Способ закрепления тонкотрещиноватых обводненных пород при проведении подземных выработок Советский патент 1990 года по МПК E21D20/00 

Способ осуществляют следующим образом.

На плане горных работ и геологическом разрезе определяют место пересечения обводненного тонкотрещино ватого участка пород проводимой выработкой и ее положение по отношению к кровле и почве этого участка. Для предотвращения прорыва подземны вод и выхода инъекционного 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 обводненных пород, подлежащих закреплению. В скважине проводят гидродинамические исследования с целью определения проницаемых интервалов мощности и фильтрационных параметров обводненного участка, величины раскрытия трещин и трещинной пустотное ти.

На этом этапе работ расчетом определяют, относятся ли обводненные породы к тонкотрещиноватым. Для этого расчитывают

8 fio

КР (|fp -УВ cos,

где

8

кр

критическое раскрытие трещины, при котором силы трения раствора о стенки трещины уравновешиваются с силой тяжести, м;

Ур - удельный вес раствора, Н/мэ;ъ

J6- удельный вес воды, Н/м ;

oi - угол между плоскостью трещины и вертикалью, град;

Ј0 - динамическое напряжение

сдвига раствора, Па.

Если среднее раскрытие трещин о & ко то интервал трещиноватых пород относится к тонкотрещиноватым и в этом случае инъекционный раствор после нагнетания в трещину удерживается в ней силами трения, а не стекает вниз по падению под действием

s.

силы тяжести ( ot )

Затем по данным гидродинамических исследований и прочностным характеристикам инъекционного раствора определяют минимально необходмую величину радиуса распространения инъекционного раствора в трещинах по направлениям (J 0, ц --- , If ,

где Ц1 - полярный угол между линией падения трещины и полярным радиусом- вектором контура завесы г (фиг.1):

&P.S

+ R

о - (jfp -JB) cosoi с

&Р 1

2С0 + (ур )ff.c5SS. KC

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где

Ч

R

2С0

+ R

с

Ко

радиус распространения раствора вниз по падению трещины, м; R«r-- радиус распространения

раствора вверх по падению трещины,м;

RK/-- радиус распространения а. раствора вправо и влево от скважин по линии простирания плоскости трещины, м;

ДР - допустимый перепад давлений на преодоление гидравлических сопротивлений при течении инъекционного ра - створа в трещинах, Па;- Rc - радиус скважины, м. На основе полученных данных рассчитывают объем инъекционного раствора, необходимый и достаточный для закрепления обводненного учатска, который равен

v L

где L - протяженность закрепляемого участка подземной выработки, м; m - трещинная пустотность

закрепляемых пород, доли ед.

Затем рассчитывают контролируемое давление нагнетания, посредством которого формируют завесу заданных параметров, и которое определяется выражением

Р„ Р.

и

ч- г, - Rc) 2Ј0 + (y, x

cos 5

где Рн - давление нагнетания раство&

8 Make

Га

ра в тонкотрещиноватые породы, Па;

среднее раскрытие трещин,м; максимальное раскрытие трещин, м;

Л - угол наклона трещины к вертикали, град; РК - гидростатическое давление

подземных вод, Па; тJ - допустимая пластическая

прочность инъекционного раствора, Па;

приведенный радиус выработки (радиус окружности, в которую вписывается контур сечения подземной выработки), м;

радиус скважины, м; t0 - динамическое напряжение

сдвига инъекционного раствора, Па;, Ур - удельный вес раствора, Н/м У 6 - удельный вес воды, Н/м . Затем после выполнения всех расчетов и подготовительных работ в скважине непосредственно перед обводненным участком устанавливают пакерующее устройство и с помощью стандартного оборудования, расположенного на земной поверхности, по нагнетательному трубопроводу нагнетают расчетный объем инъекционного раствора. С помощью манометра конт- тролируют величину давления нагнетания, которая не должна быть меньше

R,

изобретения

Способ закрепления тонкотрещиноватых обводненных пород при проведении подземных выработок, включающий бурение скважин, проведение в них гидродинамических исследований, определение проницаемых интервалов, давления нагнетания и объема раствора для нагнетания и нагнетание в выявленные интервалы инъекционного раствора, при котором контролируют давление нагнетания, о т л и ч а - ю щ.и и с я тем, что, с целью повышения надежности закрепления тонкотрещиноватых пород и сокращения расхода инъекционного раствора, контролируемую величину давления нагнетания определяют по формуле

Р„ Р,

1, Oi 0#сиЈ.Рц

F

гл

где

10

- Ю + (Ур-Уе cos,

Р - давление нагнетания

инъекциоьного раствора,

Па; Рк - гидростатическое давление

подземных вод, Па;

угол наклона трещины к

вертикали, град;

максимальное раскрытие

6L Ј

макс

трещин, м;

rft - приведенный радиус выработки, м; RC радиус скважины, м;

.Р допустимая пластическая прочность инъекционного раствора, Па;

L0 динамическое напряжение сдвига инъекционного раствора, Па; jfp - удельная масса раствора,

Н/м5;

jf в удельная масса, воды, Н/м , а размеры конутра распространения инъекционного раствора в трещинах определяют из выражений

.JLLl+ R .

2Ј0 - ,YR)S cos с

R,

Р

()s c°s vRc;

ALL

+ R

с

где R.

0

R,

5

радиус распространения раствора вниз по падеТшю трещины, м;

радиус распространения раствора вверх по падению трещины, м; радиус распространения раствора вправо и влево от скважины по линии простирания плоскости трещины, м;

допустимый перепад давлений на преодоление гидравлических сопротивлений при течении инъекционного раствора в трещинах, Па,

при этом необходимый для закрепления 5 пород объем V раствора определяют

из выражения

2fr&4P L штС0

v

«7 2.

ДР 0

где L - протяженность закрепляемого участка подземной выработки, м;

15518088

тт - трещинная пустотность

закрепляемых пород, доли ед.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для закрепления обводненных пород. Целью является повышение надежности закрепления тонкотрещиноватых пород и сокращение расхода инъекционного раствора. Для этого бурят скважины и проводят в них гидродинамические исследования. В результате определяют проницаемые интервалы, мощность и фильтрационные параметры обводненного участка, величины раскрытия трещин и трещинной пустотности. Расчетом определяют степень трещиноватости пород. Затем по предложенным расчетным формулам определяют контролируемую величину давления нагнетания, требуемый объем инъекционного раствора и радиусы его распространения. Эти радиусы рассчитывают вниз и вверх по падению трещины вправо и влево от скважины по линии простирания плоскости трещины. После получения расчетных параметров устанавливают в скважине пакетирующее устройство и нагнетают расчетный объем инъекционного раствора. При нагнетании посредством манометра контролируют величину давления нагнетания. Эта величина не должна быть меньше расчетного давления. 2 ил.

мам

Фив.1

Фи&2