Способ водоизоляции и укрепления горного массива при сооружении горных выработок Советский патент 1993 года по МПК E21D11/38 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для водоизоляции и укрепления горного массива при сооружении горных выработок в сложных горногеологических условиях при наличии неустойчивых горных пород.

Целью изобретения является повышение качества водоизоляции и обеспечение устойчивости кровли горной выработки.

Поставленная цель достигается тем, что горный Массив над выработкой упрочняют посредством натяга и закрепления на поверхности обсадных колонн, для чего после тампонажа водоносных горизонтов над горной выработкой, в зоне сопутствующей трещиноватости путем гйдрораэрыва создают искусственные трещины, в которые под давлением нагнетают тампонажный раствор, а затем (после структурирования раствора)

осуществляют натяг и закрепление обсадных колонн. При этом гидроразрыв осуществляют вязкопластичным глиноцементным раствором пониженной плотности.

На фиг. 1 схематично показан геологический разрыв укрепляемого массива, соответствующий примеру конкретного исполнения.

На рисунке и в тексте приняты следующие обозначения:

1- глина;

2-плывун;

3- песчаный сланец;

4- проектный контур изоляционной завесы;

5- водоносный горизонт;

6- укрепляемая зона сопутствующей трещиноватости в кровле выработки;

7- полезное ископаемое (угол ь);

8 скважины.

осуществляют способ в следующей по- - И Л «э1епьности:

с поверхности бурят скважины 8 на (лубину ниже сооружаемой выработки;

скважины 8 обсаживают обсадными трубами до кровли сооружаемой выработки;

в зоне б обсадные трубы перфорируют:

в зоне сопутствующей трещиновато- сти 6 путем нагнетания через пакер снизу- вверх тампонажного раствора создают водоизоляционную темпонажную завесу 4 вокруг сооружаемой выработки;

-в зоне 6 над выработкой с целью повышения надежности водоизолкционной завесы путем нагнетания глиноцементного раствора низкой плотности осуществляют направленный гидроразрыв затампониро- ванной зоны сопутствующей трещиновато- сти (зона влияния буровзрывных работ), в результате чего образуются искусственные трещины;

-в образовавшиеся искусственные трещины под давлением нагнетают тампонаж- н ый раствор повышенной плотности, заполняя таким образом как и вновь образованные искусственные трещины, так и оставшиеся незатампонированными тонкие трещины;

-после структурирования раствора с помощью наземных средств (например, буровых лебедок) осуществляют натяг обсадных колонн и последующее их закрепление на поверхности;

-после натяжения обсадных колонн в них нагнетают тампонажный раствор, заполняя до отказа (ликвидационный тампонаж).

Таким образом, обсадные колонны начинают работать как инъекционный напряженный анкер, в результате чего после проведения выработки кровля последней не проседает.

Примером конкретного осуществления способа является водоизоляция и упрочнение горного массива при проходке главного наклонного ствола шахты Садкинская в интервале 130,0-190,0 м.

С целью повышения несущей способности массива и предупреждения прорыва обводненного песка был проведен комплекс работ по укреплению массива, включающий следующие операции (см. фиг. 1):

бурение с поверхности 17 тампонаж- мих скважин 8 в 3 ряда до кровли выработки:

-крепление сквт.кин обсадными трубами О 108 мм;

-выполнение в скважинах комплекса геофизических и гидродинамических исследований с целью уточнения параметров тре- щиноватости укрепляемого массива;

- перфорацию труб в интервале 6;

-нагнетание расчетного (10,0-15.0 м3) количества глиноцементного раствора в каждую скважину;

- разбуривание интервала тампониро- вания в интервале 6, направленный гидроразрыв глиноцементным тампонажным раствором плотностью 1230 кг/м3;

-тампонаж искусственной трещинова- тости и тонких водопроводящих трещин

вязкопластичным глиноцементным раствором плотностью 1280 кг/м3;

-натяг обсадных колонн с помощью буровой лебедки, закрепление на поверхности путем бетонирования устья;

- ликвидационный тампонаж. .

Оставление в тампонажных скважинах и последующий натяг зацементированных до поверхности обсадных труб в качестве скрепляющей арматуры (инъекционных напряженных анкеров) позволило упрочнить неустойчивый горный массив над сооружаемой выработкой и предотвратить проседание кровли выработки.

Создание искусственной трещиноватости позвояило вскрыть незатампонирован- ные тонкие трещины и осуществлять их дополнительный тампонаж в интервале гидроразрыва, что гарантирует надежную изоляцию водопроводящих трещин с размерами 0,15-0,2 мм и менее и позволит исключить прорывы воды из водоносного горизонта, залегающего непосредственно над породами кровли главного наклонного ствола.

Формула изобретения

Способ водоизоляции и укрепления горного массива при сооружении горных выработок, включающий бурение скважин, крепление их обсадными трубами, перфорацию труб и нагнетание тампонажного раствора для тампонажа водоносных горизонтов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества водоизоляции и обеспечения устойчивости кровли горной выработки. после тампонажа водоносных горизонтов в зоне, сопутствующей трещи- новатости над сооружаемой выработкой посредством гидроразрыва, формируют искусственные трещины, в которые под давлением дополнительно нагнетают тампонажный раствор, а после структурирования раствора в них осуществляют натяг и последующее закрепление; на поверхности обсадных колонн.

л л л л л

8

л

л

Использование: изобретение относится к горному делу и предназначено для водо- изоляции и укрепления горного массива при сооружении горных выработок в сложных горногеологических условиях при наличии неустойчивых горных пород. Сущность - после тампонажа водоносных горизонтов создают путем гидроразрыва в зоне сопутствующей трещиноватости над сооружаемой выработкой искусственные трещины, в которые под давлением нагнетают тампонажный раствор, затем с помощью наземных средств осуществляют натяг и последующее закрепление на поверхности обсадных колонн, при этом гидроразрыв осуществляют вязкопластичным, глиноце- ментным раствором. 1 ил.