Способ тампонажа горных выработок Советский патент 1987 года по МПК E21D11/38 

113

Изобретение относится к горному делу .и может быть использовано при строительстве капитальных горных выработок.

Цель изобретения - повышение эффективности и качества водотюдавле- ния и предотвращение выходов тампонажного раствора в горную выработку.

На фиг. 1 представлена общая схема формирования изоляционной завесы за пределами зоны влияния горно-проходческих работ вокруг шахтного ство ла5 на фиг. 2 схема внедрения изоляционной завесы Б зону влияния гор- но-проходческих работ,

На фиг, 1 и 2 обозначены тампонаж йая скважина 1, вертикальная горная выработка 2, зона 3 влияния горнопроходческих работ, изоляционная завеса 4j место 5 установки пакерующег устройства, канал 6 выхода тампонажного раствора5 требуемый профиль 7 изоляционной завесы.

Способ осуществляется в следующей последовательности.

Определяют величину зоны влияния горно-проходческих работ. Тампонаж- ная скважина 1 бурится за пределы зоны 3 влияния горно-проходческих работ, образовавшейся после проведения вертикальной горной выработки 2, Устанавливая пакерую щее устройство, нагнетанием тампонажного раствора формируют изоляционную завесу 4 (фиг. 1).

Совокупность сформированных изоляционных завес в необходимом количестве тампонажных скважин образует общую водонепроницаемую тампонажную завесу вокруг горной выработки, которая расположена за пределами зоны влияния горно-проходческих работ. Если место 5 установки пакерующего устройства определено неправильно и изоляционная завеса 4 внедряется в зону 3 влияния горно-проходческих работ с образованием канала 6 выхода тампонажного раствора,, необходимо произвести перестановку пакерующего устройства для обеспечения формирования изоляционной завесы требуемого профиля 7.

Первоначально устанавливают необходимую мощность изоляционной завесы BOKpfyr горной выработки 2 из условия обеспечивания устойчивости тампонажного раствора в трещинах против выдавливания его в выработку гидростаО2

тическим напором подземных вод по

уравнению

к 4,

(1)

где S - величина раскрытия водоносных трещин, Mj

R, - давление на контуре распространения тампонажного раствора, МПа,

- динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора, Ша. В соответствии с полученной величиной R подбирают оптимальный для конкретных гидрогеологических условий состав тампонажного раствора, прочностные параметры которого обеспечивают возможность формирования завесы 4 требуемой мощности при выбранной схеме расположения тампонажных скважин 1. Необходимое количество и глубину таких скважин и их пространственную ориентацию определяют графоаналитическим методом из условия надежного смыкания единичных завес за контуром зоны 3 влияния горнопроходческих работ (фиг. 1),

,Устанавливая по имеющейся горногеологической информации проходки ствола ориентировочные размеры зоны влияния горно-проходческих работ в горизонтальной плоскости, выбирают необходимое расстояние от устья скважины до места 5 установки паке- рующего устройства (фиг. 1).

Допустимое давление нагнетания тампонажного раствора определяют из выражения

РН (Р Ртр+АРпл Рт-Рг)

(2)

5

0

5

лР

гр

дР

ПА

л Р..

где Р - пластовое давление, МБа потери давления в колонне бурильных труб, МПа; потери давления в трещинах горных пород, MllaJ потери давления в манифольд- ной линии, MITaJ гидростатическое давление столба тампонажного раствора, МПа

коэффициент гидравлических сопротивлений в запорной арматуре.

Т Формирование изоляционной завесы начинают через скважину 1, ..вскрывшую максимальный водоприток, при этом

313

следят за процессом распространения тампонажного раствора с целью точного определения -развития зоны влияния горно-проходческих работ.

