Спосіб попередньої водоізоляції та зміцнення нестійких обводнених порід навколо споруджуваного вертикального стовбура

1 Спосіб попередньої водоізоляцм та зміцнення нестійких обводнених порід навколо споруджуваного вертикального стовбура, який відрізняється тим, що поліпшення протифільтраційних та МІЦНІСНИХ властивостей порід на ДІЛЯНЦІ спорудження вертикального стовбура попередньо виконують лише через три вертикальні свердловини, розташовані навколо майбутнього стовбура у формі трикутника і пробурені нижче глибини стовбура на величину його діаметра 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що попередню ВОДОІЗОЛЯЦІЮ та зміцнення нестійких обводнених порід навколо споруджуваного стовбура впроваджують шляхом послідовного помпування у кожний обводнений горизонт проектного об'єму бентонітоцементного складу, що включає, мас % глина бентонітова 4-5 цемент 30-35 силікат натрію 1-1,5 вода решта З Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що бентонітоцементний склад помпують у нестійкі обводнені горизонти під тиском, розрахованим з рівняння 2t (R-го)-Rg(p-PB)smacosf , d де Р - тиск помпування бентоніто цементи о го складу в нестійкі обводнені породи, МПа to динамічне напруження зсуву бентонітоцементного складу, Па d- середня величина розкриття водоносних тріщин, м R _ радіус тампонажної завіси, створюваної навколо вертикального стовбура го - радіус вертикальної тампонажної свердловини, м g _ прискорення вільного падіння, м/с2 р _ ЩІЛЬНІСТЬ бентоніто цементного складу, кг/м3 Рв - ЩІЛЬНІСТЬ води, кг/м3 a - кут падіння водоносних тріщин f - кут між основною та підпорядкованою системою тріщин го ю Винахід належить до галузі гірничої справи і спрямований на поліпшення способів тампонажу вертикальних стовбурів для забезпечення їх безпечного та швидкого спорудження через нестійкі обводнені породи Відомий «Спосіб тампонажу споруджуємого вертикального стовбура» по АС №1596854 (прототип), передбачаючий послідовне буріння навколо стовбура похилих свердловин, та помпування через них в тріщинуваті водоносні породи розрахованого обсягу глиноцементної суміші [1] Цей спосіб передбачає буріння похилих свердловин з природним скривленням на повну глибину стовбура з наступним помпуванням глиноцементної суміші в пересічені водоносні горизонти через пробурені свердловини в порядку знизу - догори Недоліки цього способу полягають - в необхідності буріння більшої КІЛЬКОСТІ тампонажних свердловин навколо майбутнього стовбура, що звеличує строк та ціну виконання тампонажних робіт, - в бурінні тампонажних похилих свердловин з природним скривленням, що збільшує загальний обсяг помпування глиноцементної суміші в обводнені породи через велику відстань цих свердловин від майбутнього стовбура Це також нерідко змушує розташовувати бурові вишки зі станками на сільсько-господарчих ділянках і займати їх під бурові роботи на тривалий час, - при застосуванні для водоізоляцм обводнених порід навколо вертикальних стовбурів глиноцементних сумішей з грудкових глин, для приготу 59993 4 трацм 7-107см/см, при проведенні вибухових робіт в вертикальному стовбурі, що споруджується по попередньо за тампонованим породам, бентонітоцементний склад не розтріскується і не порушує своєї структури В основу винаходу поставлене завдання поліпшення способів тампонажу нестійких обводнених порід шляхом їх водоізоляцм та зміцнення твердіючим бентонітоцементним складом для впровадження швидкого та безпечного спорудження вертикальних стовбурів у складних геологічних умовах Запропонований спосіб попередньої водоізоляцм та зміцнення нестійких обводнених порід навколо споруджуємого вертикального стовбура здійснюють таким чином Спочатку з земної поверхні бурять першу розвідувально-тампонажну вертикальну свердловину, розташовану від устя майбутнього стовбура на відстані його діаметру, фіг 1 Цю та ІНШІ свердловини бурять етапами по 50м При досягненні глибини 50м у першій свердПроведені дослідження також виявили надваловині впроваджують гідродинамічні дослідження нтаженість застосування для попередньої водоперебурених водоносних горизонтів та інклінометізоляцм та зміцнення нестійких обводнених порід рію По даним гідродинамічних досліджень визнанавколо вертикальних стовбурів "Складу зміцнючають фільтраційні властивості і параметри тріщивального" за заявкою на патент 2002043208 від нуватості порід, на основі яких розраховують 18 05 02 [3], включаючого в мас % обсяг, тиск і витрати помпування бентонітоцеменглина бентонітова 4-5 тного складу в обводнені горизонти до глибини цемент 30-35 50м Тиск помпування бентоніто цементного складу силікат