, другого і третього порядку - Ітр1, Ітр2, Ітр3, а за допомогою універсального столика Федорова (23), наприклад столик ФС-5 [6] просторове положення виділених мікротріщин, а слідом, з урахуванням просторового положення лінійної структури породи, проводять ідентифікацію головних систем мікротріщин {Тр1, Тр2 і Тр3) (Фіг. 8). Вивчення картини розподілу мікротріщин в зоні, яка граничить з зарядною порожниною, проводились на орієнтованих зразках граніту із вмістом урану Ватутінського родовища, які були відібрані в підготовчій виробці, наприклад, буровий штрек, гор. 473 м 30-ї осі ш. Смолінська ДП "СхідГЗК", із яких виготовляли блоки паралелопіпеїдальної форми і протравлювали їх плавиковою кислотою. Для оцінки картини розподілу мікротріщин при впливу на зразок породи динамічного навантаження мінізаряду високобризантного ВР було заплановано декілька серій експериментальних досліджень: - вивчення характеру просторового розподілу мікротріщин в зразках породи в зоні, яка граничить з зарядною порожниною при їх вибуховому навантаженні; 3 UA 98282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - вивчення впливу орієнтації зерен (лінійності мінеральних агрегатів) на характер руйнування та розподіл мікротріщин в зразках породи від вибуху мінізарядів високобризантного ВР на компенсаційний простір. В першій серії досліджень на протравлених зразках встановлюють орієнтування вектора лінійності мінеральних агрегатів (Фіг. 5, 9), а щоб виключити вплив протравленої поверхні, зразки шліфують, далі в центрі штуфа бурять циліндричну порожнину (24) діаметром 3-4 мм і глибиною 15 мм для розміщення в ній мінізаряду високобризантного ВР, наприклад тену (Фіг. 9). В другій серії - дослідження впливу анізотропії порід Ватутінского уранового родовища на характер розвитку систем мікротріщин при вибуху комплекту мінізарядів на компенсаційну порожнину будут проводитися на зразках порід, які представлені дрібнозернистими гранітами, альбітітами, мігматитами. Далі на підготовлених зразках в центрі моделі - кубику з ребром 50±5 мм на всю глибину зразка бурять отвір (25) - компенсаційна порожнина діаметром 7-8 мм, а навкруги неї - вибухові порожнини (шпури) (26) в вершинах вписаного квадрата по радіусу рівному (2-3)dкп - де dкп - діаметр компенсаційної порожнини, в кількості 4 штук, діаметром 3-4 мм (Фіг. 10). Потім в шпурах розміщують високобризантне ВР, встановлюють ініціатори (27) і комутують вибухову мережу. Підготовлену модель розташовують в вибуховій камері (28) з демпферними прокладками (29) між стінкою і моделлю по периметру камери і підривають (Фіг. 11; Фіг. 12). Навантажений після вибуху зразок (30) обережно виймають із вибухової камери (Фіг. 12, 25) і розміщують у форму з розчином епоксидної смоли. Після твердіння епоксидної смоли з горизонтальної поверхні зразка виготовляють нестандартні потовщені прозорі шліфи, розміром 5×5 см и товщиною 100-150 мкм (Фіг. 13; Фіг. 14; Фіг. 15), по яким за допомогою світлооптичних методів (бінокулярний МПС-2 і поляризаційний МП-2 мікроскопи) вивчають характер руйнування, напрямок розвитку знов утворених вибухом мікротріщин, фракційний і мінералогічний склад зруйнованих вибухом фрагментів порід різного генезису. Технологія способу оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях виконується таким чином. В масиві гірських порід (Фіг.1), у місці закладання підготовчої гірничої виробки (1), наприклад буровий штрек, гор. 473 м 30-ї осі ш. Смолінська ДП "СхідГЗК", визначають напрямок її проведення, потім по її перерізу, тобто у забої, в характерних зонах (наприклад по периметру і центрі) буровим станком НКР-100М бурять геологорозвідувальні свердловини (шпури 2) діаметром 75-100 