Спосіб закріплення слабких гірських порід

УКРАЇНА (19) (5D5 U A a., 10392 (13) Е 21 D 3/12 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України N» 3769-ХІІ від 23.ХІІ. 1993 р. Публікується в редакції заявника (54) СПОСІБ ЗАКРІПЛЕННЯ СЛАБКИХ ГІРНИЧИХ ПОРІД 1 (21)94011919 (22)10.01.94 (24)25.12.96 (46)25.12.96. Бюл. N* 4 (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 1345522, кл. Е 02 D 3/12, 1987. 2. Авторское свидетельство СССР Ns 1288247, кл. Е 02 D 3/16, 1986. (72) Бондаренко Володимир Ілліч, Власов Сергій Федорович, Почепов Віктор Миколайович, Ткачук Сергій Володимирович (73) Державна гірнича академія України (UA) (57) Способ закрепления слабых горных пород, заключающийся в том, что формируют струйным методом в породе полость, подают туда закрепляющий раствор, о т л и ч а ю щ и йся тем, что закрепление ведут в направлении земной поверхности зонами, формируют в каждой зоне, начиная с первой, полость, а закрепляющий раствор подают до момента достижения высоты этой зоны, при этом используют силу капиллярного поднятия, затем формируют полость очередной закрепляемой зоны. Изобретение относится к области шахтного и гражданского строительства, в частности к упрочнению лессовых пород перед проходкой стволов и упрочнению оснований Фундаментов зданий и сооружений, а также строительству противофильтрационных завес. В гражданском и шахтном строительстве известен способ инъекционного закрепления слабых горных пород, основанный на нагнетании в слабую породу закрепляющих растворов с дальнейшим их отверждением [1]. Однако этот способ не гарантирует получение стабильного радиуса закрепления пород по всей высоте закрепляемой скважины. Это происходит потому, что закрепляющий раствор не разрушает слабую породу, в дальнейшем перемешиваясь с ней, а проникает в породу через поры и трещины, кото рые расположены неравномерно. В результате, закрепляющий раствор в разных местах проникает на разное расстояние. Прототипом изобретения является струйный способ закрепления горных пород на основе использования энергии струи закрепляющего раствора для разрушения, перемешивания слабой породы с закрепляющим раствором с их последующим отверждением [2]. При этом в струйный монитор подается закрепляющий раствор при большом давлении. Струйный монитор опускают, либо замывают в скважину, а затем поднимают с одновременным его вращением. Через боковые сопла подается закрепляющий раствор, струя которого, проникая в слабую породу, образует в ней полость. По мере поднятия монитора в полости смешиваются закрепляющий раствор и 10392 слабая порода В результате, после окончания процесса образуется столб закрепленной породы. При применении этого способа используются высокие давления 150 - 650 атм на 5 протяжении всего времени работы струйного монитора, что требует строгого соблюдения техники безопасности. Кроме того, при использовании этого метода разрушается скелет породы, что снижает качество за- 10 крепления. Все вместе это приводит к большим затратам энергии и закрепляющего раствора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа струйного 15 закрепления, в котором путем закрепления зонами обеспечивается возможность использования сил поверхностного натяжения закрепляющего раствора, управление радиусом закрепления по всей высоте скважины, 20 сохранение естественной структуры закрепленной породы и за счет этого снижаются затраты энергии и закрепляющего раствора, улучшается качество закрепления и увеличивается безопасность проведения работ. 25 Поставленная задача решается тем, что в способе закрепления слабых горных пород, заключающемся в том, чго формируют струйным методом в породе полость, подают туда закрепляющий раствор, согласно изо- 30 бретения закрепление ведут в направлении земной поверхности зонами, формируют Q каждой зоне, начиная с первой, полость, а закрепляющий раствор подают до момента достижения высоты этой зоны, при этом ис- 35 пользуют силу капиллярного поднятия, затем формируют полость очередной закрепляемой зоны. На чертеже показана схема закрепления слабых горных пород. Здесь 1 - незак- 40 репленная порода, 2 - закрепляемая порода, 3 - полость, Н - высота зоны, R радиус закрепления. Предлагаемый способ реализуется с помощью монитора. 