Способ предотвращения динамических явлений в слоистых породах Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для предотвращения динамических явлений при разработке залежей со слоистыми вмещающими породами.

Известен способ предотвращения горных ударов, включающий бурение скважин в боковые породы и нагнетание воды.

Способ малоэффективен в слоистых породах при реализации динамического явления путем подвижки по межслоевому контакту. При нагнетании воды происходит образование трещин в направлении действия максимального главного напряжения, приводящее к снижению прочности пород на определенных участках и возрастанию удароопас- ности в отдельных областях, что может инициировать динамическое явление.

Известен также способ предотвращения динамического явления, включающий бурение скважин до межслоевых контактов и нагнетание жидкости вдоль плоскости контакта через щель, образованную вокруг каждой скважины по плоскости межслоевого контакта.

Способ не дает положительного эффекта предотвращения динамического явления в слоистых породах, когда реализация динамического явления происходит путем подвижки по межслоевому контакту. При образовании щели по плоскости контактов происходит уменьшение опорной площади контактов, что в условиях высокой анизотропии поля напряжений приведет к возрастанию

VJ Ч

00 (А)

СЛ

удароопаснрсти и в конечном итоге к динамическому „явлению. Кроме того нагнетание воды в межслоевой контакт возможно только под большим g давлением,превышающим максимальную нагрузку, т.е. в режиме гидроразры- ва, приводящего к возникновению ряда плоскостей и ослаблению определенных участков массива.10

Цель изобретения - повышение эффективности предотвращения динамический явлений за счет уменьшения коэффициента трения межслоевого контакта.

Это достигается тем, что предва- 15 рительно определяют зоны конткта с коэффициентом трения более 15 и нагнетают жидкость в эти зоны, при этом в качестве жидкости используют раст-песчаные растворы, механические, гидравлические и пневматические герметизирующие устройства. Контроль.,, за эффективностью проводимых мероприятий (перемещение пород по плоскости) осуществляют по контрольным скважинам, пробуренных в середине определенных зон визуально, с памо- щью просмотра прибором ,РВП или с помощью клиновой насадки.

Проведение профилактических ме роприятий начинают с зоны, являющейся зоной наиболее вероятного проявления динамического явления (зоны наиболее слабой при срыве по контакту - с наименьшим углом трения контакта в пределах 15-30°). После контроля за эффективностью меропри

Способ предотвращения динамических явлений. Определяют зоны контакта с коэффициентом трения более 15°. Нагнетают в эти зоны поверхностно-активные вещества, которые снижают коэффициент трения до 5 14,5°. 1 з.п.ф-лы. Ј

воры поверхностно-активного вещества,20 ятия в указанной зоне мероприятия.

30

снижающие коэффициент трения до 5

11,5°.

Жидкость подбирают из условия снижения коэффициента трения контакта до величины 5-1,5°.25

, Способ .осуществляется следующим способом.

На месторождении полезного ископаемого или его части со слоистыми вмещающими породами известным способом выделяют зоны контакта с коэффициентом трения более 15°В указанные зоны производят бурение скважин. Бурение скважин осуществляют, например, из полевых вы- 35 работок. По керновому материалу скважин дополнительно к оценке напряженного состояния вблизи контакта определяют в лабораторных условиях материал заполнителя межслоевого кон- 40 такта, классифицируют его и затем выделяют области контакта с однородным материалом заполнителя на всей контролируемой площади контакта. Для каждой однородности материала запол- 45 нителя подбирают жидкость, позволяющую уменьшать коэффициент трения контакта до безопасной величины 5-1,5°, например ПАВ.

50

проводят в следующей с более высоким углом трения по контакту и т.д.

Предлагаемый способ позволяет предотвращать динамические явления без создания в горном массиве дополнительных зон повышенных концентрацией напряжений, которые инициируют динамические явления, что приводит к разрушению сплошности массива. Это в дальнейшем приводит к снижению эффективности ведения очистных работ на данном участке месторождения. Реализация напряженного состояния при предлагаемом способе происходит путем плавной управляемой (как подбором жидкости к конкретному участку, так и очередностью проведения мероприятия) подвижкой по межслоевому контакту.

Подобранная жидкость, воздействуя на материал заполнителя межслоевого контакта, выполняет роль смазки между сдвигаемыми под действием касательного напряжения и трущимися: поверхностями контактов слоев. Попадая в конкретный участок контакта, жидкость уменьшает трение между берегами контактной трещины. Под действием высоких касательных напряжений происходит смещение берегов трещин относительно друг друга и жидкость как бы затягивается за счет наличия анизотропии поля напряжений, и отот процесс является самоподдерПодобранную жидкость подают в выделенные зоны контакта по скважинам в режиме фильтрации. Нагнетание жидкости в скважины производят в режиме

минимального гидронапора, необходимо- живающимся, в результате чего жид- го для поднятия жидкости до указанно- 30 кость в межслоевой контакт можно по- го межслоевого контакта. давать в режиме фильтрации.

Для герметизации скважин в месте Высокая потенциальная энергия неконтакта можно применять цементно- р авнокомпонентиого поля напряжений приятия в указанной зоне мероприятия.

проводят в следующей с более высоким углом трения по контакту и т.д.

Предлагаемый способ позволяет предотвращать динамические явления без создания в горном массиве дополнительных зон повышенных концентрацией напряжений, которые инициируют динамические явления, что приводит к разрушению сплошности массива. Это в дальнейшем приводит к снижению эффективности ведения очистных работ на данном участке месторождения. Реализация напряженного состояния при предлагаемом способе происходит путем плавной управляемой (как подбором жидкости к конкретному участку, так и очередностью проведения мероприятия) подвижкой по межслоевому контакту.

Подобранная жидкость, воздействуя на материал заполнителя межслоевого контакта, выполняет роль смазки между сдвигаемыми под действием касательного напряжения и трущимися: поверхностями контактов слоев. Попадая в конкретный участок контакта, жидкость уменьшает трение между берегами контактной трещины. Под действием высоких касательных напряжений происходит смещение берегов трещин относительно друг друга и жидкость как бы затягивается за счет наличия анизотропии поля напряжений, и отот процесс является самоподдерживающимся, в результате чего жид- кость в межслоевой контакт можно по- давать в режиме фильтрации.

517783

водит и действие механизм скольжения по заранее выбранному и подготовленному (в это место подается жидкость) участку контакта в результате чего g неравнокомпонентность поля напряжений уменьшается за счет снижения максимальной компоненты напряжений и повышения минимальной компоненты, что практически сводит возможность проявления ю горного давления в динамической форме к нулю.

Формула изобретения

g

5

156

костив зоны контактов, отличающийся тем, что, с целью предотвращения динамических явлений в слоистых породах за счет уменьшения коэффициента трения межслоевого контакта, предварительно определяют зоны контакта с коэффициентом трения более 15° и нагнетают жидкость в эти зоны, при этом в качестве жидкости используют растворы поверхностно- активного вещества, снижающие койф- фициент трения.

2. Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что жидкость подби-- рают из условия снижения коэффициента трения контакта до величины 5- 1,5°.