Способ упрочнения горных пород Советский патент 1989 года по МПК E21D11/10 

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород зокруг выработок.

Цель изобретения - повышение качества инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования.

На фиг. 1 изображена схема расположения оборудования; на фиг. 2 - характерный вид графика изменения контролируемого параметра ((/).

Способ реализуется следующим образом.

Производят бурение скважины 1, устанавливают в ней датчик 2. На поверхности выработки устанавливают датчики 3,4 и 5. Датчики с помощью соединительных проводов подсоединяют к прибору 6 для измерения электросопротивления массива, причем датчики 3 и 5 подсоединяют к питающей

цепи АВ прибора 6, а датчики 2 и 4 к измерительной цепи MN прибора 6. Насосом 7 по известному способу подают упрочняющий раствор в скважину 1. По показаниям прибора 6 осуществляют непрерывный контроль за изменением электросопротивления р массива в упрочняемой зоне. До нагнетания раствора в скважину, т.е. на участке времени (0,/„), величина р либо постоянная, либо увеличивается за счет развития зоны неупругих деформаций вокруг выработки В процессе нагнетания раствора, т.е на участке времени (/„, („), происходит смачивание и насыщение горного массива раствором. Трещины и пустоты заполняются раствором. При этом линии тока 8 пересекают как естественные, так и насыщенные раствором участки массива. В целом, электросопротивление на замеряемом участке уменьшается При необходимости, для получения

vi

большой разности в сопротивлениях, насыщенного и ненасыщенного раствором участков, электропроводимость раствора можно увеличить, добавив к нему, например, небольшое количество поваренной соли. Процесс уменьшения происходит до полного насыщения (качественного упрочнения) массива на участке между датчиками 2 и 4, т.е. до выхода величины ( (t) на асимптоту РН . После фиксации выхода величины p(t) на асимптоту рн , что соответствует времени насыщения 1И. нагнетание прекра- щают. Изменяя расположение датчика 4, можно получать разные качествен- ного упрочнения от скважины, откуда сразу же следуют и рекомендации по сетке нагнетательных скважин. В тех случаях когда в пределах рассматриваемой зоны не наступает момент насыщения (например, давление нагнетания достигло максимальной величины), то сразу же переходят на другие более высокопроникающие растворы, например, уменьшают концентрацию цементного раст- вора. Таким образом, в процессе нагнетания раствора в скважину возможна корректировка составов и режима инъекти- рования раствора. При этом четко определяется зона качественной цементации от скважины. Следующую нагнетательную скважину бурят в соответствии с зоной качественного упрочнения, полученной от предыдущей.

После окончания нагнетания, начиная с некоторого момента времени /, происходит процесс схватывания и твердения раствора. Например, в случае цементно-водных растворов происходит обезвоживание раствора за счет вступления воды в реакцию гидратации с частицами цемента. Уменьшение содержания жидкой фазы в массиве (его высыхание) сопровождается увеличением его электросопротивления. В некоторый момент времени Л, зависимость ((/) выходит на амплитуду р,, соответствующую набору прочности затвердевшего раствора.

В дальнейшем, в силу старения затвердевшего раствора, а также ввиду возможных деформаций массива вследствие проявлений горного давления, в процессе эксплуатации упрочненного массива возможно его разрушение. С этого момента времени /,„ вследствие появления трещин в упрочненной зоне, величина р начинает увеличиваться.

При наличии в районе упрочняемого участка металлической рамной, арочной крепи 9 возможно появление повышенной погрешности измерения величины р, поскольку

металл, будет закорачивать линии тока 8. Для того, чтобы свести к минимуму данный эффект, необходимо располагать датчики 3,4 и 5 на поверхности выработки вдоль прямой линии, перпендикулярной к

„ плоскости рам крепи, т.е. обычно параллельно оси выработки. В этом случае шунтирующий эффект от контакта металла с массивом будет минимальным, так как каждая отдельная рама крепи будет находиться под одним потенциалом, что исключает

5 протекание тока по металлу.

Формула изобретения

1.Способ упрочнения горных пород, Q включающий бурение скважин из выработки,

нагнетание в них упрочняющего раствора, контроль качества упрочнения и корректирование на его основе состава упрочняющего раствора и режима его нагнетания, отличающийся тем, что, с целью повышения

5 качества инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования, в скважинах и на поверхности выработки дополнительно устанавливают датчики, а качество упрочнения контролируют по насыщению горных пород упрочняющим раствором, контроль осуществляют непрерывно во время нагнетания упрочняющего раствора путем фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в упрочняемой зоне, при этом корректирование состава упрочняющего раствора и режима его нагнетания, а также .установление времени окончания нагнетания осуществляют в момент прекращения изменения электрического сопротивления горных

0 пород в пределах зоны упрочнения.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик устанавливают в скважины, предназначенные для нагнетания упрочняющего раствора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, 5 9То в случае упрочнения горных пород в выработках, закрепленных металлической рамной крепью, датчики устанавливают так, чтобы линии тока были ориентированы перпендикулярно к плоскости расположения рам крепи.

0

5

п

п

фиг/

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок. Оно позволяет повысить качество инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования. В пробуренные из выработки скважины, а также на ее поверхности устанавливают датчики, которые подсоединяют к измерительному прибору. В процессе нагнетания в скважины упрочняющего раствора контролируют насыщение горных пород упрочняющим раствором путем непрерывной фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в пределах упрочненной зоны. По результатам контроля осуществляют корректировку состава упрочняющего раствора и режима его нагнетания. Изменение этих параметров, а также установление времени окончания нагнетания осуществляют в момент прекращения изменения электрического сопротивления горных пород. При упрочнении горных пород в выработках, закрепленных механической рамной крепью, датчики устанавливают так, чтобы линии тока были ориентированы перпендикулярно к плоскости расположения рам крепи. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

t