Спосіб ліквідації порушень кріплення вертикального стовбура, що споруджений в закарстованих обводнених породах

Реферат: Спосіб ліквідації порушень кріплення вертикального стовбура, що споруджений в закарстованих обводнених породах, містить цементацію порід навколо стовбура. Зміцнення масиву навколо UA 99916 C2 (12) UA 99916 C2 порушеного інтервалу стовбура виконують шляхом ін’єктування в цей інтервал через вертикальні свердловини, пробурені з денної поверхні на розрахованій відстані від стовбура, проектного обсягу зміцнювального складу. Тиск ін'єкції зміцнювального складу розраховують в залежності від динамічної напруженості зсуву зміцнювального складу, проектного радіуса поширення зміцнювального складу з свердловини та розкриття тріщин в гірничому масиві, витрату зміцнювального складу розраховують в залежності від прийманості порід навколо інтервалу порушеного кріплення стовбура та тиску ін'єкції зміцнювального складу. UA 99916 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі гірничої справи і спрямований на поліпшення технології ліквідації порушень кріплення вертикальних стовбурів калійних рудників, споруджених в обводнених закарстованих породах в сейсмонебезпечних районах. Часто порушення кріплення вертикальних стовбурів відбувається в деформівному масиві під діянням геомеханічного впливу, зв'язаному з сейсмічною активністю. Нерідко в деформівному масиві виникає викривлення окремих інтервалів вертикальних стовбурів і руйнування їх кріплення, що перешкоджає нормальній роботі рудничного підіймача. При скінченому або затухаючому процесі деформування масиву виконують повне перекріплення порушеного інтервалу стовбура, включаючи засипку порушеної або всієї нижчележачої частини стовбура котельним шлаком, повну заміну армування, деформованих розстрілів і провідників, скоб, монтаж опалубки, установлення арматури кілець тимчасового кріплення, анкерів, бетонування, зведення нового кріплення, заповнення порожнин в закріпленому масиві, зміцнення масиву цементними або полімерними складами, монтаж нового армування, виправлення профілю провідників, видавання на денну поверхню шлаку засипки і чищення зумпфа [Строительство стволов шахт и рудников : Справочник / Под ред. О.С. Докукина и Н.С. Болотских - М.: Недра, 1991. - С. 516]. Недоліки вищезазначеного способу полягають в необхідності засипки порушеної або всієї нижчележачої частини стовбура шлаком, з подальшим його видаванням на денну поверхню, в виконанні зміцнення масиву цементними або полімерними складами в підземних умовах із стовбура, ненадійності заповнення бетоном порожнин в закріпленому масиві ремонтованого стовбура. Найбільш близьким до пропонованого винаходу є «Спосіб ущільнення карстових порожнин» по патенту UA 11582 А1, публ. 23.11.1998, що передбачає буріння свердловин дo розкриття верхньої межі порожнини, укладку по них закладочного матеріалу шарами зі створенням між ними прошарків з тампонажного розчину, котрі подають в порожнини в режимі вільного наливу, з нагнітанням тампонажного розчину після заповнення порожнин, з подальшим розкриттям свердловинами нижчої межі карстової порожнини і здійснення додаткового нагнітання розчину під розрахованим тиском. Недоліки цього способу обумовлені малою адгезією шарів закладочного матеріалу, прошарків тампонажного розчину і вміщуючих закарстованих порід з-за подачі розчину в водоносні карстові порожнини калійного рудника в режимі вільного наливу, що не забезпечує створення єдиного міцного, водостійкого гірничого масиву та не запобігає подальшому створенню порожнин в закарстованих породах після ущільнення карстових порожнин згідно з вищезазначеним способом. В основу винаходу поставлена задача поліпшення технології ліквідації порушень кріплення вертикальних стовбурів калійних рудників, споруджених в обводнених закарстованих породах в сейсмонебезпечних районах шляхом випрямлення порушеного інтервалу кріплення стовбура за рахунок послідовного ін’єктування в прилягаючі до цього інтервалу породи розрахованого обсягу зміцнювального і водоізолювального складу [3] з проектним тиском і витратою через вертикально-спрямовані свердловини, пробурені з поверхні землі в три етапи навколо порушеного інтервалу кріплення стовбура. Запропонований спосіб ліквідації порушень кріплення вертикального стовбура, що споруджений в закарстованих обводнених