натрію 1-1,5 в нестійкі обводнені породи розраховують з рівінше, замість глиноцементняння (1) вода ного складу МІЦНІСТЬ бентонітоцементного складу на стиск досягає 4,0 МПа через 7 діб, коефіцієнт його філь вання яких потрібні більші енерговитрати і трудовитрати, особливо при проведенні тампонажних робіт в зимову пору року, - в практичній важкості зміцнення глиноцементними сумішами нестійких обводнених поряд через малу МІЦНІСТЬ глиноцементної суміші на стиск, досягаючий через 15-30 діб тільки 0,12-0,2 МПа Промислові дослідження, проведені СТОВ АПЛЮС ЛТД з 2000 по 2002 роки в Тайвані при попередній водоізоляцм та зміцненні нестійких обводнених порід навколо вертикальних вентиляційних стовбурів бентонітоцементними складами [2] виявили, що застосування вертикально пробурених тампонажних свердловин дозволяє зменшити їх КІЛЬКІСТЬ до 3-4 замість 9-12 похилих тампонажних свердловин Це затверджено результатами швидкої та безпечної прохідки вертикальних вентиляційних стовбурів № 1 та № 3 глибиною 508м та 438м автодорожнього Пін Лін Тунелю в Тайвані [2] ж d r0)- R • дір - Р)m • c s в a ot s де Р - тиск помпування бентоніто цементи о го складу в нестійкі обводнені породи, Мпа, to - динамічне напруження зсуву бентонітоцементного складу, Па, d - середня величина розкриття водоносних тріщин, м, R - радіус тампонажної завіси, створюємої навколо вертикального стовбура, го - радіус вертикальної тампонажної свердловини, м, g - прискорення вільного падіння, м/с, р - ЩІЛЬНІСТЬ бентоніто цементного складу, кг/м, Рв - ЩІЛЬНІСТЬ води, кг/м3, a - кут падіння водоносних тріщин, f - кут між основною та підпорядкованою системою тріщин По даним інклінометри визначають азимут і зенітний кут буріння свердловини У випадку и відхилення від вертикалі та проектного азимута, далечини, при бурінні наступних 50 метрів коректують профіль свердловини, використовуючи гвинтобур У такому порядку виконують буріння, дослідження, ВОДОІЗОЛЯЦІЮ та зміцнення обводнених нестійких порід в останніх етапах до досягнення ВІДМІТКИ, нижчої від проектної глибини майбутнього стовбура на величину його діаметра Після закінчення водоізоляцм і зміцнення горизонту 50м - 100м через першу свердловину почи нають виконання тампонажних робіт до глибини 50м через другу свердловину, розташовану біля устя стовбура, як приведено на фіг 1 Далі буріння, гідродинамічні дослідження, інклінометрію, ВОДОІЗОЛЯЦІЮ та зміцнення нестійких обводнених порід через другу тампонажну свердловину виконують у вище означеній ПОСЛІДОВНОСТІ Коли буде закінчено ВОДОІЗОЛЯЦІЮ та зміцнення нестійких порід горизонту 50м -100м через другу свердловину починають виконання тампонажу порід до глибини 50 м через третю, контрольнотампонажну свердловину, фіг 1 Потім буріння, гідродинамічні дослідження, інклінометрію, ВОДОІЗОЛЯЦІЮ та зміцнення порід через останню свердловину впроваджують у вище означеній ПОСЛІДОВНОСТІ ПІСЛЯ завершення тампонажних робіт починають прохідку вертикального стовбура через ізольовані та зміцненні породи Спосіб, що пропонується, відрізняється від прототипу тим, що з метою зменшення обсягу, часу і вартості попередньої водоізоляцм та зміцнення нестійких обводнених порід навколо споруджуємого вертикального стовбура пропонується виконувати ці роботи лише через 3 вертикальні свердловини, пробурені навколо майбутнього стовбура у формі трикутника, використовуючи твердіючий бентонітоцементний склад замість глиноцементної суміші Порівняння нового способу, що заявляється, з прототипом дозволило встановити ВІДПОВІДНІСТЬ його критерію "новизна" При вивченні інших відомих способів у даній галузі ознаки, що відрізняють 59993 винахід, який заявляється, від прототипу, не були виявлені, і тому вони забезпечують новому ізолюючому складу, що заявляється, ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "ІСТОТНІ ВІДМІНИ" Література 1 АС №1596854 Спосіб спорудження водоІЗОЛЯЦІЙНОІ запони при прохідці шахтного стовбура Е Я Кіпко, ЮА ПОЛОЗОВ, А Е КІПКО, ГС Ле витський і Ю М Спичак 2 Звіт "Попереднє створення глиноцементних бар'єрів навколо вертикальних стовбурів і підзем них виробіток автодорожнього Пін Лін тунелю в Тайвані" СТОВ А-ПЛЮС ЛТД, Антрацит, 2002 3 Заявка №2002043208 від 18 05 02 Склад зміцнювальний Ю М Спичак 4 Інструкція по проектуванню та проведенню робіт по тампонажу та зміцненню обводнених тектонічних порушень при спорудженні протяжних гірничих виробіток Е Я Кіпко, Ю А Полозов, Ю М Спичак та ш - М Мінвуглепром СРСР, 1989 76 с Фіг.І Комп'ютерна верстка В Рябиця Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа,8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна