Способ упрочнения горных пород Советский патент 1987 года по МПК E21D11/00 

1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в работах, направленных на повышение устойчивости подземных сооружений и горных выработок.

Целью изобретения является повышение производительности труда и ка- .чества упрочнения горных пород. На фиг,1 изображена схема размещения расширяющегося и упрочняющего составов в скважине; на фиг,2 - модель для осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно известными мето

(например, реометрией) определяют объем трещинной пустотности масси который требуется укрепить. После чего определяют глубину скважины, предназначенной для осуществления способа

L 1 + I, + 1

3

де 1 - глубина укрепляемой зоны

30

горных породу

1 - длина части скважины за ч

границей укрепляемой зоны, объем которой равен объему трещин в укрепляемой зоне;

1 - первоначальная длина части скважины за границей укрепляемой зоны, в которой располагают расширяющийся состав, прирост объема которо-35 го равен объему трещин укрепляемого массива гор- . ных пород

20

5

1 3т 1 С -- }

г

где 3) - объем трещин укрепляемого массива, отн, ед,;

R - радиус зоны укрепления, см;

г - радиус скважины, см, Из выработки бурят скважины 1 длиной L, В призабойной части l скважины { за границей укрепляемой зоны 2 размещают расширяющийся состав 3 в оболочке 4, Оболочка может быть эластичной, способной растягиваться, или жесткой, в виде пенала с подвижной крышкой, выполняющей роль поршня. Расширяющийся состав 3 представляет собой, например, ,водо- песчано-цементную смесь с добавлени алюминиевой пудры или раствор расширяющегося цемента типа Bristar.

834022

Затем в скважину 1 подают упрочняющий состав 5, например 1ШУ-328 или 11ПУ-329. После этого скважину герметизируют в устье, HanpHi -sep, гермети- с затором ГТ-45 6; После выполнения перечисленных операций задавливание упрочняющего состава в трещины происходит под действием давления, создаваемого в скважине расширяющимся fO составом в подвижной оболочке, а твердение упрочняющего состава начинается при заполнении им всего объема трещин в укрепляемой зоне 2 при полностью расширившемся составе в

Пример. Для испытаний была изготовлена модель (рис.2) скважины в виде трубы 1 длиной 2 м, диаметром 56 мм из оргстекла, наглухо закрытой

с одной стороны пробкой 7, с вентилем 8 - с другой стороны. Радиус укрепляемой зоны R равен 0,25 м, глубина закрепляемой зоны 1, 1,0 м, относительный объем трещинной пустотности It 0,006. Тогда длина части скважины

1, за границей укрепляемой зоны, объем которой равен объему трещин, равна

т.2

12 J - 0,006:100

,25-25 ., . -578---278- - 1) 47 см.

Расширяющийся срстав 3 состоял из водопеснаноцементной смеси с добав-- лением алюминиевой пудры в соотношении компонентов В:П:Ц:А 1,5:3,1:0,5. Расширяющийся состав 3 в оболочке 4, в качестве которой использовали воз- душный резиновый шар, занимал часть трубы дпиной I, 52 см. Таким образом, общая длина скважины

5

0

5

L 1. + I,

1, 100 + 47 + 52 199 см.

В качестве упрочняющего использовали состав на основе карбамидоформальде- гидной смолы КФ-Ж с отвердителем - щавелевой кислотой и наполнителем - песком в соотношении Соответственно 1:1:0,04,

Объем трещин моделировался отрезком такой же трубы 9, наглухо закрытой с одной стороны и присоединенной к вентилю 8, Длина этой трубы 50 см.

В торце модели скважины размещали оболочку 4 с расширяющимся составом 3, затем оставшуюся часть трубы 1 заполняли упрочняющим составом 5 и

3

: акриипли вентилем 8, к которому посоединяли трубу 9, моделирующую объем трещин.

