Способ закрепления крупнотрещиноватых обводненных пород при проведении подземных горных выработок Советский патент 1987 года по МПК E21D11/00 E21D11/38 

Изобретение относится к горному делу, в частности к области шахтного строительства, и может быть использовано для подавления водопритоков и закрепления крупнотрещиноватых обводненных пород при строительстве шахт и других капитальных горных выработок.

Цель - сокращение расхода инъекционного- раствора.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

На плане горных работ и геологическом разрезе определяют место пересечения обводненного крупнотрещиноватого горизонта проходимой выработкой и ее положение по отношению к кровле и почве этого горизонта. Для предотвращения прорыва подземных вод и выхода инспекционного раствора в забой проходку выработки останавливают. Из забоя по оси выработки с помощью стандартного оборудования (например, бурового станка типа СКБ-4) бурят скважину диаметром 76-93 мм до пересечения участка крупнотрещиноватьгх обводненных пород подлежащих закреплению.

В скважине проводят расходометри- ческие исследования с целью определения мощности и фильтрационньпс параметров обводненноТлр участка, величины раскрытия трещин и трещинной пустотности. По данным расходометрии и прочностным характеристикам инъекционного раствора определяют минимально необходимзпо величину распространения инъекционного раствора в трещинах, котора я равна

оС 8мдкг Рк. 2ТРтТ

I- Г,

ь

де

oi..

коэффициент запаса прочности изоляционной завесы; максимальное раскрытие трещин обводненной зоны,м; Р( - гидростатическое давление

подземных вод. Па; допустимая пластическая прочность инъекционного раствора. Па;

Гц - радиус окружности, описывающей сечение подземной горной выработки в проходке, м.

На основе полученных Данных по редложенным формулам определяют

угол естественного откоса и рассчитывают объем инъекционного раствора, необходимей и достаточный для закрепления обводненного участка. В скважине непосредственно перед обводненным участком устанавливают паке- рующее устройство и с помощью стандартного оборудования, расположенного

на земной поверхности, нагнетают расчетный объем инъекционного раствора.

Инъекционный раствор, нагнетаемый через скважины в наклонные трещины

большого раскрытия, смещается по падению под действием сил тяжести. Сметающийся поток структурированного раствора, достигая водоупорный горизонт, при взаимодействии с ним и стенками трещины формирует устойчивую фигуру, которая в первом приближении представляет собой треугольную призму (фиг.1). Частицы раствора на свободной поверхности находятся

в состоянии предельного равновесия. Угол наклона, образуемый свободной поверхностью структурированной системы, является углом естественного откоса, который полностью характери-

зует устойчивую форму контура распространения раствора в трещине.

Объем инъекционного раствора, необходимый для закрепления трещин, определяется по урайнению (фиг.2 и 3).

1«Шт

(4)

40

где V - объем нагнетания инъекционраствора.

м

5

0

5

оС R 1 1 1%

М ного

угол естественного откоса; угол наклона трещины к вертикали;

минимально необходимая величина распространения инъекционного раствора в трещинах, м;

расстояние от центра укрепляемой выработки до кровли водоносного горизонта, м; протяженность закрепляемого участка подземной выработки, м;

трещинная пустотность закрепляемых пород; мощность водоносного горизонта, м.

Угол естественного откоса инъекционного раствора в трещинах определяется из выражения

Д |-агссо-з-.,-5--,

МЛКс

coso(

где f} - угол естественного откоса; Со - динамическое напряжение

сдвига раствора; J3p - плотность раствора; J3j - плотность воды; g - ускорение свободного падения;

(А - угол, образованный плоскос- тью трещины с вертикалью.

Формулаизобретения

1.Способ закрепления крупнотрещиноватых обводненных пород при проведении подземных горных выработок, включающий бурение скважин, проведение в них гидродинамических исследований, нагнетание в пробуренные скважины инъекционного раствора, о т - дичающий С я тем, что, с лью сокращения расхода инъекционного раствора, определяют геометрические параметры изоляционной завесы и угол естественного откоса, образуемы свободной поверхностью инъекционного раствора в трещинах, и определяют необходимьй объем инъекционного раствора из выражения

V

(J. + ЛJL-) 2у.

tg) cos cosd coso(

XL га

т

Редактор Н.Горват Заказ 6353/22

Составитель Л.Березкина Техред Л.Сердюкова

Тираж 453 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

0

5

5

где V - объем нагнетания инъекционного раствора,

Р - угол естественного откоса, граД; .

d - угол наклона трещин к вертикали, град;

R - минимально необходимая

величина распространения инъекционного раствора в трещинах, м;

1 - расстояние от центра укрепляемой выработки до кровли водоносного горизонта, м;

I - протяженность.закрепляемого участка подземной выработки, м;

пц. - трещинная пустотность закрепляемых пород, мм;

М - мощность водоносного горизонта, м.

2. Способ поп,1,.отлича ю- щ и и с я тем, что угол естественного откоса инъекционного раствора в треншнах определяют из выражения

2to

f .

0

5

2 .

Гл.

где to - динамическое напряжение

сдвига инъекционного раствора. Па; И - плотность инъекционного

раствора, кг/м ; j30 - плотность воды, кг/м 5 1 g ускорение силы тяжестнГ,

ArttT

м/с

L /MtT максимальное раскрытие трещин, мм.

Корректор А.Тяско Подписное

Изобретение относится к горному делу, в частности к шахтноьгу строительству, и м.б. использовано для подавления водопритоков. Цель изобретения - сокращение расхода инъекционного раствора. Из забоя по оси выработки бурят скважины до пересечения участка крупнотрещиноватых обводненных пород, подлежащих закреплению. В скважинах проводят гидродинамические и расходометрические исследования. По данным исследований определяют геометрические параметры изоляционной завесы и угол естественного откоса. Последний образуется свободной поверхностью инъекционного раствора в трещинах. Угол естестве«н6г0 откоса инъекционного раствора в трещинах и его объем определяют из выражений, приведенных в формуле изобретения. 1 3.п. ф-лы. W со 05 Ю 00 оо ас