Способ разупрочнения горного массива Советский патент 1992 года по МПК F42D3/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано как при открытой, так и при подземной разработке угольных и других пластовых месторождений.

Известен способ взрывного разупрочнения горного массива путем бурения скважин, их заряжания ВВ и взрывания их с целью создания трещин, ослабляющих массив перед его последующей выемкой.

Недостатками указанного способа при ведении работ на карьерах являются: разрушение хрупкого массива на фракции, способствующие высокому пылеобразованию; значительные потери рабочего времени и снижение эксплуатационной производительности вскрышной и выемочной техники, связанные с заряжанием, взрыванием и проветриванием рабочих зон; осложнение технологии открытой разработки угольных пластов в связи с транспортировкой больших масс ВВ.

В качестве прототипа изобретения выбран способ разупрочнения горного массива в процессе его обработки. Выбранный способ заключается в бурении скважин в

зону его разработки, в подаче в них невзрывчатого разрушающего средства и в последующих работах по выемке горной массы.

Недостатками прототипа являются значительные затраты времени на разупрочнение массива в связи с ограниченностью воздействия НРС на массив в пределах стенок скважины и прилегающей к ним зоне, которая по оценкам определяется в 1-1,5 м. Такой же вывод можно получить, если принять во внимание, что НРС обладает значительно меньшей энергией разрушения, чем взрывчатое вещество. По этой причине, в частности, рекомендуют при использовании НРС для разрушения блоков мрамора или других крепких пород принимать расстояние между шпурами от 2,2-2,5 раза меньше, чем при ведении взрывных работ. Используя НРС по технологии, изложенной в прототипе, не только не позволяет снизить трудоемкость БВР, но и увеличивает ее.

Целью изобретения является повышение эффективности разупрочнения горной породы в уступе для последующей ее экскавации.

сл

с

00

сл

СА) О

Достижение поставленной цели обеспечивается тем, что в спосоое разупрочнения горного массива, включающем бурение скважин, подачу в них невзрывчатого разрушающего средства перед подачей в мэссив НРС производят нагнетание раствора неи- оногенного ПАВ с расходом, превышающем естественную прие мистость массива и концентрацией 0,001-0,01%, при этом время нагнетания раствора ПАВ определяют из выражения:

1CTV

()2)Г{час)

V klTN P.I П-ГГ.

К Дюр1 тр Рн Птр

где ц - вязкость раствора ПА.с;

Rr - радиус гидравлического влияния скважины, равный (0,55-0,6) 1Скв, мм;

ICKB - расстояние в ряду между скважинами, м; кз 0,1-1 - коэффициент заполнения трещин;

Ктр 1,1-1,5 - коэффициент роста обье- ма жидкости за счет образования дополнительных трещин;

Рн - давление нагнетания. Па;

птр - количество раскрываемых трещин в массиве.

Способ осуществляется следующим образом. С поверхности в массив горных пород бурят скважины на глубину всех разупрочняемых уступов. Сетку скважин принимают равной 1,7-1,8радиуса гидравлического влияния скважины, при этом расстояние ряда скважин от фронта ведения работ по выемке горной массы составляет не менее 5-6 радиусов гидравлического влияния Rr. Скважины обсаживают до кровли пласта или слоя пород, подлежащих разупрочнению, вскрывают этот слой перфорацией в интервале каждого уступа по мощности пласта и производят расчленение массива раствором неионогенного ПАВ с объемом нагнетаемой рабочей жидкости, определяемой по формуле:

Уж ттр п Rr h кз,

м

где Штр - трещиноватость массива;

Rr - максимальный гидравлический радиус влияния скважины, равен 0,55-0,6 расстояния между скважинами в одном ряду, м;

h - мощность обрабатываемого слоя породы, м;

кз - коэффициент заполнения трещин раствором ПАВ т.н равно:

и

60 K#iop

Л Rr ГПтр 2

4,56 Ктр РН птр

) , мин

где {Л - вязкость раствора ПАВ, Па.с;

К- проницаемость массива для раствора, м2;

Дюр коэффициент объемного сжатия породы,

kip - коэффициент увеличения объема жидкости за счет объема вновь образовавшихся трещины;

ктр 1,1-1,2; Рн - давление нагнетания, Па;

Ппр - число вновь открываемых трещин в массиве для НРС.

