Способ поддержания выработок основания блока Советский патент 1987 года по МПК E21D11/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при отработке рудных месторождений подземным способом в условиях больших глубин и повышенных сейсмических нагрузок от производства массовых взрывов и вторичного дробления руды.

Предлагаемое техническое решение может за счет упрочнения массива путем нагнетания в него скрепляюш.их составов обеспечить устойчивость выработок различ- ного назначения, пройденных в основании рудного блока, подверженного интенсивному заколообразованию и повышенному износу в связи с проявлениями горного давления, массовыми взрывами, вторичным дроблением руды и другими факторами.

Цель изобретения - повышение устойчивости выработок основания блока в условиях повышенного горного давления и влияния сейсмовзрывных нагрузок.

На фиг.1 изображен разрез А-А выра- боток основания блока при скреперной доставке с односторонним расположением выпускных воронок; на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.З - разрез В-В на фиг.1.

На фиг.1-3 обозначены инъекционные скважины 1; приконтурная нарушенная зона 2 на участках, примыкаюш,их к обнажению; приконтурная нарушенная зона 3 в окрестности охраняемой выработки; выпускная воронка 4; скреперный штрек 5; откаточный орт 6; горизонтальная часть выпускной воронки 7.

Способ осушествляется следуюшим образом.

Из охраняемых выработок (скреперный штрек 5, откаточный орт 6, горизонтальная часть выпускной воронки 7) бурятся инъекционные скважины 1, концы их выводятся в обнажение 4. При этом пересекаются приконтурные нарушенные зоны 2 и 3. Расстояние L между скважинами 1 выбирается из условия L 2R, где R - радиус распространения раствора по трещинам (R устанавливается при опытных нагнетаниях раствора). Нагнетанию растворов предшествует инструментальное определение параметров нарушенных зон. Для этих целей наиболее приемлемым и достаточно зарекомендовавшим себя в практике может служить способ реометрических измерений. На основании многолетних исследований закономерностей развития естественной и техногенной трещиноватости в приконтурной зоне горных выработок установлено, что с достаточной степенью надежности состояние нарушенности массива в приконтурной зоне характеризует обобшенный показатель «пло- ш,адь эквивалентного открытия треш,ин, определяемый из выражения:

f РН

t«-t« РК

5

0

гдеЗэкв - площадь эквивалентного открытия

трещин;

Сф - постоянная реометрической установки;

РН, РК-давление воздуха в реометрической установке в момент времени i« и 1к соответственно.

Экспериментальным путем установлено, что при .1 нарушенность приконтурной зоны незначительна и обнажение находится в устойчивом состоянии. При Зэке

3.1 возможно вывалообразование, эта стадия состояния приконтурного массива позволяет успешно нагнетать в массив скрепляющие растворы с вязкостью до 200 Мпа с. Таким образом, при первом обследовании инъекционных скважин возможен случай, когда часть из них не подвергается инъек- тированию ввиду устойчивого состояния приконтурного массива. По мере развития фронта очистной выемки, а также при выпуске руды, происходит раскрытие и образование новых трещин, это фиксируется реометричес- кими наблюдениями, и при достижении Зэкв определенного значения возникает необходимость в нагнетании раствора и упрочнения нарушенной зоны.

