Спосіб водоізоляції та зміцнення гірничого масиву при спорудженні гірничих виробок

Способ водонзоляции и укрепления горного массива при сооружении горных выработок, включающий бурение скважин, крепление их обсадными трубами, перфорацию труб и нагнегзние тампонажного раствора для тампонажа водоносных горизонтов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что после тампонажа водоносных горизонтов в зоне, сопутствующей трещиноватости над сооружаемой выработкой посредством гидроразрыва формируют искусственные трещины, в которые под давлением дополнительно нагнетают тампонажный раствор, а после структурирования раствора в них осуществляют натяг и последующее закрепление на поверхности обсадных колонн. Изобретение относится к горному делу и предназначено для водоизоляции и укрепления горного массива при сооружении горны х вы раб оток в с ло жн ы х горногеологических условиях при наличии неустойчивых горных пород. Известны различные специальные способы упрочнения неустойчивого горного массива: химический, замораживание [1]. Эти способы очень трудоемки, требуют больших материальных затрат и применяются при проведении выработок непосредственно в массиве неустойчивых пород (например, в плывунах). В обводненных трещиноватых горных породах применяют, в основном, цементацию [1]. Недостатком цементации является большой расход дорогого и дефицитного цемента. Наиболее близким к заявленному изобретению является способ тампонажа горных пород через скважины, пробуренные с поверхности [2]. Способ заключается в бурении скважин, закреплении их обсадными трубами, перфорации труб и последующим нагнетанием тампонажного раствора в укрепляемый массив. Однако при наличии в массиве над сооружаемой выработкой неустойчивых зон (плывунов), которые не поддаются ни цементации, ни тампонированию, массив оказывается слабоукрепленным и подвержен (21)4877560/SU (22)24.10.90 (24) 30.06.97 (46)30.06.97. Бюл, № З (56) 1. Трупак Н.Г. Специальные способы проведения горных выработок. М., "Недра", 1976. 2. Кипко Э.Я. и др. Комплексный метод тампонажа при строительстве шахт*. М„ "Недра", 1984, с. 114-115. (72) Кіпко Ернест Якович, Спічак Юрій Мико лайович, Полозов Юрій Аркадійович, Левчинський Григорій Семенович, ЛІтовченко Віктор Миколайович, Кіпко Олександр Ернестооич, Шляфер Володимир Лазарович С О 15767 проседанию, несмотря на создание вокруг выработки изоляционной завесы. При проседании массив оказывает повышенное давление на кровлю выработки, что впоследствии может привести к аварийной 5 "ситуации. Целью изобретения является повышение качества водоизоляции и обеспечение устойчивости кровли горной выработки. Поставленная цель достигается гем, что 10 горный массив над выработкой упрочняют посредством натяга и закрепления на поверхности обсадных колонн, для чего после тампонажа водоносных іоризонтов над горной выработкой, в зоне сопутствующей іре- 15 щиноратости путем гидроразрыва создают искусственные трещины, в которые иод давлением дополнительно нагнетают тампонажный раствор, а затем (после структурирования раствора) осуществляют 20 нэтяг и закрепление обсадных колонн. При этом гидроразрыв осуществляют вязкопластичным глиноцементным раствором пони женной плотности. На чертеже схематично показан геоло- 25 гимеский разрез укрепляемого массива, соответст вующий примгру конкретного исполнения. На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения: 1 - глина; 2 - плывун;3 - 30 песчаный сланец; 4 - проектный контур изоляционной завесы; 5 - водоносный горизонт; 6 укрепляемая зона сопутствующей трещиноватости в кровле выработки; 7 - полезное ископаемое (уголь), 8 - скважины. 35 Осуществляют способ и следующей последова тельное ги: - с поверхности бурят скважины 8 на глубину ниже сооружаемой выработки; - скважины 8 обсаживают обсадными 40 трубами до кропли сооружаемой выработки; -в зоне 6обсадные трубы перфорируют; - в зоне сопутствующей трещинооатости б путем нагнетания через пакер снизувверх тампонажного раствора создают 45 водоизоляционную тампонажную завесу 4 вокруг сооружаемой выработки; - в зоне 6 над выработкой с целью повы шения надежности водоизоляционной заве сы путем нагнетания глиноцементного 50 раствора низкой плотности осуществляют направленный гидроразрыв затампонированной зони сопутствующей трещиновато сти (зона влияния буровзрывных работ), в результате чего образуются искусственные 55 трещины* ~ в образовавшиеся искусственные трещины под давлением дополнительно нагнетают тампонажный раствор повышенной ь іитности, заполняя таким образом как и вновь образованные искусственные трещины, так и оставшиеся незаіампонированньїми тонкие трещины; - после структурирования раствора с по мощью наземных средств (например, буро вых лебедок) осуществляют натяг обсадных колонн и последующее их закрепление на поверхности; - после натяжения обсадных колонн в них нагнетают гамионажныи раствор, за полняя до отказа (ликвидационный тампо наж). Таким образом, обсадные колонны начинают "работать" как инъекционный напряженный анкер, в результате чего после проведения выработки кровля последней не проседаеі Примером конкретного осуществления способа является подоизоляция и упрочнение горного массива при проходке главного наклонного ствола шахты "Садкинская" в интервале 130,0- 190,0 м. С целью повышения несущей способности массива и предупреждения прорыва обводненного песка был проведен комплекс работ по укреплению массива, включающий следующие операции (см. чертеж): - бурение с поверхности тампонажиых скважин 8 в 3 ряда до кровли выработки; - крепление скважин обсадными труба ми 0 108 мм; - выполнение в скважинах комплекса геофизических и гидродинамических иссле дований с целью уточнения параметров тре щиноватости укрепляемого массива; - перфорацию іруб із интервале 6; - нагнетание расчетного (10,0-15,0 м3) количество глиноцементного раствора в каждую скважину: - разбуривание интервала тампониро вания в интервале G, направленный гидро разрыв глиноцементным тампонажним раствором плотностью 1230 кг/м3; - тампонаж искусственной трещиноватостп и тонких водопрооодящих трещи*1 вязкопластичным глиноцементным раствором плотностью 1280 уг/м3; - наїя! обсадных колонн с помощью бу ровой лебедки,закрепление на поверхности путем бетонирования устья; - ликвидационный тампонаж. Оставление в тампонажных скважинах и последующий натяг зацементированных до поверхности обсадных груб в качество скрепляющей арматуры (инъекционных напряженных анкеров) позволило упрочнить неустойчивым горный массив над сооружаемой выработкой и предотвратить проседание кровли выработки. 15767 Создание искусственной трещиноватости позволило вскрыть незатампонированные тонкие трещины и осуществля ть их дополнительный тампонаж в интервале гидроразрыва, что гарантирует надежную изоля- 5 Упорядник Замовлення 4200 цию водопроводящих трещин с размерами 0,15~0,2 мм и менее и позволит исключить прорывы воды из водоносного горизонта, залегающего непосредственно над породами кровли главного наклонного ствола. Техред М.Моргентал Коректор Н. Король Тираж Підписне Державне па тентне ві домство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101