По окончании обработки массива раствором ПАВ через скважины в обработан- ную зону нагнетают раствор НРС в соотношении воды и твердого компонента В;Т 1:3 с объемом равным:

20

- VHPC nTpkHRrh Отр , MJ

где кн - коэффициент неравномерности заполнения трещин, kH 0,35-0,5;

ОТР - ширина раскрываемых в массиве трещин в результате его обработки растворами ПАВ, принимают равным ОТР 0,005- 0,01 м ил-и на основе опытных данных, м.

После нагнетания НРС скважины закрывают на 2-3 суток, что обеспечивает невзрывное разрушающее воздействие на

массив за счет изменения агрегатного состояния и увеличения в объеме НРС, и создание разветвленной зоны трещин вокруг скважин, ослабляющих массив.

Время подготовки массива 1подотначала бурения скважин до ведения работ по выемке горной массы в зоне действия разупрочнения горного массива определяют по формуле:

1под S t6yp + 2tnoA с + Nc(tH) + tHPC) kp,

где teyp - время на установку станка и бурения скважины, сут;

Ъюд.с - время на подготовку скважины в обработке, сут;

NC - число скважин в ряду, располагаемому параллельно фронту выемки породы в расчете на блок, Nc 10-15;

kp - коэффициент технологического ре- зерва, kp 1.15-1,2.

Пример (осуществление способа). На карьерном поле Шубаркольского разреза ПО Карагандауголь подготавливают массив покрывающих угольный пласт (верхний) пород мощностью 80 м для вскрышных работ одним уступом. Трещинная пористость массива пород 0,05. Скважины расположены по квадратной сетке со стороной в 30 м. Проницаемость массива м2. Вязкость

раствора неионогенного ПАВ ПА с, коэффициент Ч О8 , коэффициенты k3 0,6; kTp 0,2, проектное число раскрываемых трещин Птр 20. По опытным закачкам давление нагнетания раствора ПАВ составляет 5-Ю6 Па. Число скважин в блоке -15

Время нагнетания раствора ПАВ составит

ю

3(З.М Ж -0.6 0.05 J2

60

ю ю «(АЖ-оз-б-юТ6)

0

разработки, подачу в них невзрывчатого разрушающего средства, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности разупрочнения горной породы для последующей ее экскавации, перед подачей в массив невзрывчатого разрушающего средства производят нагнетание раствора неио- ногенного поверхностно-активного вещества с расходом, превышающим естественную приемистость массива, и с концентрацией 0.001-0,01%, при этом время нагнетания раствора поверхностно-активного вещества определяют из выражения

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при разработке пластовых месторождений. Сущность изобретения: бурят скважины, подают в них неионогенные ПАВ с расходом, превышающим естественную приемистость массива, и концентрацией 0,001-0,01 %. после чего заполняют скважины НРС.

Скважины, готовые к обработке, не должны располагаться ближе 90-150 м от верхней бровки вскрышного уступа.

Время закачки НРС составляет ШРС (5-6). tH - (1-1.2) ч. Принимаем IHPC 1,2 ч.

Общее время активной части метода разупрочнения горного массива при нагнетании растворов и НРС составляет

tH + tHPC 1.4ч.

Скважины должны быть заложены и начаты бурением не позднее, чем за время подготовки

1под & 5 + 2.5 + 15(0.2 + 1.2). 1.2 - 43,2 сут Принимаемая S 44 сут.

Формула изобретения Способ разупрочнения горного массива, включающий бурение скважин в зону его

tH

К /8пор

, Rr ГОтр КЗ 2

v ктр Рн Птр

где р- вязкость раствора, Па.с;

Rr радиус гидравлического влияния скважин, равный (0,55-0,6) Скв, м;

ka 0,1-1 - коэффициент заполнения трещин;

krp 1,1-1,5 - коэффициент роста объема жидкости за счет образования дополнительных трещин;

Рн - давление нагнетания. МПа;

птр - количество раскрываемых трещин в массиве;

ттр - трещиноватость массива;

- коэффициент объемного сжатия породы,

К- проницаемость массива для раствора, м2.