мм на глибину 0,5ℓсврд, здійснюють відбір орієнтованих кернів (3) за допомогою наприклад стандартного керновідбірника (Фіг. 2) чи гірничого компасу (Фіг. 1; 4). Після цього буровий став виймають з свердловини (2), демонтують його і на його місце монтують керновідбірник (5), наприклад EZY-MARK™, для відбору орієнтованого керна і після цього опускають його (вставляють) в підготовлені свердловини в оболонці (6). Далі керновідбірником (5) надрізають керн (7) в свердловині (2) і разом з буровим ставом виймають із свердловини зафіксований керн (7), а на ґрунті виробки за допомогою олівця наносять слід (8) орієнтації керна (7) відносно сторін світу (N-S). Відібрані орієнтовані керни (зразки породи) в лабораторних умовах станком для різання каменю здійснюють декілька зрізів на кернах. Для першої серії досліджень готують зразки, спочатку еталонний завтовшки 3-5 мм, далі для виготовлення шліфа - 1,0 мм, зразки для моделі гірської породи завтовшки 13-15 мм. Із підготовлених зрізів порід різного генезису виготовляють орієнтовані прозорі шліфи, шліфуючи і поліруючи зріз на шліфувальному приладі (Фіг. 3, Фіг. 4). Виготовлення зразків і проведення досліджень з їх використанням виконують, згідно з діючими Держстандартами. На підготовлених орієнтованих прозорих петрографічних шліфах, наприклад шліфи гранітів з вмістом урану Ватутінського родовища, по яким за допомогою поліризаційного мікроскопа МП2 (Фіг. 3, Фіг. 4 збільшення від 2,5× до 400×) або інтегратором ИСА і універсального столика ФС5 по методу Федорова вивчають мікроструктуру і орієнтування дефектів внутрішньої будови для кількісних розрахунків мінералогічного складу досліджуваної породи, а також морфологічні особливості інтенсивності мікротріщин ІТРі, а за допомогою універсального столика Федорова, наприклад столик ФС-5, просторове положення виділених мікротріщин і картину розподілу мікротріщин в зоні, яка граничить з зарядною порожниною. Для другої серії запланованих досліджень на відібраних кернах формують зрізи по трьох взаємно-перпендикулярних площинах і встановлюють в них напрямок (просторове положення) лінійної структури породоутворюючих мінералів за допомогою методу хімтруєння поверхонь концентрованою плавиковою кислотою. При впливу плавикової кислоти (HF) на полімінеральну породу, діоксид кременю SiО2, який входить в її склад, формує з HF газоподібний фторід кременю SiF4, який, в свою чергу, реагує з молекулами HF з створенням водного розчину 4 UA 98282 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 гексафторокремневої (кремнефтороводної) кислоти H2[SiF6]. Разом с тим, при реакції алюмосилікатів (польових шпатів, слюд) з HF створюється складні розчини з'єднань фтористого алюмінію. По результатам травлення на обробленій поверхні з'являються зерна кварцу на фоні зруйнованих кислотою польових шпатів, а орієнтування мінеральних часток встановлюють шляхом виміру азимуту кутів між нанесеною горизонтальною проекцією вектора лінійності мінеральних агрегатів Lпр (9) та напрямку виділених мінеральних частинок на орієнтованих протравлених зразках за допомогою гірничого компасу, де Lпр - горизонтальна проекція вектора лінійності (Фіг. 5, Фіг. 6). По отриманим показникам визначено напрямок (просторове положення) лінійної структури породоутворюючих мінералів: а саме азимут падіння 182° і кут падіння 10° площини уплащення кварцових агрегатів, а також визначені в площині уплащення кварцових агрегатів координати вектора їх лінійності, тобто азимут напрямку вектора лінійності 186° та кут його занурення 7°. Потім по характеру візерунка травлення на зрізах (10) зразків породи (11) визначають напрямки структурних осей Зандера (12) a, b і с (Фіг. 7) і їх