Способ перекрытия полых подземных образований и систем ходов с протекающей с большой скоростью водой Советский патент 1989 года по МПК E21D11/38 

Изобретение относится к горному делу и используется при перекрытии текущей воды в подземных натуральных и искусственных полых образованиях или системах протоков (ходов).

31501

Целью изобретения является повышение надежности перекрытия подземных полых образований в недоступных для человека местах от воды, протека ющей с большой скоростью.

На фиг. 1 - 5 показаны этапы осуществления способа, когда скважины пробурены с поверхности земли; на фиг. 6 и 7 - схема осуществления спо соба при горизонтальном направлении потока воды; на фиг. 8 и 9 - схема осуществления способа с применением буровзрывных работ; на фиг. 10 и 11- схема осуществления способа с об- работкой пород различными методами.

Способ осуществляют следующим образом.

В подземном полом образовании 1 после определения известным способом его положения с поверхности 2 земли бурят оборудованные обсадными трубами для отвода воды скважины 3 в водо подводящую зону А. Продольная ось водоотводящих скважин 3 примерно совпадает с направлением потока воды Положение багимаков колонны обсадных труб в оборудованных ими водоотводящих скважин 3 над подошвой полого образования 1 регулируется так, чтобы вода водоподводящей зоны могла свободно течь в трубу. В водоотводящей зоне 5 полого образования 1 в трубах водоотводящих скважин 3 выполняют путем перфорации отверстия 6 для от- вода воды.

После бурения, скважин 7 для укладки закладочного материала и инъекционных скважин 8 через скважины 7 начинают укладку подобранного по со- ответствующим размерам фракций, целесообразнее всего смешанного с водой заполняющего материала. В зонах А и 5 создается зона малого гидравлического сопротивления из крупно- кусковых материалов. Выбранная для перекрытия лежащая между ними зона заполняется мелкозернистым наполняющим материалом с большим гидравлическим сопротивлением с целью последующей инъекции.

В водоотводящих скважинах 3 известным способом и известным оборудованием между зоной А входа воды и зоной 5 вытека11ия воды измеряют количество протекающей воды. Если заполнение объема успешное, скважины 7 заполняют с укрепляющей суспензией, например цементным тестом. За

j

0

0

5

тем через скважины 8 цементное тесто вводится в объем для заполняющего материала 9 и создается водопе- рекрывающая зона 10.

Заполнение инъекционных скважин 8 проводится снизу вверх непрерывно. Бьшает необходимо применять известную селективную инъекцию по отдельным участкам или зонам, причем обсадную трубу скважин 8 для инъекции перфорируют по участкам и инъекциру- емый участок охватьгоают двумя паке- рами.

Затем производится перекрытие снабженных обсадными трубами водоот- водящих скважин 3, если водоперекры- вающая зона 10 уже достаточно затвердела и проведенные в водоотводящих скважинах 3 измерения потока воды показывают, что над водоперекры- вающей зоной 10 нет более потока воды либо поток продолжается, но поступление воды не превышает допустимые нормы. В противном случае должна проводиться дальнейшая инъекция скрепляющих растворов, при необходимости с прокладкой новых скважин 8

для инъекции.

I

После проведения измерений водо- отводящие скважины 3 временно перекрывают пакерами. 11, которые можно размещать с помощью полых рычажных механизмов 12. После этого проводят контроль эффективности перекрытия. При положительном результате контроля посредством рычажных механизмов 12 все отводящие скважины 3 заполня- ют скрепляющим материалом, например цементными пробками 13. При больших потоках воды требуется большой расход уплотнительного материала и создание вокруг полого образования водоперекрывающей наружной зоны 1А.

Рассмотрим случай, когда водный поток направлен горизонтально и через водные протоки 15 и сброс 16 затоплены ниже расположенные горные выработки 17. Для прокладки водоотводящей скважины 3 может быть использована только выше расположенная еще не затопленная водой горная вьфабот- ка 18 .Из выработки 18 под защитой про- вентера 19 прокладывают водоотводящую скважину 3,продольная ось которой примерно соответствует направлению движения воды в подлежащей перекрытию

подземной зоне (полом образованием 1 Далее прокладывают скважины 7 для закладки материала и скважины 8 для инъекции, которые используют анало- гично описанному вьнпе..

Когда показатели системы водных протоков неудовлетворительны, в качестве заполняющего объем материала может применяться не только вводи- мый через скважины уплотняющий материал, но и отделяемые от горной породы куски в качестве уплотнительно- го, заполняющего и закладочного материала.

Если подлежащая перекрытию подземная система протоков (полое образование) имеет неправильные контуры, т.е. состоит из пещерообразных проходов в породе, и определение ее поло- жения затруднено, ее форму меняют с применением буровзрывных работ.

С поверхности 2 земли выполняют йурфы 20 и в них известным способом 25 закладывают взрывные заряды 21 в не- обходимом количестве. Заряды или шпуры снабжают соответствующим уплотнением. На месте полого образования 1 неизвестного контура и протяженное- зо массиве, заполняют кусковатым материа ти после взрывных работ образуются лом пород и одновременно текущую воду измельченные горные породы и частич- - отводят через водоотводные скважины и но заполненная материалом 9 не затоп- затем через скважины с наполнителем.

