СПОСОБ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ Российский патент 2025 года по МПК E21D11/38 E21F17/103 E21C41/20 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке месторождений, например, калийных солей для гидроизоляции затопленных участков и обводненных горных выработок.

Известно устройство для подземных шахтных хранилищ, например, газа или жидкостей, хранящихся под избыточным давлением, включающее гидравлический затвор, расположенный по периметру бетонной стенки хранилища, в котором находится изолирующая жидкость, которой не дают расслаиваться за счет постоянного перемешивания при помощи насоса. Постоянный контурный гидрозатвор в породе создается за счет циркуляции герметизирующей жидкости под давлением (А.с. SU 305109 A1, 04.06.1971, МПК B65G5/00, Бюл. №18).

Недостатком данного устройства является то, что для качественной гидроизоляции микротрещин в местах контакта бетонного тела перемычки с породой требуется постоянное перемешивание герметизирующей жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ герметизации штреков в растворимых горных породах, включающий возведение бетонных перемычек, заполнение пространства между ними буферной жидкостью, поддержание давления буферной жидкости на вмещающие породы больше, чем поступающий рассол на перемычку, при помощи трубки, блока управления, вентиля, насоса и датчиков давления (DD 135103 A1, 11.04.1979, МПК E21D11/38).

Недостатком данного способа является необходимость нанесения дополнительного герметичного слоя на поверхность бетонной перемычки, контактирующей с вмещающими породами. В указанном в патенте способе герметичную функцию обеспечивают применением буферной среды, регулируемой и удерживаемой перемычкой гидроизоляционного сооружения со стороны водопритока, но объем буферной среды всегда остается постоянным и не имеет возможности пополнения. Также к недостаткам способа относится отсутствие вруба в межперемычном пространстве, вследствие чего между краевыми частями врубов перемычек формируется кратчайший путь для беспрепятственного перетока рассола по вмещающим породам.

Технический результат данного изобретения заключается в повышении надежности гидроизоляции горной выработки, увеличении срока службы гидроизоляционного сооружения, а также обеспечении безопасных условий труда персонала, обслуживающего его, за счет тампонажа вмещающих пород, контактирующих с гидроизоляционным сооружением, который осуществляется в автономном режиме с помощью системы долгосрочного поддержания давления жидкости герметичного сегмента гидроизоляционного сооружения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид гидроизоляционного сооружения.

На чертеже обозначено: 1 - горная выработка; 2 - бетонная перемычка; 3 - межперемычное пространство (герметичный сегмент гидроизоляционного сооружения); 4 - подводящая трубка; 5 - рукав высокого давления; 6 - газовые баллоны; 7 - манометры; 8 - запорная арматура; 9 - границы тампонажа.

Способ осуществляется следующим образом.

В гидроизолируемой горной выработке 1 проходят три вруба, два из которых проходят под бетонные перемычки 2, а третий в пространстве между ними. Вруб, пройденный в межперемычном пространстве, больше по высоте, чем врубы, пройденные под перемычки.

После возведения бетонных перемычек 2 в межперемычное пространство 3 через подводящую трубку 4 подают вязкую однородную жидкость, например тампонажный материал: раствор полиакриламида, битума или акрилатный гель. Бетонные перемычки 2 выполняют роль упоров, а межперемычное пространство 3, заполненное однородной вязкой жидкостью, - роль герметичного сегмента гидроизоляционного сооружения.

Часть подаваемой в межперемычное пространство 3 однородной вязкой жидкости заполняет трещины (тампонаж вмещающих пород), которые образовались во вмещающих породах на момент ввода гидроизоляционного сооружения в эксплуатацию, производя их гидроизоляцию на контакте «бетонная перемычка-вмещающие породы». После того, как межперемычное пространство 3 полностью будет заполнено и в нем установится постоянное давление жидкости на вмещающие породы, превышающее давление ожидаемого притока рассола или воды на гидроизоляционное сооружение, подача жидкости в межперемычное пространство прекращается. Герметичный сегмент гидроизоляционного сооружения больше по высоте, чем бетонные перемычки, что обеспечивает более надежную защиту от перетока рассола по трещинам вмещающих пород на границе «бетонная перемычка-вмещающие породы».

Давление жидкости в межперемычном пространстве 3 поддерживается постоянным автономно при помощи подводящей трубки 4, рукава высокого давления 5 и газовых баллонов 6, которые соединены между собой и образуют систему долгосрочного поддержания давления. Система поддержания давления комплектуется манометрами 7 и запорной арматурой 8 для контроля гидроизоляционных свойств гидроизоляционного сооружения на момент его строительства.

Материалы для изготовления рукава высокого давления 5 и подводящей трубки 4 должны выдерживать давление, превышающее ожидаемое гидростатическое давление рассола на гидроизоляционное сооружение. Рукав высокого давления 5 для удобства свернут в бухту и выполняет роль аккумулятора жидкости. Его полностью заполняют вязкой однородной жидкостью, которую подают в межперемычное пространство 3.

Объем жидкости, размещаемый в рукаве высокого давления 5, необходимо принимать с запасом, превышающим объем порового пространства вмещающих пород на расстоянии от гидроизоляционного сооружения, превышающем зону влияния горной выработки, до предполагаемых границ тампонажа 9.

