Способ изоляции вертикальных горных выработок от притоков подземных вод Советский патент 1987 года по МПК E21D11/38 

личина вскрытия водоносного пласта от стенки выработки; И - расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта на оси ствола, RCTS радиус горной выработкиi /ь- угол падения пород. При этом величина вскрытия определяется из следующего вьгра- жения: R , где с/- величина

1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении капитальных горных вьфабо- ток.

Цель изобретения - повьшение эффективности водоподавления, снижение трудоемкости и материальных затрат на его выполнение.

На чертеже изображена схема осу- ществления способа.

На чертеже обозначено: 1 - скважина экранирующей завесы; 2 - тампо- нажный раствор; 3 - экранирующая завеса; . 4 - наклонная тампонажная скважина, 5 - водоизоляционная завеса; 6 - вертикальная горная выработка.

Необходимую мощность изоляционной завесы определяют из условия обеспечения устойчивости тампонажного раст- вора в трещинах против выдавливания его в выработку гидростатическим напором подземных вод по уравнению

Rn

(/р.

(1)

где cf величина раскрытия водоносных

трещин;

гидростатический напор подземных ВОД;

i - динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора. Угол забурки наклонных тампонажных скважин d определяют из условия обеспечения вскрытия скважинами кровли водоносного горизонта на расстоянии R п от стенки выработки из соотношения

. ( arctg , (2)

Ho-(Rn- I CK6)tg/i

где Ир - расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта от ствола;

РГ, раскрытия водоносных треищн, гидростатический напор подземных вод; С- динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора.. Формирование водоизоляционной завесы 5 завершается после окончания бурения наклонных скважин. 2 з,п. ф-лы, 1 ил.

радиус горной вьфаботки;

/1- угол падения пород. Для наклонных тампонажных скважин их длина 1 определяется из вьфажения

Н Но± ()tgji М , скь .

COS ЫCOSWi|6)

(3)

где М - мощность водоносного горизонта;К - величина углубки скважины в

водоупорный слой (0,5-2 м) Длина скважин экранизирующей завесы определяется из выражения

l l сиа -ckB

cos

(4)

0

5

0

где -у - угол между направлением на- клонной скважины и скважины экранизирующей завесы.

Дпя обеспечения условия сохранности постоянной крепи от разрушения при нагнетании тампонажного раствора необходимо произвести расчет допустимого давления нагнетания с учетом определенного значения R.

Избыточное давление на крепь вертикальной выработки в период нагнетания тампонажного раствора на расстоянии R „ определяется из выражения

Р Р КС- ) ° 4

где Рд - пластовое давление подземных вод;

Q - расход нагнетания тампонажного раствора; 40 К вязкость воды;

К - коэффициент проницаемости

водоносного горизонта; М - мощность водоносного горизонта;

5

t время нагнетания-.

Ej- интегральная показательная функция;

(6)

с( ----

Л6

- Е - модуль Юнга пород водоносного

горизонтаj

л) - коэффициент Пуассона. Для расчета давления нагнетания, потребного.для формирования изоляционной завесы расчетной мощности и обеспечения сохранности постоянной крепи горной вьфаботки, необходимо обеспечить условие

цр

РН р р кр

Критическое давление на крепь

допустимое давление нагнетания тампонажного раствора.

Критическое давление нагнетания определяется из выражения

„, 3 Jb- , . (7)

4(1-) R

р.р

где Е - модуль Юнга (материала кре. пи);

- коэффициент Пуассона , h - толщина Kpemij R - радиус ствола в свету. Допустимое давление нагнетания тампонажного раствора определяется из вьфажения

РИ

(Р

К+ РГР+ РПЛ

+/)Рм - РГ), 8)

где

- РГ

л

пластовое давление потери давления в колонне бурильных труб; потери давления в трещинах горных породу

Нагнетание тампонажного раствора выполняется на всю мощность вскрытого водоносного горизонта посредством ус- 40 тановки пакера в кровле горизонта на расчетном расстоянии от вьфаботки ствола 6 или обрабатывается несколько зон водопроявлений в горизонте.

вскрытых скважиной, в последователь- потери давления в манифольд- g ности снизу - вверх. Вышеупомянутые ной линииiзоны водопроявлений определяются

гидростатическое давление по результатам бурения и выполнения

гидродинамических исследований в скважинах.

