Способ упрочнения пород Советский патент 1992 года по МПК E21D11/00 

же не представляет возможности дифференцированного упрочнения некот&рого заданного объема пород, расположенного на каком-то расстоянии от контура выработки.

Известен способ упрочнения пород, включающий бурение скважин, нагнетание в один из них упрочняющего раствора и контроль за истечением его из соседних скважин, в котором одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в одни скважины дополнительно производят откачку воздуха из соседних.

Применение данного способа повышает эффективность упрочнения пород за счет устранения закупорки воздуха в устьях трещин и созданий условий для свободного проникновения упрочняющего состава в трещиноватый массив.

Основным недостатком описанного способа является наличие свободного истечения упрочняющего раствора в полость вы- работки через трещиноватый приконтурный массив, что значительно повышает стоимость работ по упрочнению.

При реализации рассматриваемого способа не представляется возможным управление процессом нагнетания в смысле упрочнения определенно необходимого объема пород расположенного на некотором расстоянии от контура выработки.

Известен способ упрочнения пород, включающий бурение скважин, установку инъекторов, оборудованных распорйо-изо- лирующими устройствами и нагнетание уп- рочняющего раствора, причем распорно-изолирующее устройство фиксируется в скважине на определенном рассто- янии от контура поддерживаемой выработки Через инъекторы осуществляют подачу в породный массив упрочняющего раствора Так как в скважине установлено распорно-изолирующее устройство, то упрочняющий раствор поступает в породный массив выше места его установки. В результате образуется оболочка упрочненных пород, отнесенная на требуемое расстояние от контура выработки.

Недостатком известного способа упрочнения является низкая эффективность управления процессом упрочнения пород, невозможность обеспечить дифференцированное упрочнение некоторого заданного объема пород, расположенного на каком-то расстоянии от контура выработки Это связано с тем, что вокруг поддерживаемой выработки со временем образуется зона разрушенных пород, причем степень тре- щиноватости вмещающего выработку массива пород увеличивается по мере приближения к контуру выработки. В зоне

разрушенных пород имеют место как параллельные, так и радиальные трещины по отношению к контуру выработки. Упрочняющий раствор, подаваемый в породный массив, попадает в параллельные контуру выработки трещины. Если параллельные трещины не сообщаются с радиальными, то происходит закупорка имеющегося в них воздуха, который препятствует проникновению упрочняющего раствора Если же параллельные трещины сообщаются с радиальными, то упрочняющий раствор под действием сил гравитации стремится к контуру выработки по радиальным трещинам. Вследствие этого образуется упрочненная оболочка пород как выше, так и ниже распорно-изолирующего устройства. Часть нагнетаемого упрочняющего раствора достигает по радиальным трещинам контура и истекает внутрь выработки. Это приводит к значительным потерям упрочняющего раствора, имеющего значительную стоимость.

Цель изобретения - повышение эффективности упрочнения пород и снижение затрат на его реализацию.

Это достигается тем, что одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в одни скважины и откачкой воздуха из других

через все скважины на глубине от контура выработки до проектного контура области упрочняемых пород подают в трещиноватые породы сжатый воздух, причем соотношение между давлением нагнетаемого

упрочняющего раствора и нагнетаемого воздуха составляет не менее 1:2.

В отличие от известного способа через дополнительно установленные в скважинах вблизи контура выработки инъектбры, оборудованные распорно-изолирующими устройствами, в область скважин между установленными в них распорно-изолирующими устройствами подают сжатый воздух, причем соотношение между давлением нагнетаемого упрочняющего раствора и нагнетаемого воздуха составляет не менее 1:2. Поскольку одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в одни скважи- ны через инъекторы, оборудованные

0 распорно-изолирующими устройствами из соседних скважин, через иньекторы, оборудованные распорно-изолирующими устройствами, производят откачку воздуха, то снижается возможное количество закупо5 ренного в трещинах объема воздуха. Таким образом при нагнетании облегчается поступление упрочняющего раствора к трещинам, в которых возможна закупорка воздуха и повышается эффективность упрочнения.