Упрочнение выполняется в следующей последовательности. Вначале упрочняют нарушенную зону, примыкающую к выходу скважин в обнажении 2, затем нарушенную зону, примыкающую к охраняемой выработке 3. Для этой цели инъектор последовательно размещают сначала в дальней, а затем в ближней нарушенной зоне и проводят участковое нагнетание раствором с повышенной вязкостью (более 150 МПа с). Постоянный расход раствора или величины давления в скважине свидетельствует о выходе раствора через трещины в зону обнажения, на- гентание при этом прекращается, а инъектор извлекается и размещается в следующей скважине и вновь проводится нагнетание. В такой последовательности герметизируются нарушенные зоны по всему контуру зоны обнажения и при последующем нагнетании раствора в массив (нагнетание Н очереди) не происходит его вытекание в зону обнажения, что приводит к его экономному расходованию. Кроме того, появляется возможным дальнейщее инъектирование проводить при высоких давлениях (порядка 200-250 атм). Нагнетание второй очереди, как и первой, ведется по участковой схеме в зажимном режиме. По мере изменения горно-геологической и горнотехнической обстановки периодически проводят контроль за состоянием приконтурного массива, и при необходимости производят повторные нагнетания. При отработке одного из блоков гор. -|- 470 м визуальным обсле- 5 дованием установлено, что ряд выработок оснований блоков разрушаются, в первую очередь это относится к смотровым ходкам и их сопряжениям с контрольно-вентиля0

5

0

5

0

Во второй очереди используют для нагнетаний раствор с вязкостью 50 МПа с. Нагнетания проводят до полного насыщения нарушенного массива, что определяется резким ростом давления при работающем оборудовании и отсутствием понижения на инъектируемом участке при отключении насосов. Выхода раствора на контуры целика при осуществлении второй стадии не отмечено. В процессе выпуска руды повторные рсоционным ортом, а также к целикам между воронками выпуска. Реометрические измерения в приконтурном массиве целика между воронками выпуска на стадии проходки смотрового ходка и воронок выпуска зафиксировали нарушенную зону с глубиной до 60 см и степенью ослабления открытыми трещинами Е5экв 0.1 мм. После разделки подсечки глубина нарушений достигала 0.8-1.0 м от контура целика при ЕЗэкв до

4.5 мм. Массовая отбойка руды вызывает 10 метрические наблюдения, проведенные в инъе увеличение нарущенной зоны до 1.6 м от кционных скважинах, выявили на отдельных обнажений при 25экв до 10.8 мм. При участках образование новых трещин вблизи этом на глубинах до 1,0 м отмечена воздухо- обнажений и незначительное раскрытие тре- проницаемость 5экв 2.7-2.85 мм. Таким щин, заполненных твердеющим раствором. образом, на начало выпуска руды коэффи- На некоторых участках 5экв достигает циент ослабления целика Ко достигал зна- 3.3 мм. Проведенное повторное нагнетание чения 0,5, при этих условиях бывал наибо- позволяет на этих участках обеспечить

устойчивость выработок оснований блока на весь период их эксплуатации.

Использование предлагаемого способа 2Q поддержания выработок основания блока обеспечит полное насыщение массива, вмещающего выработки основания блока скрепляющим раствором, возможность проведения последующих нагнетаний раствора в случае раскрытия или образоваия трещин под щего раствора проводится по схеме участ- 25 воздействием статических или динамических ковых нагнетаний в зажимном режиме. На- нагрузок, надежное поддержание выработок гнетания осуществляют в скважинах с максимальной глубиной 6 м, пробуренных из смотрового ходка. В первую очередь проводят нагнетания на участках вблизи обнажения целика с вороикой выпуска и подсечки на глубинах до 1 м. Используют раствор карлее вероятен

1Чо -т,

Ьц

где {н.з-глубина нарущенной зоны, м; hu - вертикальная мощность целика, м.

В связи с этим было принято рещение об упрочнении целика. Инъекция упрочняюоснования блока в течение всего срока их эксплуатации.

Формула изобретения

бамидиой смолы КФ-Ж и 20%-ный водный раствор хлорного железа при соотнощении компонентов 5:1 и вязкости 150 МПа с. Этот же раствор используют затем для упрочнения метровой зоны в кровле смотрового ходка (нижняя часть целика). Темп нагнетания раствора составляет 80-100 л/ч, давление нагнетания до 15.0 МПа, расход раствора 6.0-8.0 л на одно нагнетание.

