Способ замораживания горных пород при возведении подземного сооружения Советский патент 1989 года по МПК E21D1/12 

Способ реализуют следующим образом.

Из буровой камеры 1 ранее пройденной горной выработки 2, размещенной в относительно крепких породах 3 в зоне возведения ледопородного ограждения и содержа- щей крепление 4, бурят опережающие сква- жипы на глубину заходки 5 (фиг. 1), которые оснащают в зоне плывунных и водоносных отложений б секциями фильтрованных труб 7 и герметизирующими устройствами 8 (фиг. 2). Герметизирующие устройства 8 крепят с помощью кондукторов 9 на устье скважин 5 и соединяют задвижками 10 и трубопроводами с системами нагнетания промывочной жидкости 11, подачи сжатого возду- ха 12 и водо-щлам.оотводом 13.

Затем по периметру буровой камеры 1 (или ствола горной выработки 2) бурят замораживающие скважины 14 (-фиг. 2, 3, 4). В процессе бурения замораживающих сква- жин 14 осуществляют поэтапно гидроразрывы 15 в зонах б плывунных и водоносных отложений между забоями замораживающих скважин 14 и секциями фильтровальных труб 7 опережающей скважины 5, через ко- торые производят сброс напорных подземных вод и части плывунных отложений к устьям опережающих скважин 5. При этом в §оны 15 гидроразрыва и фильтровальные трубы 7 через системы нагнетания 11 и 12 подают циркуляционный агент: промывоч- ную жидкость, водо-воздущную смесь или сжатый воздух, а также часть раствора, образующегося в ходе бурения как вмещающих пород, так плывунных отложений. Подземные воды, циркуляционный агент и частицы плывуна и щлама отводят через устье опережающей скважины 5 при открытой системе водо-щламоотвода 13.

После снятия напора подземных вод в nvibiByHHbix отложениях б беспрепятственно проходят замораживающей скважиной 14 определенный участок (фиг. 3) пород. При повышении давлени-я подземных вод осуществляют следую1дий этап гидроразрыва 15, цикл повторяют и таким образом осуществляют бурение замораживающих скважин до расчетной глубины.

Секции фильтровальных труб 7 устья опережающей скважины 5 и систему водо- щламоотвода 13 периодически чистят с помощью кратковременного подключения системы нагнетания 11 промывочной жидкости или системы 12 сжатого воздуха путем манипуляций задвижками 10.

Аналогичным образом осуществляют бурение следующей замораживающей скважины (фиг. 4).

В условиях больщого прослойка плывун- ных отложений с внещней стороны проектной зоны формирования ледопородного ограждения 16 на глубину двух-трех заходок горной выработки под углом О-3° к оси замораживающих скважин 14 сооружают (по крайней мере одну) опережающую скважину 17 (фиг. 5).

Бурение замораживающих скважин 14 проводят аналогичным образом (фиг. 2, 3, 4).

Для перекрытия фронтальной части ледопородного ограждения 16, после достижения проектной глубины замораживающих скважин 14 (фиг. 5) через них производят гидроразрыв в зоне 18 намеченного тампонажа и нагнетают тампонирующий материал 19 (фиг. 7). При этом направление и интенсивность гидроразрыва и перемещение тампонирующего материала регулируют поочередным закрытием и открытием устья опережающей скважины 5 или отдельных секций внутри фильтровальны ; труб 7.

Закрытие и открь,. j скважины 5 достигается с помощью задвижек 10 /я - --щла- ковой воде 13 (фиг. 4).

Перекрытие и открытие отдельных секций фильтровальных труб 7 проводят с npk менением известных средств, например, с помощью вспомогательной колонны труб 20 с пакером 21 (фиг. 5), которые перемещают внутри труб 7. Нагнетание тампонажного материала 19 и чистку замораживающих и опережающих скважин 5, 14 проводят с применением известных приемов, например, методом разделительных плавающих пробок с манжетами (не показано).

Затем в скважины 14 устанавливают замораживающие колонки (не показано), через которые проводят подачу хладагента и Создают ледопородное ограждение, затем, под защитой созданного ледопородного ограждения проходят новую горную выработку 22. В период проходки новой горной выработ ки 22 опережающие скважины 5, 17 закрывают. При проходке и оснастке новой заходки горной выработки 2 с буровой камерой 1 опережающие скважины 17, находящиеся за внещней стороной ледопородного ограждения, включают в эксплуатацию (фиг. 7). Указанные скважины могут быть сооружены на глубину двух-трех заходок горных выработок 2 с камерами 1.

Формула изобретения

1. Способ замораживания горных пород при возведении подземного сооружения, включающий бурение замораживающих скважин, осуществление гидроразрыва между скважинами, нагнетание тампонирующего материала для создания перекрытия фронтальной части через замораживающие скважины, подачу хладагента и формирование ледопородного ограждения, отличающийся тем, что, с целью повыщения безопасности возведения подземного сооружения в условиях больщих гидростатических напоров подземных вод и прослоек плывунных отложений, перед бурением замораживающих

скважин в зоне возведения ледопородного ограждения бурят опережающие скважины ,на глубину заходки, размещают в них секции фильтровальных труб, а гидроразрыв осуществляют поэтапно в процессе бурения замораживающих скважин в зонах между забоями замораживающих скважин и секциями фильтровальных труб опережающих скважин, при этом перекрытие фронтальной части ледопородного ограждения проводят после достижения проектной глубины замораживающих скважин.

0

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно бурят опережающие скважины с внещней стороны зоны ледопородного ограждения на глубину 2-3 заходок.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что направление и интенсивность гидроразрыва и перемещение тампонирующего материала регулируют поочередным закрытием и открытием опережающих скважин или отдельных секций внутри фильтровальных труб.

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству с применением замораживания пород в сложных гидрогеологических условиях. Цель - повышение безопасности возведения подземного сооружения в условиях больших гидростатических напоров подземных вод и прослоек плывунных отложений. Способ реализуют следующим образом. В зоне возведения ледопородного ограждения из буровой камеры ранее пройденной горной выработки бурят опережающие скважины (С) на глубину заходки и размещают в них секции фильтровальных труб (ФТ) и герметизирующие устройства. Затем по периметру буровой камеры (или ствола горной выработки) бурят замораживающие С. В процессе бурения замораживающих С осуществляют поэтапно гидроразрывы в зонах плывунных и водоносных отложений между забоями замораживающих С и секциями ФТ опережающей С. Для перекрытия фронтальной части ледопородного ограждения после достижения проектной глубины замораживающих С через них производят гидроразрыв в зоне намеченного тампонажа и нагнетают тампонирующий материал (ТМ). Направление и интенсивность гидроразрыва и перемещение ТМ регулируют поочередным закрытием и открытием опережающих С или отдельных секций внутри ФТ. Затем устанавливают в С замораживающие колонки, проводят подачу хладагента и создают ледопородное ограждение. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

/J

//.J

20

5 / б

/7

Budft.

Фи&.б

/

Фие.

/7

16

17

(Риг.8

22 /V 2