Спосіб ізолювання вертикальних гірничих виробіток від припливу підземних вод

Изобретение относится к области горного дела, и м.б. использовано при сооружении капитальных горных выработок. Цель - повышение эффективности водоподавления, снижение трудоемкости и материальных затрат на его выполнение. Бурят нагнетательные радиально направленные горизонтальные скважины 1. В них поочередно нагнетают тампонажный раствор 2 для создания экранирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонажной заходки. Потом бурят дополнительные радиально направленные наклонные скважины 4. Они вскрывают водоносный горизонт на всю мощность, на расчетном удалении от выработки ствола. На всю мощность вскрытого водоносного горизонта через скважины 4 осуществляют нагнетание тампонажного раствора. Бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора осуществляют с одной отметки установки бурового и нагнетательного оборудования. Угол наклона скважины определяют из соотношения о/ =arctgRn: Н0 + (Rп+ Я) Cg /5, где d - угол наклона, R/n - ве з (Л с ел го О 1352067 раскрытия водоносных трещин, Р п личина вскрытия водоносного пласта гидростатический напор подземных вод, от стенки выработки, I о - расстояние I £- динамическое напряжение сдвига от устья скважины до кровли водоностампонажного раствора. Формирование ного горизонта на оси ствола, R c re~ водоизоляционной завесы 5 завершаетрадиус горной выработки", р,- угол пася после окончания бурения наклонных дения пород. При этом величина вскрыскважин. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. тия определяется из следующего выражения: R n =if P k 2 l , где с/1- величина 1 R CT6 ~ радиус горной выработки; Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при р - угол падения пород. , сооружении капитальных горных вырабоДля наклонных тампонажных скважин ток. их длина 1 определяется из выражения Цель изобретения - повышение эффективности водоподавления, снижение СК6 трудоемкости и материальных затрат cos на его выполнение. (3) На чертеже изображена схема осу10 где М - мощность водоносного горизонществления способа. та; На чертеже обозначено: 1 - скважиК - величина углубки скважины в на экранирующей завесы; 2 - тамповодоупорный слой (0,5-2 м) нажный раствор, 3 - экранирующая заДлина скважин экранизирующей завеса, 4 - наклонная тампонажная сква" 15 жина, 5 - водоизоляционная завеса, весы определяется из выражения 6 - вертикальная горная выработка. Необходимую мощность изоляционной (4) COS завесы определяют из условия обеспечения устойчивости тампонажного раст- 20 где у - угол между направлением на-, вора в трещинах против выдавливания клонной скважины и скважины его в выработку гидростатическим наэкранизирующей завесы. пором подземных вод по уравнению Для обеспечения условия сохранности постоянной крепи от разрушения cf_P 25 при нагнетании тампонажного раствора О) необходимо произвести расчет допус21 тимого давления нагнетания с учетом где d1 - величина раскрытия водоносных определенного значения R n . трещин, Избыточное давление на крепь верР„- гидростатический напор подтикальной выработки в период нагнета 30 земных вод, ния тампонажного раствора на расстоя С - динамическое напряжение сдвинии R. определяется из выражения га тампонажного раствора. Угол забурки наклонных тампонажных, Р = Р F ( І" скважин d определяют из условия обесН о печения вскрытия скважинами кровли 35 где Р о - пластовое давление подземводоносного горизонта на расстоянии ных вод, R п от стенки выработки из соотношения Q - расход нагнетания тампонажг о. = arctg = Rn (2) где И е - расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта от ствола, 40 г ного раствора, Ц ~ вязкость воды, К - коэффициент проницаемости водоносного горизонта, М - мощность водоносного горизонта, 1352067 становки под есноїо проходческого полка на выбранную отметку. С поверхности до отметки полка по ствопу прос кладывается нагнетательный трубопро(6) вод из бурильных труб, которые крепятся жимками к канату лебедки. E - модуль Юнга пород водоносного Приготовление и нагнетание тампогоризонта, нажного раствора осуществляется на - - коэффициент Пуассона. О 10 поверхности комплексом высокопроизвоДля расчета давления нагнетания, дительного оборудования. Потребного для формирования изоляРаботы в забое начинают с бурения ционной завесы расчетной мощности нагнетательных горизонтально направи обеспечения сохранности постоянной лен ных скважин 1 экранирующей завесы. крепи горной выработки, необходимо 15 Буровые работы выполняются с помощью обеспечить условие бурильного станка. После завершения бурения скважин первой группы производят поочередное нагнетание в них тампонажного раствогде Тнр - критическое давление на 20 Р а 2 для создания экранирующей горикрепь; зонтальной завесы 3 в кровле интерваР н - допустимое давление нагнела тампонажной заходки. тания тампонажного раствора Для герметизации скважин на разКритическое давление нагнетания личной глубине используют пакерующие определяется из выражения 25 устройства, при этом отпадает необходимость в оборудовании скважин кондукторами. На втором этапе бурят радиально направленные наклонные тампонажные где Е - модуль Юнга (материала кре30 скважины М8) водоносного горизонта посредством ус40 тановки пакера в кровле горизонта на пластовое давление; где расчетном расстоянии от выработки потери давления в колонне ствола 6 или обрабатывается нескольбурильных труб; ко зон водопроявлений в горизонте, потери давления в трещинах горных породІ вскрытых скважиной, в последовательпотери давления в манифольд- 45 ности снизу - вверх. Вышеупомянутые ной линии, зоны водопроявлений определяются гидростатическое давление по результатам бурения и выполнения столба тампонажного растворагидродинамических исследований в Л - коэффициент гидравлических скважинах. сопротивлений в запорной а р - 50 После завершения работ устья скваматуре, жин ликвидируются цементным раствоДля окончательного выбора р а с с т о я ром, тампонажное оборудование демонния Р н необходимо проверить соответтируется. ствие расчетных величин условию Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ изоляции вертикальных 55 горных выработок от притоков подзем1 и -1 н ных вод, включающий бурение нагнетаПроизводство работ по ликвидации тельных радиально направленных гориводопритока в ствол начинается с обозонтальных скважин в стенки выработрудования временного полка или переt - время нагнетания, j- интегральная показательная функция, 1352067 ки и нагнетание в скважины тампонажЫ= a r c t g ного раствора, о т л и ч а ю щ и йН о + (R с я тем, что, с целью повышения эфгде d- угол наклона скважин; фективности водоподавления, снижения трудоемкости и материальных затрат R n - величина вскрытия водоносного на его выполнение, производят бурепласта от стенки выработки, ние дополнительных радиально направН р - расстояние от устья скважины ленных наклонных скважин, при этом до кровли водоносного горипервоначально создают экранирующую зонта на оси ствола: горизонтальную завесу путем нагнета- Ю К С тв ~ Р а Д и У с горной выработки; ния тампонажного раствора в горизонЛ - угол падения пород, тальные скважины, а затем осущестпри этом величина вскрытия водоносновляют тампонаж водоносного горизонта го пласта от стенки выработки опредечерез радиально направленные наклонляется из выражения 15 ные скважины. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю R - И&щ и й с я тем, что бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора где J - величина раскрытия водоносных в них осуществляют с одной отметки трещин; установки бурового и нагнетательного 20 Р к - гидростатический напор подоборудования. земных вод; 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю £ - динамическое напряжение сдвищ и й с я тем, что угол наклона га тампонажного раствора. скважин определяют из соотношения і Редактор Т. Лазоренко Составитель Л. Березкина Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар Заказ 5546/27 Тираж 453 Подписное ВНВДПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4