45 Монитор для струйною закрепления слабых горных пород опускают на заданную глубину, требуемую для закрепления Затем под давлением 150 - 650 атм подают струю закрепляющего раствора или воды, которая 50 разрушает горную породу. Одновременно монитор поворачивают вокруг своей оси, образуя полость 3. Так как лессовидные породы имеют трубчатую структуру и трубки ориентированы вертикально, то полость ориентирована перпендикулярно к трубкам лессовидных пород. Тогда подача закрепляющего раствора или воды под высоким давлением прекращается и через сопла струйного монитора в образованную полость подается закрепляющий раствор под давлением 1-5 атм. Под действием сил поверхностного натяжения закрепляющий раствор по каналам и трубкам из полости поднимаются вверх и закрепляет некоторую зону. При этом уже не тратится энергия на разрушение скелета породы. Высота закрепленной зоны Н определяется из формулы: Н = 32,2-33,15 • р +8,93 - f? , м, где р - плотность лессовидной породы в пределах от 1,3 кг/м 3 до 2,3 кг/м 3 (В.А. Большаков, Ю.М. Константинов и др.) Справочник по гидравлике, Киев, "Вища школа", 1984 г. 343 с). Например, если плотность лессовидной породы 2 кг/м 3 , то высота зоны Н = 32,2-33,15 2 + 8,93 2 2-1,62 м Затем струйный монитор поднимают до верхнего края закрепленной зоны и процесс повторяют. При этом радиус закрепления всей скважины равен радиусу образованных полостей. Использование предлагаемого способа закрепления слабых горных пород обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества: 1. Использование предлагаемого способа закрепления слабых горных пород позволяет вести закрепление, не разрушая скелет слабой горной породы, что ведет к снижению затрат закрепляющего материала и улучшению качества закрепления. 2. Кроме того закрепление ведут при низком давлении, используя высокие давления только для образования полостей, что ведет к снижению затрат энергии и к увеличению безопасности работ. 10392 Упорядник В.Бондарчук Замовлення 4011 Техред М.Моргентал Коректор Н. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101 УКРАЇНА СІ*) UA (11)10392 (із, С2 (51) 6E02D3/12 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ЗАКРІПЛЕННЯ СЛАБКИХ ГІРНИЧИХ ПОРІД (21)94011919 (22)10.01.1994 (24) 16 10.2000 (33) UA (46) 16.10.2000, Бюл. № 5, 2000 р. (72) Бондаренко Володимир Ілліч, Власов Сергій Федорович, Почепов Віктор Миколайович, Ткачук Сергій Володимирович (73) Державна гірнича академія України, UA (56) SU № 1288247, E02D3/16, 07 02 1987 (57) Способ закрепления слабых горных пород, заключающийся в том, что формируют струйным методом в породе полость, подают туда закрепляющий раствор, отличающийся тем, что закрепление ведут в направлении земной поверхности зонами, формируют в каждой зоне, начиная с первой, полость, а закрепляющий раствор подают до момента достижения высоты этой зоны, при этом используют силу капиллярного поднятия, затем формируют полость очередной закрепляемой зоны Изобретение относится к области шахтного и гражданского строительства, в частности к упрочнению лессовых пород перед проходкой стволов и упрочнению оснований фундаментов зданий и сооружений, а также строительству противофильтрационных завес В гражданском и шахтном строительстве известен способ инъекционного закрепления слабых горных пород, основанный на нагнетании в слабую породу закрепляющих растворов с дальнейшим их отверждением. Однако этот способ не гарантирует получение стабильного радиуса закрепления пород по всей высоте закрепляемой скважины Это происходит потому, что закрепляющий раствор не разрушает слабую породу, в дальнейшем перемешиваясь с ней, а проникает в породу через поры и трещины, которые расположены неравномерно. В результате закрепляющий раствор в разных местах проникает на разное расстояние Прототипом изобретения является струйный способ закрепления горных пород на основе использования энергии струи закрепляющего раствора для разрушения, перемешивания слабой породы с закрепляющим раствором с их последующим отверждением [1]. При этом в струйный монитор подается закрепляющий раствор при большом давлении. Струйный монитор опускают, либо замывают в скважину, а затем поднимают с одновременным его вращением Через боковые сопла подается закрепляющий раствор, струя которого, проникая в слабую породу, образует в ней полость По мере поднятия монитора в полости смешиваются закрепляющий раствор и слабая порода. В результате после окончания процесса образуется столб закрепленной породы При применении этого способа используются высокие давления 150-650 атм на протяжении всего времени работы струйного монитора, что требует строгого соблюдения техники безопасности. Кроме того, при использовании этого метода разрушается скелет породы, что снижает качество закрепления Все вместе это приводит к большим затратам энергии и закрепляющего раствора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа струйного закрепления, в котором путем закрепления зонами обеспечивается возможность использования сил поверхностного натяжения