породах, здійснюють в три етапи навколо порушеного інтервалу кріплення вищезазначеного стовбура. На першому етапі з боку інтервалу порушеного кріплення стовбура з денної поверхні бурять проектну кількість вертикально-спрямованих ін'єкційних свердловин на відстані двох діаметрів 2D цього стовбура, через котрі в вищевказаний інтервал ін'єктують розрахований обсяг зміцнювального і водоізолювального складу під тиском і витратою, що розраховуються з залежностей: P  20  r /  , Q  qP , де P - тиск ін'єкції, що забезпечує проектний радіус поширення зміцнювального складу з свердловини, м;  0 - динамічна напруженість зсуву зміцнювального складу, Па; R - проектний радіус поширення зміцнювального складу з свердловини, м;  - розкриття тріщин та порожнин в гірничому масиві, м; 3 Q - витрата зміцнювального складу, що ін’єктується в гірничий масив, м /годину; q - прийманість порід навколо інтервалу порушеного кріплення стовбура, м. 1 UA 99916 C2 При цьому обсяг ін'єктування зміцнювального і водоізолювального складу в закарстовані обводнені породи через свердловини, пробурені з поверхні землі навколо порушеного інтервалу кріплення стовбура, визначають з залежності: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 V    r 2  H  m , де V - обсяг ін'єктування складу в закарстовані породи навколо порушеного інтервалу кріплення стовбура, м;   3,14 - безрозмірна величина; r - радіус поширення складу навколо свердловини в породах, м; H - вишина порушеного інтервалу кріплення стовбура, м; m - порожність закарстованих порід, частки одиниці. На другому етапі бурять розраховану кількість вертикально-спрямованих ін'єкційних свердловин на відстані одного діаметра 1D від порушеного стовбура, і через ці свердловини нагнітають розрахований обсяг бентонітоцементного складу під проектним тиском і витратою для вирівнювання порушеного інтервалу кріплення стовбура. На третьому етапі ін'єкційні свердловини бурять на відстані 1 діаметра від порушеного 2 інтервалу стовбура, та через них нагнітають розрахований обсяг бентонітоцементного складу під проектним тиском і витратою для остаточного вирівнювання порушеного інтервалу кріплення стовбура. Пропонований спосіб ліквідації порушень кріплення вертикального стовбура, що споруджений в закарстованих обводнених породах, відрізняється від прототипу тим, що з метою забезпечення вирівнювання порушеного кріплення вертикального стовбура з мінімальними матеріальними та фінансовими витратами пропонується його вирівнювання через спрямоване ін’єктування бентонітоцементного розчину в породи, що вміщують порушений інтервал кріплення вертикального стовбура. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб ліквідації порушень кріплення вертикального стовбура, що споруджений в закарстованих обводнених породах і містить цементацію порід навколо стовбура, який відрізняється тим, що зміцнення масиву навколо порушеного інтервалу стовбура виконують шляхом ін’єктування в цей інтервал через вертикальні свердловини, пробурені з денної поверхні на розрахованій відстані від стовбура, проектного обсягу зміцнювального складу під таким тиском і витратою: P  20  r /  , Q  qP , де P - тиск ін'єкції зміцнювального складу, МПа;  0 - динамічна напруженість зсуву зміцнювального складу, Па; r - проектний радіус поширення зміцнювального складу зі свердловини, м;  - розкриття тріщин в гірничому масиві, м; 3 Q - витрата зміцнювального складу, що ін'єктують в гірничий масив, м /год.; q - прийманість порід навколо інтервалу порушеного кріплення стовбура, м. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що обсяг ін’єктування складу в закарстовані обводнені породи через свердловини, які пробурені з поверхні землі навколо порушеного інтервалу кріплення стовбура, визначають з залежності V    r 2  H  m , де V - обсяг ін’єктування складу в закарстовані породи навколо стовбура, м; =3,14 - безрозмірна величина; r - радіус поширення складу навколо свердловини в породах, м; Н - вишина порушеного інтервалу кріплення стовбура, м; m - порожність закарстованих порід, частки одиниці. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для ліквідації порушень кріплення стовбура використовують склад при співвідношенні компонентів (мас. %): глина бентонітова 4-5 цемент 30-35 силікат натрію 1-1,5 вода 58,5-65. 2 UA 99916 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3