Спосіб закріплення тонкотріщинуватих водонасичених порід під час проведення підземних виробіток

Изобретение относится к горному делу и предназначено для закрепления обводненных пород. Целью является повышение надежности закрепления тонкотрещиноватых пород и сокращение расхода инъекционного раствора. Для этого бурят скважины и проводят в них гидродинамические исследование, В результате определяют проницаемые интервалы, мощность и фильтрационные параметры обводненного участка, величины раскрытия трещин и трещинной пустотногти. Расчетом определяют степень трещиноватости пород. Затем по предложенным расчетным формулам определяют контролируемую величину давления нагнетания, требуемый объем инъекционного раствора и радиусы его распространения. Эти радиусы рассчитывают вниз и вверх по падению трещины вправо и влево от скважины по линии простирания плоскости трещины. После получения расчетных параметров устанавливают в скважине пакетирующее устройство и нагнетают расчетный объем инъекционного раствора . При нагнетании посредством манометра контролируют величину давления нагнетания. Эта величина не должна быть меньше расчетного давления. 2 ил., СП Изобретение относится к горному делу, в частности к способам закрепления обводненных пород при проведении тоннелей и других подземных выработок. Целью изобретения является повышение надежности закрепления тонкотрещиноватых пород и сокращение расхода инъекционного растпсра. На' Лиг . 1 изображена форма завесь' в отдельной трещине тонкотрещино ватых пород; на фиг.I - схема формирования эллиптических инъекционных завес в системе трещин при проходке горизонтальной горной выработки. На схемах обозначены контур 1 выработки, трещина 2 (Т, - Т + ) , скважина 3, контур 4 завесы в отдельной трещине, протяженность L закрепляемого участка к среднее раскрытие трещины S. З "1551808 А Способ осуществляют следующим обного раствора в трещинах по направразом. ~ * 0, L = --- , if = и , j = f ческом разрезе определяют место пересечения обводненного тонкотрещино-. где ц - полярный угол между линией ватого участка пород проводимой выпадения трещины и полярным радиусомработкой и ее положение по отношевектором контура завесы г (фиг.1): нию к кровле и почве этого участка, .р £ Для предотвращения прорыва подземных 1fl R., - -% 7v »—Т Г + R j lu к0 2 І'О - (лр ~KF>) cosoi c* вод и выхода инъекционного раствора ° «r y D в забой проходку выработки останавливают. Из забоя по оси выработки АР-$ п c> с помощью стандартного оборудования * г 2 С 0 + ()fp - ]fB) S1-cosoi Ч (например, бурового станка типа ^ СКБ-4) бурят скважину диаметром 76 _ &Р-£_ _ _ 93 мм до пересечения участка обводк^ 2С 0 с* ценных пород, подлежащих закрепле„" ^ где RК о ^ радиус распространения Vrt нию. В скважине проводят гидродинараствора вниз по падению мические исследования с целью опре- - п , 20 трещины, м: деления проницаемых интервалов мощ„ . Rifr-" радиус распространения ности и фильтрационных параметров *и г г раствора вверх по падению обводненного участка, величины расікрьітия трещин и трещинной пустот„ «„„,, * * її* «• - * і-*". ^ к „ . ' радиус распространения ,.• НОСТИ. , J4 На этом этапе работ расчетом опг ределяют, относятся ли обводненные F * породы к тонкотрещиноватым. Для этов го расчитывают о _ _^!£2 K f ( У - J*B) cosoC *р где ' ; " I динамическое напряжение сдвига раствора, Па. • Если среднее раскрытие трещин . о < O JJ, то интервал трещиноватых пород относится к тонкотрещиноватым и в этом случае инъекционный раствор после нагнетания в трещину удерживается в ней силами трения, а не стекает вниз по падению под действием . / л . 