Геоконтроль на горных предприятиях

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ
№ 3370
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ 
 
Кафедра физических процессов горного производства и геоконтроля
П.В. Николенко
ГЕОКОНТРОЛЬ  
НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Практикум
Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета
Москва 2019

УДК 622.83:550.83 
 
Н62
Р е ц е н з е н т 
д-р техн. наук С.В. Мазеин (Тоннельная ассоциация России); 
канд. техн. наук Ю.Л. Филимонов (ООО «Газпромгеотехнология»)
Николенко П.В.
Н62  
Геоконтроль на горных предприятиях: практикум / П.В. Николенко. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2019. – 52 с.
Рассматривается ряд задач геоконтроля. Приводятся примеры решения подобных задач для различных горно-геологических и горнотехнологических 
условий.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 21.05.04 
«Горное дело» и 21.05.05 «Физические процессы горного или нефтегазового 
производства» ФГОС ВПО.
УДК 622.83:550.83
П.В. Николенко, 2019
НИТУ «МИСиС», 2019

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.....................................................................................................4
Практическое занятие 1 
Статистическая обработка результатов измерений................................5
Практическое занятие 2 
Определение упругих характеристик горных пород  
динамическими методами.......................................................................12
Практическое занятие 3 
Определение напряжений в массиве методом разгрузки.
....................19
Практическое занятие 4 
Исследование напряженного состояния массива горных пород 
методом буровых скважин......................................................................24
Практическое занятие 5. 
Определение полного тензора напряжений в массиве горных  
пород.........................................................................................................30
Практическое занятие 6 
Определение характеристик массива вблизи горных выработок.
.......36
Практическое занятие 7  
Определение пористости и водонасыщенности горных пород 
физическими методами контроля.
..........................................................43
Библиографический список....................................................................51
3

ВВЕДЕНИЕ
Геоконтроль – это вид контроля, объектами которого являются 
массив горных пород и его отдельные структурные элементы, а также протекающие в них природные и технологические процессы, осуществляемый с целью информационного обеспечения эффективного 
и безопасного ведения горных работ. 
Первые шаги в области геоконтроля относятся к 20-м годам XX в., 
когда в нашей стране и за рубежом были организованы специальные 
инструментальные наблюдения за сдвижением массивов на ряде месторождений, а также положено начало систематическому изучению 
прочностных и упругих свойств горных пород, и различных проявлений горного давления в выработках. 
При этом преимущественно использовались механические и маркшейдерско-геодезические методы исследования. Позднее, начиная с 
1950–1960-х годов, стали активно развиваться, а затем постепенно заняли доминирующее положение в геоконтроле так называемые методы горной геофизики, основанные на изучении природы, структуры, 
пространственной неоднородности и временной изменчивости естественных и искусственных физических полей в массиве горных пород при отработке месторождений.
4

Практическое занятие 1 
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА 
РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Цель занятия: знакомство с основными этапами обработки прямых и косвенных измерений при решении задач геоконтроля. 
1.1. Общие принципы статистической обработки 
натурных измерений
Измерение физических величин и получение их числовых значений являются неотъемлемой частью прямых и косвенных измерений, 
проводимых в рамках решения различных задач геоконтроля. Однако 
результаты измерений, как бы аккуратно и тщательно они не выполнялись, всегда получаются с некоторыми погрешностями. Кроме того, 
результаты эксперимента или наблюдения часто представляют собой 
набор статистических данных (иногда достаточно большого объема), 
которые необходимо уметь правильно обрабатывать и интерпретировать. Теорией обработки статистических данных занимается тесно 
связанная с ней дисциплина — математическая статистика. Умение работать с погрешностями является важной частью любого измерения, 
производимого в натурных или лабораторных условиях. При подготовке и проведении эксперимента необходимо знать точность используемых приборов, использовать различные приемы для уменьшения ошибок, разумно и рационально организовать сами измерения и правильно 
оценивать точность полученных значений. На этапе обработки часто 
возникает необходимость пересчитывать возможную ошибку в конечных результатах исходя из известных оценок погрешностей в исходных 
данных. А на этапе интерпретации результатов измерений без корректной статистической обработки невозможно делать правильные выводы 
о результатах контроля того или иного параметра геоконтроля.
Как уже было отмечено выше, измерения делятся на прямые и косвенные.
Прямые измерения производятся с помощью приборов, которые измеряют непосредственно саму исследуемую величину. Так, напряжение на измерительных электродах в процессе проведения электроразведки измеряют вольтметром, а усилие выдергивания анкеров кровли 
при выборочном контроле – с помощью специального динамометра. 
5

При косвенных измерениях необходимо использовать теоретическую связь с другими, полученными в прямых измерениях, величинами. Ввиду сложности решаемых задач в практике геоконтроля косвенных измерений абсолютное большинство. Примерами могут служить, 
например, определение скорости продольной волны в горной породе 
(расстояние, пройденное волной, делят на время прохождения), предел прочности породы на одноосное сжатие (усилие пресса в момент 
разрушения делят на площадь образца) и т.п.
Точность измерений характеризуется их погрешностями. Абсолютной погрешностью измерений называют разность между найденным в процессе измерений 𝑥изм и истинным 𝑥ист значением физической величины. Обозначим абсолютную погрешность измерения 
величины 𝑥 символом Δ𝑥: 
 
Δ𝑥 = 𝑥изм − 𝑥ист. 
(1.1)
Очевидно, что по данной формуле погрешность вычислить невозможно, поскольку истинное значение физической величины 𝑥ист неизвестно. Делать вывод о значении 𝑥ист можно на основе 𝑥изм только с учетом погрешностиΔ𝑥, которая исходит из точности приборов, 
степени разброса экспериментальных данных, методики проведения 
измерений и т.п. Если оценка погрешности измерения Δ𝑥оц > 0 , то результат измерения представляют в виде
 
𝑥ист = 𝑥изм ± Δ𝑥оц. 
(1.2)
Это означает, что 𝑥ист находится в интервале 𝑥изм− Δ𝑥оц < 𝑥ист < 
< 𝑥изм+ Δ𝑥оц с некоторой достаточно высокой вероятностью. Поскольку абсолютная погрешность привязана к единицам измерения физической величины, что часто вызывает неудобства, то на практике 
чаще всего пользуются так называемой относительной погрешностью 
∆
−
∆
∆
=
=
≈
 
(1.3)
x
x
x
x
x
x
x
x
.
оц
изм
ист
отн
ист
ист
изм
 
Именно относительной погрешностью определяется качество проводимых измерений. Действительно, колебание напряжения в шахтной 
электрической сети в ±1 В останется незамеченным, а при проведении 
точных измерений электрических свойств горных пород приведет к колоссальным искажениям и невозможности интерпретации. 
6