Если происходит вьгход тампонажного раствора в горную выработку или создается дополнительная нагрузка на постоянную крепь до достижения необходимого объема нагнетания в скважинуS, это означает, что формируемая изоляционная завеса 4 внедряется в зону 3 влияния горно-проходческих работ. В зтом случае необходимо скорректировать место установки паке- рующего устройства в скважине с учетом истинной мощности нарушенной зоны вокруг горной выработки, величину которой определяют из соотношения

R h.sin..j

где h - расстояние от устья скважи- п

ны до интервала нагнетания,

м;

«6 - угол наклона скважины, град; V - объем закачанного раствора;

мМ

М - мощность водоносного интервала, м ,

трещинная пустотность, м. Для предотвращения потерь изоляционного материала при его выходе в ствол поступают следующим образом. В момент выхода за счет изменения количественного соотношения компонентов тампонажного раствора резко изменяют его реологические и прочностные характеристики до величин, обеспечивающих его устойчивость к выдавливанию из образовавшегося канала 6 выхода под воздействием гидростатического напора подземных вод. При этом режим доставки тампонажного раствора с измененными параметрами в канал выхода задают в соответствии с кинетикой его структурообразо- вания 6

Это позволяет, во-первых, исключить потери ранее инъектированного изоляционного материала через не- уплоткенные стыки крепи5 во-вторьт, позволяет использовать тампонажную скважину 1, соединившуюся с каналом выхода для дальнейшего формирования требуемого профиля 7 изоляционной завесы 4,и наконец, обеспечивает возможность эффективно реагировать на любую горно-техническую ситуацию

468

,

„ .

20

25

30

g 40 45

10

в процессе ,тампонажных работ без усложнения их технологии.

После постановки тампонажной завесы в водоносном интервале под ее защитой производят укрепительнзпо во- доизляцию зоны влияния горно проходческих работ с целью разобщения вскрытых вьфаботкой горных пород и усиления несущей способности постоянной крепи. При этом используют там- понажный раствор повьш1енной прочнос- ты (без изменения типа компонентов, как бьшо описано). В этом случае достигают смыкания тампонажной завесы с постоянной крепью выработки, а образовавшаяся структура имеет трехслойную конструкцию с нарастающей прочностью слоев, что позволяет крепи эффективно воспринимать какие-либо проявления горного давления.

Формула изобретения

1 с Способ тампонажа горных выработок, включающий бурение скважин, нагнетание в них тампонажного раствора и создание изоляционной завесы, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности и качества водоподавления и предотвращения выходов тампонажного раствора в горную выработку, определяют величи- - ну зоны влияния горно-проходческих работ, создание изоляционной завесы производят за зоной влияния горнопроходческих работ, последовательно увеличивая при этом реологические и прочностные характеристики тампонажного раствора до пределов его прока- чиваемости.

2.- Способ по п 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем что радиус влияния Rg горно-проходческих работ определяют из соотношения

R h.sinot- - | --.-,

де h расстояние от устья скважины до интервала нагнетания,

м;

(. - угол наклона скважины, град;

V -- объем закачанного раствора, м

М - мощность водоносного интервала, м;

m - трещинная цустотность, м.

Фиг, 2

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при строительстве капитальных горных выработок (ГВ). Цель - повьшение эффективности и качества водоподавления и предотвращение выходов тампонажного раствора в ГВ. Определяют величину зоны 3 влияния горно-проходческих работ (ГПР). Тампонажные скважины 1 бурятся за пределы зоны 3 влияния ГПР. Нагнетанием в скважины тампонажного раствора формируют изоляционные завесы 4, последовательно увеличивая реологические и прочностные х-ки тампонажного раствора до пределов его прокачиваемости. Радиус R. влияния ГПР определяют из соотноше- ния Rg bv, sin fii - V/ff , где hp - расстояние от устья скважины до интервала нагнетания, м , ti - угол наклона скважины, град , V - объем закачанного раствора, , М - мощность водоносного интервала, Mj m - тре щинная пустотность, м. Совокупность сформированных изоляционных завес в необходимом количестве тампонажных скважин образует общую водонепроницаемую тампонажную завесу вокруг ГВ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл со 4; О5 00