координати: а (96° - азимут напрямку; 0° - кут занурення), b (186° - азимут напрямку; 7° - кут занурення), с (186° - азимут напрямку; 83° - кут здіймання), де a - вісь, що лежить у площині уплащення агрегатів мінеральних зерен і, як правило, співпадає з її простяганням, вісь b співпадає з лінійністю подовжених агрегатів мінеральних зерен, вісь с орієнтована нормально до площини уплащення. Усі три осі ортогональні по відношенню одна до одної. Далі, у площинах зрізів (10) ортогонально цим осям виготовлені орієнтовані три взаємноперпендикулярні петрографічні шліфи: один (13) паралельно площині ас (14) і перпендикулярно осі b, другий (15) паралельно площині bc (16) і перпендикулярно осі a і третій (17) паралельно площині ab (18) і перпендикулярно осі с. Після цього на підготовленому предметному склі шліфів наносять відповідне маркування (Фіг. 7). У петрографічних шліфах (Фіг. 8, 19) по мінеральних зернах за допомогою світлооптичного мікроскопа МП-2 (20) з освітлювачем (21) встановлюють на інтеграторі (22), наприклад, інтеграторі марки ПСА, змонтованому на предметному столику мікроскопу, морфологічні особливості інтенсивності мікротріщин: першого, другого і третього порядку - Iтр1, Iтр2, Iтр3, а за допомогою універсального столика Федорова (23), наприклад, столик ФС-5 просторове положення виділених мікротріщин, а слідом, з урахуванням просторового положення лінійної структури породи, проводять ідентифікацію головних систем мікротріщин (Тр1, Тр2 і Тр3) (Фіг. 8). Для оцінки картини розподілу мікротріщин при впливу на зразок породи динамічного навантаження мінізаряду високобризантного ВР було заплановано декілька серій експериментальних досліджень: - вивчення характеру просторового розподілу мікротріщин в зразках породи в зоні, яка граничить з зарядною порожниною при їх вибуховому навантаженні; - вивчення впливу орієнтації зерен (лінійності мінеральних агрегатів) на характер руйнування та розподілу мікротріщин в зразках породи від вибуху міні зарядів високобризантного ВР на компенсаційний простір. В першій серії досліджень на протравлених зразках встановлюють орієнтування вектора лінейності мінеральних агрегатів (Фіг. 5, 9), а щоб виключити вплив протравленої поверхні, зразки шліфують, далі в центрі штуфа бурять циліндричну порожнину (24) діаметром 3-4 мм і глибиною 15 мм для розміщення в ній мінізаряду високобризантного ВР, наприклад тена (Фіг. 9). В другій серії - дослідження впливу анізотропії порід Ватутінского уранового родовища на характер розвитку систем мікротріщин при вибуху комплекту мінізарядів на компенсаційну порожнину будут проводити на зразках порід, які представлені дрібнозернистими гранітами, альбітітами, мігматитами. Далі на підготовлених зразках в центрі моделі - кубику з ребром 50±5 мм на всю глибину зразка бурять отвір (25) - компенсаційна порожнина діаметром 7-8 мм, а навкруги неї - вибухові порожнини (шпури) (26) в вершинах вписаного квадрата по радіусу рівному (2-3)dкп: де dкп - діаметр компенсаційної порожнини, в кількості 4 штук, діаметром 3-4 мм (Фіг. 10). Потім в шпурах розміщують високобризантне ВР, встановлюють ініціатори (27) і комутують вибухову мережу. Підготовлену модель розташовують в вибуховій камері (28) з демпферними прокладками (29) між стінкою і моделлю по периметру камери і підривають (Фіг. 11; Фіг. 12). Навантажений після вибуху зразок (30) обережно виймають із вибухової камери (Фіг. 12, 25) і розміщують у форму з епоксидною смолою. Після твердіння епоксидної смоли з горизонтальної поверхні зразка виготовляють не стандартні потовщені прозорі шліфи, розміром 5×5 см і товщиною 100-150 мкм (Фіг. 13; Фіг. 14; Фіг. 15), по яким за допомогою світлооптичних 5 UA 