Способ гидроизоляции шахтной крепи Советский патент 1988 года по МПК E21D1/12 

Изобретение относится к горному и подземному строительству и касается гидроизоляции горных выработок, проходимых в рыхлых водоносных грунтах (породах) под защитой создаваемого льдогрунтового (льдопородного) ограждения.

Цель изобретения - предотвращение повреждения крепи за счет снижения нагрузок, обеспечение сплошности гидроизоляционной оболочки и сокращение времени проведения гидроизоляционных работ.

На фиг. 1 изображена фаза бурения горизонтального ряда скважин и вымывание рыхлого грунта; на фиг. 2 - узел Т на фиг. 1; на фиг. 3 - фаза инъектирования раствора в кольцевую полость.

Способ осуществляют следующим образом.

На участке, где произведено оттаивание крепи 1 и контактного слоя льдогрунтового ограждения 2, сквозь крепь 1 последовательно бурят скважины 3 горизонтального ряда. В каждую скважину вводят трубку 4 с боковым отверстием (соплом) 5 на конце, расположенным так, что оно оказьша- ется в пределах оттаявшего слоя. Поэтому длина трубки 4 должна соответствовать толщине крепи 1 и создаваемой оболочки 6 в слое льдогрунтового ограждения 2. Для точной фиксации положения трубки 4 с отверстиями 5 можно пользоваться ограничителем 7. По трубке 4 нагнетают воду под давлением. Выбрасьшаемой из отверстия струей воды размывают оттаявший слой грунта и разрушенная порода (пульпа) удаляется по затрубному пространству 8 внутрь ствола. При этом трубке 4 придают возвратно-вращательное, вокруг ее осм, движение, что увеличивает радиус действия струй. Таким путем создают вокруг скважины на контакте с крепью полости 9, радиус которых зависит от скорости истечения воды из отверстий (от давления) и от степени связаности рыхлого грунта. Воду нйгнетают до появления пульпы из предыдущей скважины За, после чего переносят трубку в следующую скважину 36 и цикл вымывания повторяют.

Создава вокруг крепи 1 кольцевую полость определенной высоты И (фиг.З при сохранении целостности оставшегося льдогрунтового ограждения 10,

0

5

0

5

0

5

0

5

0

крепь 1 полностью освобождают от давления со стороны окружающего рыхлого массива.

Далее приступают к второму этапу гидроизоляции - нагнетанию тампонаж- ного раствора в созданную полость 9. Поскольку отсутствует гидростатический напор (благодаря защите оставше- гося льдогрунтового ограждения и наличию свободной полости 9), нагнетание раствора осуществляют при минимальном давлении 0,1-1 МПа, которое гораздо ниже горного давления.

Образование полостей 9 за крепью и тампонаж их раствором производят отдельными ярусами (рядами) скважин, перемещаясь в направлении сверху вниз, чтобы обеспечить сплошность создаваемой гидроизоляционной оболочки (фиг. 3).

Пример. Применение гfpeдлaгae- мого способа производят в стволе подземного рудника в интервале замороженных песков на глубине 415-444 м.

Подают в ствол подогретый воздух, оттаивают крепь и контактный слой льдогрунтового ограждения толщиной 0,4-0,5 м. Затем, начиная с кровли песков, сквозь крепь, до пересечения оттаявшего слоя, бурят ряды горизонтальных скважин диаметром 50 мм. В скважины последовательно вводят трубку диаметром 18 мм с боковым соплом на конце, к трубке подсоединен нагнетательный рукав насоса. Нагнетая насосом воду по трубке и придавая ей медленное вращение, выбрасываемой струей воды вымывают оттаявший песок, образуя за крепью полость. После чего трубку переносят в следующую скважину этого ряда и вымывают песок. Такую же операцию по вымыванию песка производят последовательно в следующих скважинах, формируя за крепью сплошную кольцевую полость. Образование полости от скважины происходит вверх и в боковых направлениях. Радиус образуемой полости и время ее образования зависят от скорости и производительности истечения водяной струи, а также от связности вымываемого грунта.