закрепляющего раствора, управление радиусом закрепления по всей высоте скважины, сохранение естественной структуры закрепленной породы и за счет этого снижаются затраты энергии и закрепляющего раствора, улучшается качество закрепления и увеличивается безопасность проведения работ. Поставленная задача решается тем, что в способе закрепления слабых горных пород, заключающемся в том, что формируют струйным методом в породе полость, подают туда закрепляющий раствор, согласно изобретения закрепление ведут в направлении земной поверхности зонами, формируют в каждой зоне, начиная с первой, полость, а закрепляющий раствор подают до момента достижения высоты этой зоны, при этом используют силу капиллярного поднятия, затем формируют полость очередной закрепляемой зоны На чертеже на фиг 1 показана схема закрепления слабых горных пород Здесь 1 - незакреп см О сч ф со 10392 ленная порода, 2 - закрепляемая порода, 3 - полость, Н - высота зоны, R -радиус закрепления. Предлагаемый способ реализуется с помощью монитора. Монитор для струйного закрепления слабых горных пород опускают на заданную глубину, требуемую для закрепления. Затем под давлением 150-650 атм подают струю закрепляющего раствора или воды, которая разрушает горную породу. Одновременно монитор поворачивают вокруг своей оси, образуя полость 3. Так как лессовидные породы имеют трубчатую структуру и трубки ориентированы вертикально, то полость ориентирована перпендикулярно к трубкам лессовидных пород. Тогда подача закрепляющего раствора или воды под высоким давлением прекращается и через сопла струйного монитора в образованную полость подается закрепляющий раствор под давлением 1-5 атм. Под действием сил поверхностного натяжения закрепляющий раствор по каналам и трубкам из полости поднимаются вверх и закрепляет некоторую зону. При этом уже не тратится энергия на разрушение скелета породы. Высота закрепленной зоны Н определяется из формулы: Н=32,2-33,15р+8,93р2, м, где р - плотность лессовидной породы в пределах от 1,3 кг/м3 до 2,3 кг/м3 (В.А. Большаков, Ю.М. Константинов и др. Справочник по гидравлике. К.: Вища школа, 1984. - 343 с ) . Например, если плотность лессовидной породы 2 кг/м3, то высота зоны Н=32,2-33,15-2+8,93-2-2 = 1,62 м. Затем струйный монитор поднимают до верхнего края закрепленной зоны и процесс повторяют. При этом радиус закрепления всей скважины равен радиусу образованных полостей. Использование предлагаемого способа закрепления слабых горных пород обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества. 1. Использование предлагаемого способа закрепления слабых горных пород позволяет вести закрепление, не разрушая скелет слабой горной породы, что ведет к снижению затрат закрепляющего материала и улучшению качества закрепления. 2. Кроме того закрепление ведут при низком давлении, используя высокие давления только для образования полостей, что ведет к снижению затрат энергии и к увеличению безопасности работ. Фиг. 1 10392 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку р. Формат 60x84 1/8 Обсяг С 3 / обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам.. УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 УКРАЇНА (19) UA (11)10392 из) С2 (51) 6E02D3/12 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ЗАКРІПЛЕННЯ СЛАБКИХ ГІРНИЧИХ ПОРІД (21)94011919 (22)10.01.1994 (24)16.10.2000 (33) UA (46) 16 10.2000, Бюл. № 5, 2000 р. (72) Бондаренко Володимир Ілліч, Власов Сергій Федорович, Почепов Віктор Миколайович, Ткачук Сергій Володимирович (73) Державна гірнича академія України, UA (56) SU № 1288247, E02D3/16, 07.02.1987 (57) Способ закрепления слабых горных пород, заключающийся в том, что формируют струйным методом в породе полость, подают туда закрепляющий раствор, отличающийся тем, что закрепление ведут в направлении земной поверхности зонами, формируют в каждой зоне, начиная с первой, полость, а закрепляющий раствор подают до момента достижения высоты этой зоны, при этом используют силу капиллярного поднятия, затем формируют полость очередной закрепляемой зоны. Изобретение относится к области шахтного и гражданского строительства, в частностик упрочнению лессовых пород перед проходкой стволов и упрочнению оснований фундаментов зданий и сооружений, а также строительству противофильтрационных завес. В гражданском и шахтном строительстве известен способ инъекционного закрепления слабых горных пород, основанный на нагнетании в слабую породу закрепляющих растворов с дальнейшим их отверждением. Однако этот способ не гарантирует получение стабильного радиуса закрепления пород по всей высоте закрепляемой скважины. Это происходит потому, что закрепляющий