98282 U 5 10 15 20 методів (бінокулярний МПС-2 и поляризаційний МП-2 мікроскопи) вивчають характер руйнування, напрямок розвитку знов утворених вибухом мікротріщин, фракційний і мінералогічний склад зруйнованих вибухом фрагментів порід різного генезису. Використання розробленої корисної моделі способу оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях дозволить одержати достовірні і обґрунтовані дані при руйнуванні масивів гірських порід складної будови при динамічному навантаженні. Запропонований спосіб та методика проведення досліджень може бути використаній для обґрунтування раціональних параметрів зарядів в свердловинах (шпурах) та розташування їх в вибої при веденні буропідривних робіт, і тим самим знизити енергетичні витрати під час відбивання гірських порід на кар'єрах, глибоких шахтах і рудниках. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Пат. РФ № 2234073 RU, МКИ G01N 3/00. 2. Пат. РФ № 2322657 RU, МКИ 7 G01N 3/00, Е21С 39/00. 3. Моделирование разрушающего действия взрыва в горных породах / В.М. Комир, Л.М. Гейман, B.C. Кравцов, Н.И. Мячина. - Наука, 1972. - 214 с. 4. Саранчина, Г.М. Федоровский метод / Г.М. Саранчина. - Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1963. - 153 с. 5. Мяделец, Б.Н. Особенности внутреннего строения гранитов и методы их исследования / Б.Н. Мяделец, И.Л. Кратковский. - Днепропетровск, 1975. - 9 с. Рукопись деп. в ВИНИТИ 07.04.75. - № 933-75 Деп. 6. Sander, В. Gefugekunde der Gesteine / B.Sander. - Vienna, 1930. - 156 s. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 Спосіб оцінки характеру тріщиноутворення в гірських породах складної будови при динамічному навантаженні на моделях, який включає в себе буріння свердловин, відбір зразків гірських порід (кернів), визначення фізико-механічних характеристик і деформацій порід, який відрізняється тим, що спочатку у місці закладання підготовчої виробки визначають напрямок її проведення, потім по її перерізу в характерних зонах бурять розвідувальні свердловини (шпури), здійснюють відбір орієнтованих кернів, в лабораторних умовах формують зрізи по трьох взаємноперпендикулярних площинах і визначають в них напрямок лінійної структури породоутворюючих мінералів, з них виготовляють орієнтовані петрографічні шліфи, в яких по мінеральних зернах встановлюють морфологічні особливості, інтенсивність та просторове положення виділених мікротріщин ІТРі, зразки моделі гірського масиву протравлюють плавиковою кислотою і встановлюють за допомогою гірничого компасу орієнтировку мінеральних частинок шляхом виміру азимуту кутів між нанесеною горизонтальною проекцією вектора лінійності мінеральних агрегатів та напрямку виділених мінеральних частинок на орієнтованих протравлених зразках, далі на одних підготовлених зразках бурять один, а на інших - декілька шпурів, починаючи з компенсаційної порожнини в центрі, а навкруги неї - шпури в вершинах вписаного квадрату по радіусу рівному(2-3)dкп, де: dкп - діаметр компенсаційної порожнини, потім в шпурах розміщують високобризантне ВР, встановлюють ініціатори і комутують вибухову мережу, підготовлену модель розташовують в вибуховій камері і підривають, навантажений після вибуху зразок виймають із камери, розміщують у формі і заливають епоксидною смолою, після твердіння смоли із зразка виготовляють потовщений прозорий шліф, по якому світлооптичним методом вивчають характер руйнування та напрямок розвитку знов утворених вибухом мікротріщин, фракційний та мінералогічний склад зруйнованих фрагментів порід різного генезису. 6 UA 98282 U 7 UA 98282 U 8 UA 98282 U 9 UA 98282 U 10 UA 98282 U 11 UA 98282 U 12 UA 98282 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13