Способ закрепления горных пород при проходке вертикального ствола Советский патент 1992 года по МПК E21D1/16 

Изобретение относится к горному делу, а именно к проходке и креплению стволов шахт и может быть использовано при сооружении вертикальных горных выработок в горнорудной, угольной и других отраслях промышленности.

Известен способ замораживания горных пород при проходке шахтных стволов, включающий создание зон укрепления путем бурения скважин, установку специальных замораживающих колонок для локального замораживания и подачу хладо- носителя к колонкам от замораживающей станции по трубам. Для снижения затрат на замораживание предусматривается оттеснение через скважины холодной водой, находящейся в трещинах и пустотах породы, воды с более высокой температурой.

Недостатками этого способа являются неэффективная работа и громоздкость конструкций специальных замораживающих

колонок, а также сложность бурения скважин в разрушенных породах.

Известен также способ закрепления разрушенных пород путем тампонирования с поверхности, включающий бурение тампо- нажных скважин и нагнетание скрепляющего раствора.

Недостатками способа являются затрудненность бурения скважин в разрушенных породах, значительные излишние объемы работ при укреплении локальной зоны, расположенной только на некотором участке ствола и, как следствие, увеличение стоимости и трудоемкости работ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ укрепления горных пород из забоя ствола тампонированием.

Известный способ предусматривает устройство бетонной тампонажной подушки в забое ствола. После этого производят бурение наклонных тампонажных скважин в стосл

00

кэ ы ю

рону забоя под углом к установленной крепи и нагнетание в них скрепляющего раствора до образования зоны укрепления по периметру.

Недостатком известного способа является большой объем тампонажных работ в разрушенных породах. Кроме того, на трудоемкость работ существенно влияет необходимость устройства тампонажных подушек, невозможность бурения скважин в разрушенных породах, перебуривание тампонажного камня в ранее пробуренных скважинах.

Целью изобретения является сокращение сроков закрепления.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу закрепления горных пород при проходке вертикального ствола, включающему бурение тампонажных скважин, нагнетание в окружающий породный массив скрепляющего раствора и контроль глубины закрепления, в котором бурение тампонажных скважин осуществляют горизонтальными участками, бурение каждого последующего участка производят после схватывания раствора, скрепляющего породу предыдущего участка, а контроль глубины закрепления ведут измерениями глубин тампонзжных скважин, причем нагнетание раствора на каждом участке скважин производят до появлекия его в забое,

На фиг,1 изображена фаза бурения горизонтальной скважины; на фиг.2 - фаза нагнетания тампонажного раствора до появления его на забое; на фиг.З - фаза бурения последующей скважины после образования первой кольцевой зоны; на фиг.4 - фаза образования следующей кольцевой зоны; на фиг.5 - то же, до закрепления стенок на высоту проходки; на фиг.6 - фаза проходки ствола в закрепленной породе.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В забое 1 (фиг.1) ствола 2 вертикальной горной выработки, пройденного ранее, по всему периметру на расстоянии 3 (равном 0,8-1,0 м для удобства бурения проходчиков) горизонтально бурят скважины 4 на глубину 5, т.е. до возможного выхода бурового инструмента (не показан) в разрушенную породу 6.

Через пробуренные скважины 4 производят нагнетание скрепляющего гампо- нажного раствора 7 на участке 8 (фиг.2) до выхода этого раствора 9 на забое 1 ствола 2.

Нагнетание ведут при самопроизвольно установившемся давлении Pi. обусловленном сопротивлением подводящих коммуникаций (не показаны). Бурение скважин 4 ведут по периметру ствола 2.

В результате выполненных работ получается кольцевая замкнутая зона 1 укрепленных пород 10. После схватывания раствора,скрепляющего породу, по кольцевой зоне i продолжают бурение горизонтальных скважин на глубину 12 через ранее пробуренные сквахчны 4 (фи-.З).

После бурения скважин 11 производят нагнетание скрепляющего тампонажного

раствора 7 на участке 13 (фиг.4) под давлением Р2 PI до выхода этого раствора 14 в забой 1 ствола 2. В результате выполненных работ получают замкнутую кольцевую зону II (фиг.4) и (фиг 5) укрепленных пород.

Далее все перечисленные операции соответственно повторяют до образования зоны III и т д. до закрепления разрушенных пород б на величину заходки Н (фиг.б). После всех выполненных работ появляется возможность обеспечить устойчивость породных стенок 15, например в зоне III. для разработки забоя 1 в очередной заходке Н ствола 2.

Затем цикл работ повторяют для проходки вертикального ствола следующей заходки на.необходимую глубину. Контроль глубины закрепления на величину заходки Н производится измерением глубины бурения горизонтальных тампонажных скважин

по закрепленным псродам.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить устойчивость породных стенок и сократить при этом сроки их закрепления при проходке вертикального

ствола.

Формула изобретения Способ закрепления горных пород при проходке вертикального ствола, включающий бурение тампонажных скважин, нагнетание в окружающий породный массив скрепляющего раствора и контроль глубины закрепления, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков закрепления, бурение тампонажных скважин осуществляют горизонтальными участками, при этом бурение каждого последующего участка производят после схватывания раствора, скрепляющего породу предыдущего участка, а контроль глубины закрепления ведут

измерениями глубины тампонажных скважин, причем нагнетание раствора на каждом участке скважин производят до появления его в забое.

Фиг.З

Фи$Л

Использование: при сооружении вертикальных горных выработок в разрушенных породах в горнорудной, угольной и других отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в закреплении стенок выработки путем бурения горизонтальных скважин и нагнетания в них тампо- нажного раствора. При этом бурение каждого последующего участка производят после схватывания раствора, скрепляющего породу предыдущего участка. Нагнетание ведут на каждом участке скважин до появления раствора на забое, б ил.

Фиг.З

%/г Ј