раствор не разрушает слабую породу, в дальнейшем перемешиваясь с ней, а проникает в породу через поры и трещины, которые расположены неравномерно. В результате закрепляющий раствор в разных местах проникает на разное расстояние. Прототипом изобретения является струйный способ закрепления горных пород на основе использования энергии струи закрепляющего раствора для разрушения, перемешивания слабой породы с закрепляющим раствором с их последующим отверждением [1]. При этом в струйный монитор подается закрепляющий раствор при большом давлении. Струйный монитор опускают, либо замывают в скважину, а затем поднимают с одновременным его вращением. Через боковые сопла подается закрепляющий раствор, струя которого, проникая в слабую породу, образует в ней полость. По мере поднятия монитора в полости смешиваются закрепляющий раствор и слабая порода. В результате после окончания процесса образуется столб закрепленной породы. При применении этого способа используются высокие давления 150-650 атм на протяжении всего времени работы струйного монитора, что требует строгого соблюдения техники безопасности. Кроме того, при использовании этого метода разрушается скелет породы, что снижает качество закрепления. Все вместе это приводит к большим затратам энергии и закрепляющего раствора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа струйного закрепления, в котором путем закрепления зонами обеспечивается возможность использования сил поверхностного натяжения закрепляющего раствора, управление радиусом закрепления по всей высоте скважины, сохранение естественной структуры закрепленной породы и за счет этого снижаются затраты энергии и закрепляющего раствора, улучшается качество закрепления и увеличивается безопасность проведения работ. Поставленная задача решается тем, что в способе закрепления слабых горных пород, заключающемся в том, что формируют струйным методом в породе полость, подают туда закрепляющий раствор, согласно изобретения закрепление ведут в направлении земной поверхности зонами, формируют в каждой зоне, начиная с первой, полость, а закрепляющий раствор подают до момента достижения высоты этой зоны, при этом используют силу капиллярного поднятия, затем формируют полость очередной закрепляемой зоны. На чертеже на фиг. 1 показана схема закрепления слабых горных пород. Здесь 1 - незакреп О ф со 10392 ленная порода, 2 - закрепляемая порода, 3 - полость, Н - высота зоны, R -радиус закрепления. Предлагаемый способ реализуется с помощью монитора. Монитор для струйного закрепления слабых горных пород опускают на заданную глубину, требуемую для закрепления. Затем под давлением 150-650 атм подают струю закрепляющего раствора или воды, которая разрушает горную породу. Одновременно монитор поворачивают вокруг своей оси, образуя полость 3. Так как лессовидные породы имеют трубчатую структуру и трубки ориентированы вертикально, то полость ориентирована перпендикулярно к трубкам лессовидных пород. Тогда подача закрепляющего раствора или воды под высоким давлением прекращается и через сопла струйного монитора в образованную полость подается закрепляющий раствор под давлением 1-5 атм. Под действием сил поверхностного натяжения закрепляющий раствор по каналам и трубкам из полости поднимаются вверх и закрепляет некоторую зону. При этом уже не тратится энергия на разрушение скелета породы Высота закрепленной зоны Н определяется из формулы: Н=32,2-33,15р+8,93р2, м, где р - плотность лессовидной породы в пределах от 1,3 кг/м3 до 2,3 кг/м3 (В.А. Большаков, Ю.М. Константинов и др. Справочник по гидравлике. К.: Вища школа, 1984. - 343 с). Например, если плотность лессовидной породы 2 кг/м3, то высота зоны Н=32,2-33,15-2+8,93 2-2 = 1,62 м. Затем струйный монитор поднимают до верхнего края закрепленной зоны и процесс повторяют При этом радиус закрепления всей скважины равен радиусу образованных полостей. Использование предлагаемого способа закрепления слабых горных пород обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества 1. Использование предлагаемого способа закрепления слабых горных пород позволяет вести закрепление, не разрушая скелет слабой горной породы, что ведет к снижению затрат закрепляющего материала и улучшению качества закрепления. 2. Кроме того закрепление ведут при низком давлении, используя высокие давления только для образования полостей, что ведет к снижению затрат энергии и к увеличению безопасности работ. Фиг. 1 10392 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 р Формат 60x84 1/8 Підписано до друку Обсяг С З / обл.-вид арк. Тираж 50 прим. Зам. УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22