Так как распорно-изолирующие устройства

и инъекторы для нагнетания упрочняющего раствора и откачки воздуха установлены на ближней границе упрочняемой области пород, то воздух будет откачиваться, а упрочняющий раствор подаваться только в те породы, которые должны упрочняться. Поскольку между распорно-изолирующими устройствами в скважинах подается сжатый воздух, то происходит закупорка воздухом параллельных контуру выработки трещин в области пород между ближней границей зоны упрочняемых пород и поверхностью, проходящей через распорно-изолирующие устройства с иньекторами для нагнетания сжатого воздуха. Это предупреждает истечение упрочняющего раствора в область пород, которые не должны упрочняться (в приконтурный слой) и в полость выработки,

На чертеже показана схема способа упрочнения пород.

П р и м е р. В поддерживаемой горной выработке 1 бурятся скважины 2 в упрочняемую область пород 3, находящуюся на расстоянии m от контура выработки. В скважины 2 устанавливают на расстоянии m от контура выработки инъекторы 4 для нагнетания упрочняющего раствора и иньек- торы 5 для откачки воздуха, оборудованные распорно-изолирующими устройствами б. Одновременно в скважины 2 на расстоянии п от контура выработки 1 (n m) устанавливают инъекторы 7 для нагнетания сжатого воздуха, оборудованные распорно-изолирующими устройствами 8. После этого одновременно через инъекторы 4 нагнетают упрочняющий раствор, через инъекторы 5 откачивают воздух и через инъекторы 7 подают сжатый воздух, причем соотношение между давлением нагнетаемого раствора и нагнетаемого воздуха не менее 1:2. Поскольку в скважинах 2 на ближней к контуру выработки 1 границе упрочняемого слоя пород 3 установлены инъекторы 4 с распорно- изолирующими устройствами 6, то упрочняющий раствор подается только на участок скважины 2, находящейся в пределах упрочняемого слоя пород. Так как в скважинах 2 на ближней к контуру выработки 1 границе упрочняемого слоя пород 3 установлены инъекторы 5 с распорно-изолирующими устройствами 6, то воздух откачивается из трещин в породах, которые должны упрочняться, что обеспечивает проникновение в них упрочняющего раствора. Так как на расстоянии п от контура выработки 1 в скважинах 2 установлены инъекторы 7, оборудованные распорно-изолирующими устройствами 8, то сжатый воздух по инъек- торам 7 нагнетается на участках скважин 2 между местом установки распорно-изолирующих устройств 6 и 8. Это позволяет закупорить параллельно контуру выработки трещины, расположенные во вмещающем ее породном массиве между нижней грани- 5 цей упрочняемого слоя пород 3 и поверхностью,проходящейчерез распорно-изолирующие устройства 8, нагнетаемым через инъекторы 7 сжатым воздухом, Созданная таким образом

0 опалубка из нагнетаемого сжатого воздуха, расположенная ниже ближней границы упрочняемой области пород, дополнительно препятствует попаданию нагнетаемого упрочняющего раствора по радиальным

5 трещинам в породы, которые не должны упрочняться и внутрь самой выработки 1. Созданная опалубка из сжатого воздуха обеспечивает надежное и эффективное уп0 равление процессом упрочнения пород, исключает перерасход дорогостоящего упрочняющего раствора за счет устранения возможности его попадания в породы, которые не должны упрочняться и внутрь выра5 ботки.

Соотношение между давлением нагнетаемого раствора и нагнетаемого воздуха должно составлять не менее 1:2. Это объясняется тем, что при попадании сжатого воз0 духа в породный массив по мере удаления от устья шпура осуществляются его потери. Если соотношение меньше приведенного, то воздушная опалубка имеет вогнутую в сторону контура выработки форму. В ре5 зультате объем скрепляемых пород становится боль ше, а эффективность данного способа ниже, При соотношении 1:2 воздушная опалубка имеет прямолинейную форму (акт лабораторных исследований).

0Применение предлагаемого способа

упрочнения пород на 1,5-2 руб/м позволяет сократить затраты на поддержание подготовительных выработок.

45

Формула изобретения

Способ упрочнения пород, включающий бурение скважин, установку инъекто- ров, оборудованных распорно-изолирующими

0 устройствами на расстоянии от контура поддерживаемой выработки и нагнетание упрочняющего раствора в породный массив, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения

5 пород и снижения затрат, при нагнетании упрочняющего раствора в одним скважины производят откачку воздуха из соседних скважин и дополнительно во все скважины подают сжатый воздух, при этом нагнетание упрочняющего раствора, откачку воздуха и подачу воздуха осуществляют одновременно на участках,

разделённых распорно-изолирующими уст- нагнетаемого упрочняющего раствора и на- ройствами, а соотношение между давлением гнетаемого воздуха составляет не менее 1:2.