35

Способ поддержания выработок основания блока, включающий бурение инъекционных скважин, определение зоны нарущеннос- ти пород, размещение в скважинах инъек- торов и упрочнение приконтурного массива путем нагнетания скрепляющего раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости выработок в условиях повышенного горного давления и влияния

После создания непроницаемой оболочки по40 сейсмовзрывных нагрузок, инъекционные

контуру осуществляют нагнетания на осталь-скважины бурят до обнажения, а нагнетание

ных участках нарущений. Темп нагнетанияскрепляющего раствора производят вначале

100110 л/ч, давление нагнетания 22.0-в приконтурные зоны и после схватывания

25.0 МПа, расход раствора 2-4 л на однораствора инъектируют массив по всей длине

нагнетание.скважин между приконтурными зонами.

Во второй очереди используют для нагнетаний раствор с вязкостью 50 МПа с. Нагнетания проводят до полного насыщения нарушенного массива, что определяется резким ростом давления при работающем оборудовании и отсутствием понижения на инъектируемом участке при отключении насосов. Выхода раствора на контуры целика при осуществлении второй стадии не отмечено. В процессе выпуска руды повторные рсометрические наблюдения, проведенные в инъе кционных скважинах, выявили на отдельных участках образование новых трещин вблизи обнажений и незначительное раскрытие тре- щин, заполненных твердеющим раствором. На некоторых участках 5экв достигает 3.3 мм. Проведенное повторное нагнетание позволяет на этих участках обеспечить

Использование предлагаемого способа поддержания выработок основания блока обеспечит полное насыщение массива, вмещающего выработки основания блока скрепляющим раствором, возможность проведения последующих нагнетаний раствора в случае раскрытия или образоваия трещин под воздействием статических или динамических нагрузок, надежное поддержание выработок

основания блока в течение всего срока их эксплуатации.

Формула изобретения

Использование предлагаемого способа поддержания выработок основания блока обеспечит полное насыщение массива, вмещающего выработки основания блока скрепляющим раствором, возможность проведения последующих нагнетаний раствора в случае раскрытия или образоваия трещин под воздействием статических или динамических нагрузок, надежное поддержание выработок

Способ поддержания выработок основания блока, включающий бурение инъекционных скважин, определение зоны нарущеннос- ти пород, размещение в скважинах инъек- торов и упрочнение приконтурного массива путем нагнетания скрепляющего раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости выработок в условиях повышенного горного давления и влияния

сейсмовзрывных нагрузок, инъекционные

А-Л

Фиг.2

Ч/

f.

1 / К

/, ll /I/ 1

/ 1 i г1 I 1/ 1 1

7

Фиг.:5

Изобретение относится к горной промышленности и М. б. использовано при отработке месторождений подземным способом в условиях больших глубин и повышенных сейсмических нагрузок от производства массовых взрывов. Цель изобретения - повышение устойчивости выработок основания блока в условнях повышенного горного давления и влияния сейсмовзрывных нагрузок. Из охраняемых выработок бурят инъекционные скважины 1, концы которых выводятся в обнажение. Определяют зоны нарушен- ности пород в приконтурной зоне по формуле 5экв Сф : (1к - t«) „ (Рн : Р), где 5экв - плош1адь эквивалентного открытия трещин; Сф - постоянная реометричес- кая установка; Ри, Рк - давление воздуха в реометрической установке в момент времени 1н и момент if. соответственно. Раз- меш.ают в скважине инъектора, сначала в дальней, а затем в ближней нарушенной зоне. Упрочняют приконтурный массив путем нагнетания скрепляющего раствора, вначале в приконтурные зоны, а затем, после схватывания раствора, инъектируют массив по всей длине скважин между прикон- турными зонами. По мере изменения горногеологической и горнотехнической обстановки периодически проводят контроль за состоянием приконтурного массива. При необходимости проводят повторные нагнетания. 3 ил. (Л Is;) ;о оо СХ) 00 ел