'Г ч '" силы тяжести ( ее < ---;. , . раствора вправо и влево от скважин по линии про„ . стирания плоскости тре,„„„„ , . ЩИНЫ, Mf ^® ' оКр - критическое раскрытие трещины, при котором силы трения раствора о стенки тре- 35 щины уравновешиваются с силой тяжести, м; Ур - удельный вес раствора, Н/м 3 ; flB- удельный вес воды, Н/м ; 40 at - угол между плоскостью трещины и вертикалью, град; to J U г ^р ^ Д о п у с т и м ь 1 Й п е р е п а д д а в л е _ н и " н а преодоление гидрав• • лических сопротивлений при течении инъекционного ра створа в трещинах, Hay R c * радиус скважины, м. • ^ а о с н о в е полученных данных рассчитывают объем инъекционного раствора, необходимый и достаточный для закрепления обводненного учатска, который равен г ^ ^ й Р 2 L га t V = ^ Д ^ а * где L - протяженность закрепляемого Участка подземной выработки, м; ш, - трещинная пустотность , закрепляемых парод, доли ед. Затем рассчитывают контролируемое давление нагнетания, посредством которого формируют завесу заданных параметров, и которое определяется выражением * . • д5 K 50 п Затем по данным гидродинамических Р ь ^ Рк н 55 исследовании и прочностным характеристикам инъекционного раствора определяют минимально иеобходмую величину радиуса распространения инъекцион- • . х D л. + 1 -г ( & ОиамРк К ^"ГБ^п— о „ ч LГпл. , *• L"tr\j , / u»r v ч^ v 5 '1551 давление нагнетания раствогде Р. ра в тонкотрещиноватые породы, Па; среднее раскрытие трещин,м; максимальное раскрытие трещин, м; об - угол наклона трещины к вертикали, град; гидростатическое давление * г подземных вод, Па; допустимая пластическая прочность инъекционного раствора, Па; « г в - приведенный радиус выработ- j ки (радиус окружности, в которую вписывается контур сечения подземной выработки), м: 20 R c - радиус скважины, м; 10 - динамическое напряжение сдвига инъекционного раствора, Па; , 19 - удельный вес раствора, Н/м ; 25 У & - удельный вес воды, Н/м . Затем после выполнения всех расчетов и подготовительных работ в скважине непосредственно перед обводненным участком устанавливают пакерующее устройство и с помощью зо стандартного оборудования, расположенного на -земной поверхности, по нагнетательному трубопроводу нагнетают расчетный объем инъекционного раствора. С помощью манометра конттролируют величину давления нагнетания, которая не должна быть меньше расчетного Р ч . Ф о р м у л а и з о о р е т е н и я 40 Способ закрепления тонкотрещиноватых обводненных пород при проведении подземных выработок, включающий ' бурение скважин, проведение в них гидродинамических исследований, оп4f ределение проницаемых интервалов, давления нагнетания и объема раствора для нагнетания и нагнетание в выявленные интервалы инъекционного раствора, при котором контролируют 50 давление нагнетания, о т л и ч а ю щ.и й с я тем, что,' с целью повышения надежности закрепления тонкотрещиноватых пород и сокращения расхода инъекционного раствора, контролируемую величину давления нагнетания 55 определяют по формуле Г ( % R) где cos Р 0 Макс p •О, давление нагнетания инъекционного раствора, Па; гидростатическое давление подземных вод, Па; угол наклона трещины к вертикали, град; максимальное раскрытие трещин, м; ' приведенный радиус вырабогки, м; радиус скважины, м; допустимая пластическая прочность инъекционного раствора, Па; динамическое напряжение сдвига инъекционного раствора, Па; удельная масса раствора, jfg- удельная масса, воды,Н/м а размеры коиутра распространения инъекционного раствора в трещинах определяют из выражений f C1 R,,0 радиус распространения раствора вниз по падению трещины, м; К-цл- ~ радиус распространения раствора вверх по падению трещины, м; RKr~ - радиус распространения 2 раствора вправо и влево от скважины по линии простирания плоскости трещины, м; ДР - допустимый перепад давлений на преодоление гид' • равлическлх сопротивлений при течении инъекционного раствора в трещинах, Па, при этом необходимый для закрепления пород объем V раствора определяют из выражения где 1551808 где L - протяженность закрепляемого участка подземной выработки, MJ 8 гпт - трещинная пустотность закрепляемых пород, доли ед. Фиг 2 Фиг 1 Редактор М.Бланар Составитель Б.Усаи-Подгорнов Техред Л.Олийнык Корректор В.Кабаций Заказ 312 Тираж 381 Подписное ВИНИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская п а б . , д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101