Состав в оболочке начинал расширяться через 10 мин после его при- готовления, т.е. его необходимо разместить в скважине в течение 10 мин. Заканчивалось расширение через 30 мин. При этом упрочняющий состав 5 выдавливался в модель 9 трещин. П Окончании расширения состав в оболоке начинал твердеть и через 60 мин после его приготовления представлял собой жесткий пористый цилиндр. Упрочняющий состав 5 заполнил модел 9 трещин, сжав находящийся в ней водух. Полное затвердевание упрочняющего состава наступило через 24 ч при этом он представлял собой упругий цилиндр.

Для того, чтобы разместить в скважине расширяющийся состав в оболочке (упрочняющий состав) и закрыт ее пробкой (герметизатором), т.е. провести работы, требующие наличия оборудования и трудозатрат, потребовалось 3 мин. На подготовленном участке нагнетание укрепляющего состава в происходит автоматически без участия человека.

Предложенный способ позволяет по сравнению с прототипом более качественно укрепить горные породы вокруг выработки, исключив применение анкеров, обеспечив их монолитность путем нагнетания в трещины упрочняющего состава, которьгй заполняет весь объем существующих в массиве трещин (при этом создается несущая конструкция из упрочненчьк горных пород). Кроме того, при медленном нагнетании упрочняющего состава в трещины исключается возможность выброса упрочняющего состава при обратном гидроударе,,при этом расширяющийся состав и его оболочка в течение всего времени расширения выполняют функцию (искусственного нагнетательного насоса, а по окончании увеличения их объема - функцию запорного устройства, обеспечивающего удержание в скважине созд-1нного давления до полного затвердевания контактов в трещигJO J5 0

0

5

нах. Кроме того, отпадает необходимость использования нагнетательного насосного парка для заполнения трещин массива упрочняющим составом. Выполнение призабойной части скважины за границей укрепляемой зоны объемом, равным объему расширяющегося состава, и заполнение растягивающейся (раздвигающейся) оболочки расширяющимся составом, количество которого обеспечит при его расширении увеличение (прирост) объема до предварительно определенного объема трещин в укрепляемом массиве горных пород, позволит укрепить наиболее нарушенную часть приконтурного массива горных пород путем заполнения упрочняющим составом всего объема трещин в этой зоне, что также повьш1ает степень упрочнения массива горных пород. Оставшийся в скважине упрочняющий состав представляет собой полимерный анкер сплошной конструкции, дополнительно скрепляющий массив по глубине зоны укрепления, Причем адгезионная способность анкера к горным породам повышена за счет связи затвердевшего упрочняющего состава в скважине и в трещинах массива. Полимерный анкер может быть армирован.

Формула изобретения

Способ упрочнения горных пород, включающий бурение скважин, нагнетания в них упрочняющего раствора, герметизацию скважин в устье и создание давления в скважине, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда и качества упрочнения горных пород, давление в скважине создают расширяйзщимся составом, размещенным в оболочке, которую устанавливают в призабойной зоне скважины до нагнетания в нее упрочняющего раствора за границей укрепляемой зоны горных пород, при этом прирост объема расширяющегося состава принимают равным объему трещин укрепляемого массива горных пород, а объем призабойной части скважины за границей укрепляемой зоны принимают равным объему расширившегося состава.

.::Ял1 : | ч -сг- -

уд -д

CfH/8.2

Составитель Л.Береэкина Редактор Л.Веселовская Техред И,Попович Корректор Е.Сирохман

7397/29

Тираж 455Подписное

ВНИИПИ 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

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить качество упрочнения горных пород и производительность труда. Предварительно определяют объем трещинной пустотности массива, который требуется укрепить. Затем бурят скважины 1 определенной длины. В призабойной части скважины 1 за границей укрепляемой зоны 2 размещают расширяющийся состав (РС) 3 в оболочке 4. Затем в скважину 1 подают упрочнякиций раствор и герметизируют ее устье. Под действием давления, создаваемого в скважине PC, происходит задавливание упрочняющего состава в трещины. Твердение упрочняющего состава начинается при заполнении им всего объема трещин в зоне 2 при полностью расширившемся PC в оболочке. Прирост объема PC принимают равным объему трещин укрепляемого массива. Объем призабойной части . скважины 1 за границей зоны 2 принимают равным объему PC, 2 ил. (Л tvd СХ) со IN9