Объем жидкости в рукаве высокого давления V_г2, м³, необходимый для длительного поддержания давления, определяют по формуле:

где Р₁ - начальное давление газа в баллонах при заполненном жидкостью рукаве, атм;

V₁ - объем баллонов при заполненном жидкостью рукаве, м³;

Р₂ - конечное давление газа в баллонах при пустом рукаве, атм;

V₂ - объем баллонов при пустом рукаве, м³;

Р_г1 - начальное давление газа в линии подачи газа при заполненном жидкостью рукаве, атм;

V_г1 - объем линии подачи газа при заполненном жидкостью рукаве, м³;

Р_г2 - конечное давление газа в линии подачи газа при пустом рукаве, атм.

Система поддержания давления работает следующим образом.

После начала действия на гидроизоляционное сооружение гидростатического давления рассола или воды Р_гидр, поступающего в горную выработку 1, возможно образование новых трещин во вмещающих породах и на контакте «бетонная перемычка-вмещающие породы» на протяжении всего срока службы гидроизоляционного сооружения. Система поддержания давления в этом случае работает автономно, реагируя на образование новых трещин, следующим образом: жидкость, находящаяся в межперемычном пространстве 3, начинает заполнять вновь образующиеся трещины, тампонируя вмещающие породы, соответственно, количество жидкости в межперемычном пространстве уменьшается, а давление жидкости падает, после чего под действием давления газа в баллонах 6 в межперемычное пространство 3 через подводящую трубку 4 начинает поступать жидкость с рукава высокого давления 5 до того момента, пока все трещины во вмещающих породах будут затампонированы, а межперемычное пространство 3 полностью будет заполнено жидкостью, и в нем установится постоянное давление жидкости на вмещающие породы, превышающее давление рассола или воды на гидроизоляционное сооружение.

Применение данного способа с системой долгосрочного поддержания давления предупреждает растворение стенок выработки и возможность проникновения рассола по трещинам вмещающих пород, контактирующих с гидроизоляционным сооружением и на границе «бетонная перемычка-вмещающие породы», тампонируя их в автономном режиме, и, следовательно, позволяет повысить надежность гидроизоляционного сооружения и продлить срок его службы.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке месторождений, например, калийных солей для гидроизоляции затопленных участков и обводненных горных выработок. Способ гидроизоляции горной выработки включает возведение бетонных перемычек в пройденных врубах горной выработки с образованием межперемычного пространства, заполнение межперемычного пространства однородной вязкой жидкостью через подводящую трубку, поддержание постоянного давления однородной вязкой жидкости на вмещающие породы горной выработки, превышающего давление ожидаемого притока воды или рассола на гидроизоляционное сооружение. В гидроизолируемой горной выработке проходят дополнительный вруб для межперемычного пространства высотой, превышающей высоту врубов для бетонных перемычек, заполнение межперемычного пространства производят одновременно с гидроизоляцией контакта бетонных перемычек и вмещающих пород до установления постоянного давления однородной вязкой жидкости на вмещающие породы горной выработки, а поддержание постоянного давления этой жидкости осуществляют автономно при помощи подводящей трубки, рукава высокого давления, заполненного вязкой однородной жидкостью, и газовых баллонов, которые соединены между собой и образуют систему долгосрочного поддержания давления. Объем жидкости в рукаве, необходимый для длительного поддержания давления, рассчитывают по формуле. Техническим результатом является повышение надежности гидроизоляции горной выработки, увеличение срока службы гидроизоляционного сооружения, а также обеспечение безопасных условий труда персонала, обслуживающего его. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ гидроизоляции горной выработки, включающий возведение бетонных перемычек в пройденных врубах горной выработки с образованием межперемычного пространства, заполнение межперемычного пространства однородной вязкой жидкостью через подводящую трубку, поддержание постоянного давления однородной вязкой жидкости на вмещающие породы горной выработки, превышающего давление ожидаемого притока воды или рассола на гидроизоляционное сооружение, отличающийся тем, что в гидроизолируемой горной выработке проходят дополнительный вруб для межперемычного пространства высотой, превышающей высоту врубов для бетонных перемычек, заполнение межперемычного пространства производят одновременно с гидроизоляцией контакта бетонных перемычек и вмещающих пород до установления постоянного давления однородной вязкой жидкости на вмещающие породы горной выработки, а поддержание постоянного давления этой жидкости осуществляют автономно при помощи подводящей трубки, рукава высокого давления, заполненного вязкой однородной жидкостью, и газовых баллонов, которые соединены между собой и образуют систему долгосрочного поддержания давления, при этом объем жидкости в рукаве, необходимый для длительного поддержания давления, рассчитывают по формуле:

где P₁ - начальное давление газа в баллонах при заполненном жидкостью рукаве, атм;

V₁ - объем баллонов при заполненном жидкостью рукаве, м³;

Р₂ - конечное давление газа в баллонах при пустом рукаве, атм;

V₂ - объем баллонов при пустом рукаве, м³;

Р_г1 - начальное давление газа в линии подачи газа при заполненном жидкостью рукаве, атм;

V_г1 - объем линии подачи газа при заполненном жидкостью рукаве, м³;

Р_г2 - конечное давление газа в линии подачи газа при пустом рукаве, атм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при возникновении трещин во вмещающих породах, контактирующих с гидроизоляционным сооружением, и падении давления жидкости в межперемычном пространстве автономно производят тампонаж вмещающих пород и дозаполнение межперемычного пространства жидкостью посредством рукава высокого давления до установления постоянного давления жидкости в межперемычном пространстве на вмещающие породы, превышающего давление воды или рассола на гидроизоляционное сооружение.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рукав высокого давления свернут в бухту.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вязкой жидкости используют тампонажный материал: раствор полиакриламида, битума или акрилатного геля.