После завершения работ устья скважин ликвидируются цементным раствором, тампонажное оборудование демонтируется. Формула изобретения

1. Способ изоляции вертикальных горных вьфаботок от притоков подземных вод, включающий бурение нагнетательных радиально направленных горизонтальных скважин в стенки вьфаботстолба тампонажного раствора- - коэффициент гидравлических

сопротивлений в запорной ар- CQ

матуре.

окончательного выбора расстоя- необходимо проверить соответДля

НИЯ Рц

ствие расчетных величин условию Р

55

-ч Н

Производство работ по ликвидации водопритока в ствол начинается с оборудования временного полка или пере

го

й

а.

)

352067

становки под- ес}1ого проходческого полка на выбранную отметку. С поверхности до отметки полка по стволу про- с кладывается нагнетательный трубопро- вод из бурильных труб, которые крепятся жимками к канату лебедки.

Приготовление и нагнетание тампо- Hasftioro раствора осуществляется на 10 поверхности комплексом высокопроизводительного оборудования.

Работы в забое начинают с бурения нагнетательных горизонтально направленных скважин 1 экранирующей завесы. 15 Буровые работы выполняются с помощью бурильного станка.

После завершения бурения скважин первой группы производят поочередное нагнетание в них тампонажного раство- 20 ра 2 для создания экранирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонажной заходки.

Для герметизации скважин на различной глубине используют пакерующие 25 устройства, при этом отпадает необходимость в оборудовании скважин кондукторами.

На втором этапе бурят радиально направленные наклонные тампонажные 30 скважины 4, которые вскрывают водоносный горизонт на всю мощность на расчетном удалении от вьфаботки ствола.

Формирование водоизоляционной завесы 5 завершается после окончания бурения наклонных скважин 4.

Нагнетание тампонажного раствора выполняется на всю мощность вскрытого водоносного горизонта посредством ус- 40 тановки пакера в кровле горизонта на расчетном расстоянии от вьфаботки ствола 6 или обрабатывается несколько зон водопроявлений в горизонте.

35

55

51

ки и нагнетание в скважины тампонаж- ного раствора, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения эффективности водоподавления, снижения трудоемкости и материальных затрат на его выполнение, производят бурение дополнительных радиально направленных наклонных скважин, при этом первона шльно создают экранирующую горизонтальную завесу путем нагнетания тампонажного раствора в горизонтальные скважины, а затем осуществляют тампонаж водоносного горизонта через радиально направленные наклонные скважины.

2.Способ по П.1, отличающийся тем, что бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора

в них осуществляют с одной отметки установки бурового и нагнетательного оборудования.

3.Способ по П.1, отличающийся тем, что угол наклона скважин определяют из соотношения

Редактор Т. Лазоренко

Составитель Л. Березкина

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 5546/27Тираж 453 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

с/ arctg

HO +

(R + )tR/i

где d RHугол наклона скважин; величина вскрытия водоносного пласта от стенки выработкиj Нр- расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта на оси ствола: RCTB радиус горной вьфаботки

/J - угол падения пород, при этом величина вскрытия водоносного imacTa от стенки выработки определяется из выражения

R - Ji- , 7

где с/ - величина раскрытия водоносных трещин;

гидростатический напор подземных ВОД4

динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора.

к

/л

Изобретение относится к области горного дела, и м.б, использовано при сооружении капитальных горных выработок. Цель - повьшение эффективности водоподавления, снижение трудоемкости и материальных затрат на его выполнение. Бурят нагнетательные радиально направленные горизонтальные скважины 1. Б них поочередно нагнетают тампонажный раствор 2 для создания экра1|ирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонаж- ной заходки. Потом бурят дополнительные радиально направленные наклонные скважины 4. Они вскрывают водоносный горизонт на всю мощность, на расчетном удалении от выработки ствола. На всю мощность вскрытого водоносного горизонта через скважины 4 осуществляют нагнетание тампонажного раствора. Бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора осуществляют с одной отметки установки бурового и нагнетательного оборудования. Угол наклона скважины определяют из соотношения о arctgR : Н о+ (R п ) i-tg/s, где of - угол наклона, R/n - веJ; сл со СП IND О О