1. Способ перекрытия полых подземных образований и систем ходов с протекающей с большой скоростью водой, включающий бурение открытых для входа и выхода воды скважин, отвод воды из одной из них и нагнетание скрепляющих растворов в остальные для формирования запорной для воды зоны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности перекрытия полых подземных образований путем перекрытия их- в труднодоступньк местах, по меньшей мере одну скважину, предназначенную для отвода воды, продольная ось которой совпадает с потоком воды, оснащают открытой с обеих сторон обсадной трубой, при этом перед нагнетанием в скважины скрепляющих растворов полости, находящиеся в породном

ленная водой пещера, в которой вначале прокладывают водоотводяпще скважины 3, а затем скважины 7 для заклаД ки заполняющего материала. В промежуточные пространства, выемки и трещины между взорванными кусками горной породы, а также в оставшиеся полые пространства засьтают мелкий зернистый материал. Далее выполняют операции, аналогичные вьшеописанным.

Если в предназначенном для пе- рекрытия воды пространстве (полом об- разовании 1) в зонах 4 и 5 свойства изменены и в водоотводящей скважине 3 не обеспечен непосредственный гидравлический контакт с низким сопротивлением, посредством пакерной инъекционной трубы 21 с инъецируемой жидкостью 22 известным способом с использованием известных средств посредством послойной обработки по Фраку обеспечивается заданное соединение 23 с малым сопротивлением вначале в зоне 4, а затем в зоне 5.

Предлагае л п1| способ - даже при изменениях естественных соотношений в

массиве, заполняют кусковатым материа лом пород и одновременно текущую воду отводят через водоотводные скважины и затем через скважины с наполнителем.

условиях быстро текущей воды обеспечивает надежное перекрытие. Способ н требует затопления водой шахтных выработок и/или других подземных полых образований с целью надежного их перекрытия в стоячей воде.

Формула изобретения

1. Способ перекрытия полых подземных образований и систем ходов с протекающей с большой скоростью водой, включающий бурение открытых для входа и выхода воды скважин, отвод воды из одной из них и нагнетание скрепляющих растворов в остальные для формирования запорной для воды зоны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности перекрытия полых подземных образований путем перекрытия их- в труднодоступньк местах, по меньшей мере одну скважину, предназначенную для отвода воды, продольная ось которой совпадает с потоком воды, оснащают открытой с обеих сторон обсадной трубой, при этом перед нагнетанием в скважины скрепляющих растворов полости, находящиеся в породном

40

g

которые располагают проходящими через созданную запорную для воды зону, nocoje формирования которой скважины окончательно перекрывают.

2,Способ по п. 1, отлича ю- щ и и с я тем, что скважины для отвода воды, введения заполняющего объем полостей кусковатого материала пород и нагнетания скрепляющих растворов бурят с поверхности земли.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скважины для отвода воды бурят под землей из гор- ньпх выработок, а скважины для заполнения кусковатым материалом пород бурят с поверхности земли.

50

55

4.Способ по пп. 1-3, о т л и- чающийся тем, что предварительно контур и протяженность полого образования или системы ходов изменяют, или модифицируют, посредством взрывов, проведенных с помощью выполненных скважин.

5.Способ по пп. 1-3 или 4, о т- личающийся тем, что для

заполнения полостей в породном массиве используют измельченную посредством взрывов окружающую горную породу .

6, Способ по пп.1-3, о т л и - чающийся тем, что в скважинах для отвода воды на входе воды HhH выходе воды для повышения пропускной способности пород, окружающие горные породы обрабатывают гидравлическим методом, или кислотой, или измельчают посредством взрывов

2

породы, или комбинацией этих методов .

7.Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийся тем, что интенсивность протекания воды в скважинах для отвода воды усиливают насосами путем создания в подлежащем перекрытию полом образовании неподвижного состояния воды.

8.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что воду отводят в соединенную с местом отвода воды горную выработку.

Изобретение относится к горному делу и используется при перекрытии текущей воды в подземных натуральных и искусственных полых образованиях /ПО/ или системах протоков /ходов/. Цель - повышение надежности перекрытия подземных ПО в недоступных для человека местах от воды, протекающей с большой скоростью. Способ осуществляют следующим образом. После определения местоположения ПО с поверхности земли в него бурят скважины /С/. По меньшей мере одну С, предназначенную для отвода воды, продольная ось которой совпадает с потоком воды, оснащают открытой с обеих сторон обсадной трубой. Другие С предназначены для нагнетания скрепляющих растворов для формирования запорной для воды зоны. Перед нагнетанием в С скрепляющих растворов полости, находящиеся в породном массиве, заполняют кусковатым материалом пород. В качестве последнего используют измельченную посредством взрывов окружающую горную породу. Одновременно текущую воду отводят через водоотводные С. Интенсивность протекания воды в С для отвода воды усиливают насосами путем создания в подлежащем перекрытию ПО неподвижного состояния воды. Воду отводят в соединенную с местом отвода воды горную выработку. В зоне поступления воды и в зоне вытекания воды создается зона малого гидравлического сопротивления из крупнокусковых материалов. Выбранная для перекрытия лежащая между ними зона заполняется мелкозернистым наполняющим материалов с большим гидравлическим сопротивлением с целью последующей инъекции. Затем С для подачи наполняющего материала заполняются скрепляющей суспензией. Это обеспечивает создание водоперекрывающей зоны. 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

77/ /л

и

/

/// л

ИМИ fc.j

Фи.г ( г/

/3

Фи.Я

/

Фaв.f

Фиг. 6

1 10 Ю 15 15

18

П

Фиг. Ю

Л

19

Составитель Л.Березкина

Редактор И. Рыбченко Техред М.Ходанич

Заказ 4897/59

Тираж 449

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

/J

Фи9.И

Корректор М.Самборская

Подписное