Смыкание соседних полостей опре- деляют по моменту появления пульпы из соседнего тампонажного отверстия. Завершение размывания массива определяют по моменту прекращения истечения из тампонажных отверстий пульпы и появления осветленной воды. Расстояние между скважинами 1 должно задаваться в пределах

,

где R - радиус вымывающего действия водяной струи,

В данном случае радиус действия водяной струи составляет ,8-1 м, а расстояние между скважинами 1 1 ,55 м

Ширина образуемой полости по радиусу ствола (толщина оболочки) зависит от величины погружения трубки в оттаявший слой и может регулироваться в определенных пределах, В данном случае ширина полости 0,15-0,2м

После образования полости вокруг крепи ствола по всему периметру приступают к нагнетанию тампонажного раствора в одну из скважин. Используют раствор состава цемент:вода 1:1 с добавкой жидкого стекла в количестве 20 л/м для ускорения схватывания и твердения раствора. Раствор готовят на поверхности и бадьями подают на подвесной полок, с которого производят гидроизоляционные работы и на котором установлены тампонажный насос с приемной емкостью. По мере появления раствора из соседних скважин (тюбинговых тампонажных отверстий) их закрывают пробками. Максимальное давление раствора при окончании нагнетания, когда прекращается растворопоглощение, что свидетельствует о полном заполнении полости, составляет 1,0 МПа,

Затем приступают к бурению HHwte- расположенного ряда скважин, через которые в описанном порядке производят вымывание песка и тампонаж кольцевой полости. Для обеспечения сплошности создаваемой противофильтраци- онной оболочки образование и тампо

наж кольцевых полостей производят в нисходящем порядке, поскольку формирование полости происходит интенсивно вверх и гарантируется вымывание песка до контакта с затвердевшим раствором вышерасположенного пояса оболочки ,

В описанном порядке производят гидроизоляцию крепи ствола по всей зоне келловейского песка, В таблице приведены полученные результаты работ.

Как видно по данным таблицы, способ гидроизоляции требует минимального давления при нагнетании раствора 1,0 МПа по сравнению с 8,0 МПа в известном способе.

Формула изобретения

1,Способ гидроизоляции шахтной крепи, включающий подачу в ствол,

сооруженный под защитой льдогрунтово- го ограждения, теплоносителя для оттаивания ограждения, бурение рядов горизонтальных скважин через крепь и нагнетание в них тампонажного раствора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сплошности гидроизоляционной оболочки и сокращения времени проведения гидроизоляционных работ, производят вымывание оттаявшего грунта за крепью водой, подачу которой осуществляют под давлением через скважины в крепи, для образования за крепью замкнутой кольцевой полости, в которую нагнетают тампонажный раствор, при этом ряды скважин для нагнетания тампонажного раствора бурят, перемещаясь параллельно продольной оси ствола в направлении сверху вниз,

2,Способ по п.1, отличающий с я тем, что льдогрунтовое ограждение оттаивают на 0,5-1 м.

Изобретение относится к горному и подземному строительству и касается гидроизоляции горных выработок, проходимых в рыхлых водоносных грунтах (породах) под защитой создаваемого льдогрунтового (льдопородного) огражения. Цель - обеспечение сплош у / ности гидроизоляционной оболочки и сокращение времени проведения гидроизоляционных работ. В ствол, сооруженный под защитой льдогрунтового ограждения, подают теплоноситель для оттаивания крепи 1 и контактного слоя льдопородного ограждения толщиной 0,5-1 м. Сквозь крепь 1 последовательно бурят скважины 3 горизонтального ряда. В каждую скважину 3 вводят трубку 4, по которой под давлением нагнетают воду и производят вымывание оттаявшего грунта. Трубке 4 придают возвратно-поступательное движение вокруг ее оси, что увеличивает радиус действия струй воды. Вокруг скважины 3 на контакте с крепью 1 создается замкнутая кольцевая полость 9, в которую нагнетают тампо- нажный раствор. Образование полостей 9 за крепью 1 и тампонаж их раствором производят отдельными рядами скважин, перемещаясь параллельно продольной оси ствола сверху вниз. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. ,9 ё (Л фиг I

Водоносный пласт песка

Келловейский

Глубина залегания

пласта, м415-444

Мощность пласта, м 29

Келловейский

419-447 28

3,34-4,8

Тампонаж кольцевых полостей, образуемых путем вымывания песка

Максимальное давление нагнетания раствора, МПа

Расход раствора.

То же, в пересчете на 1 м ствола, м

Затрата времени

на гидроизоляционные работы сут

в пересчете на 1 м ствола

Стоимость приготоления и нагнетани тампонажного раствора, тыс. руб.

То же в пересчете на 1 м ствола

Остаточный водо- приток по окончании гидроизоляционых работ, м /ч

Продолжение таблицы

3,3-4,8

Последующий тампонаж крепи после полного оттаивания льдопород- ного ограждения

8,0 1678

60

180

6,4

295

10,5

4,5

i

5Q

:

, о

... I- . I.

. 0.

i:.iUii Lfei::iiiH

... - .

ч. УЛ

, I lli

о .

„ о

о

/

, о «

« р о

/

5

в

о . о

(Pu2.2

1

. 0.

гЬк17