Способ упрочнения горного массива Советский патент 1978 года по МПК E21F5/02 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторожцений со сложными горно-геологическими условиями для упрочнения неустойчивых горных

пороп.

Известен СП ОС об увпажнения угольного массива по скважинам, закпючающийся в гом что бурят дополнительную систему скважин и подключают юс к вакуумной магистрали, причем отсос газа осуществляют одновременно с нагнетанием жидкости через смежные скважины i.

Однако невозможность устанавливать давпёиие нагнетаемой жидкости эквивалеитным прочности массива приводит к гидроразрыву пласта и ослабеванию его несушей способности.

Известен также способ упрочнения горного массива, заключающийся в бурении скважии, их герметизации и укреплении стенок буровых скважин полимерными растворами 1 .путем раздельного нагнетания в приконтурную часть скважины смолы и специальных добавок 2.

Однако контроль количества fiacTBopa и качества укрепления массива иевоэможен.

С. целью повышения эффективности упрочнения путем контроля процесса упрочнения по предлагаемому способу определяют физико-механические свойства горных пород вдоль скважины, например посредством распора герметизатора, затем нагнетают укрепляющий раствор отдельными участками, начиная от забоя скважины, путем установки герметизатора в местах с наиболее высокими физико-механическими свойствами горных пород, причем давление в герметизаторе устанавливают эквивалентным прочности горных пород, а вeличинy давления нагнетания укрепляющего раствора выбирают не ниже противодавления массива и не выще давления в герметизаторе.

На 4мг. 1 представлен герметизатор скважин, продольный разрез; на фиг.22S схема установки для герметизации сква-.

жин и нагнетания укрепляющего раствора.

В массиве, подлежащем упрочнению, (бурят скважины. Герметизацию скважин и нагнетание укрепляющего раствора производят с помощью .герметизатора, состоящего из переднего 1 и заднего 2 стаканов, эластичного баллона 3, ствола 4, торцовЫ4 гайки 5, трубопроводов б и 7. Ствол 4 состоит из трубы 8 с винтовой наружной резьбой, наконечников 9 и 1О с обоймами 11 и 12, выполненными с торцовыми прорезями 13 и установленными на наконечниках. Между обоймами и наконечниками имеются кольцевые каналы 14. На переднем торце наконечника 9 расположен обратный клапан 15. Торцовая гайка 5 имеет два гнезда для подсоединения трубопроводов 6 и 7. Канал трубопровода б соединен с центральным каналом 1 б гайки 5 и далее с каналом ствола 4, а трубопровод 7 соединен с боковым каналом 17 гайки 5, кольцевой проточкой 18, кольцевым каналом 14, торцовыми прорезями 13 и винтовым каналом 19 между эластичным баллоном 3 и трубой 8. Передний стакан 1 имеет кольцевую проточку 20, соединяющуюся с боковым каналом 21, снабженным запорным винтом 22. Кольцевая проточка 20 соединяется через колцевой канал 14 и торцовые прорези 13 с винтовым каналом 19. Канал 16 гайки 5 и каналы трубопровода б и ствола 4 образуют нагнетательную систему, через которую упрочняющий раствор полают в массив. Канал 17 гайки 5, проточка 18, кольцевые каналы 14, торцовые прорезиДЗ, винтовой канал 19, проточка 20 и канал 21 образуют rei метизирующую систему, позволяющую распирать герметизатор в скважине.

Для предотвращения смещивания упрочняющего раствора с рабочей жидкостью устанавливаются уплотнители 2326.

Герметизатор 27 (см. фиг.2) через трубопровод 7 и гибкий шланг подключен к регистрирующему манометру 28 и насосу 29, а также к нагнетательной установке 30.

После установки герметизатора в скважине рабочую жидкость посредством ручного насоса подают в герметизатор, который распирается. Если при непрерывной подаче в герметизатор рабочей

жидкости не отмечено дальнейшего увеличения давления в регистрирующем манометре 28, что свидетельствует о том, что давление в герметизаторе превышает предел прочности массива, поцачу р&боч жидкости прекращают во избежание разрыва оболрчки герметизатора. Затем производят: нагнетание укрепляющего раствора отдельными участками, начиная от забоя скважины, причем давление нагнетаемой жидкости не должно превышать давление в герметизаторе во избежание разрыва сплошности массива. При невозможности создания большого давления в герметизирующей оболочке упрочняют небольшой участок массива, и после затвердения раствора вновь бурят скважину, устанавлиЬают герметизатор в укрепленной зоне и производят дальнейшее нагнетание раствора.

Предлагаемый способ позволяет осущесгвпягь конгропь за состоянием массива до упрочнения, в процессе упрочнения и после упрочнения, выявлять зоны геологических нарушений и зоны с ослаблением, подлежащие упрочнению, что позволяет снизить расход . укрепляющего раствора.

Формула изобретения Способ упрочнения горного массива,

включающий бурение скважин ; их герметизацию и нагнетание в массив укрепляющего раствора, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения путем контроля

процесса упрочнения, определяют физикомеханические свойства горных пород вдоль скважины,например, посредством распора герметизатора, затем нагнетают укрепляющий раствор отдельными

участками, начиная от забоя скважины, путем установки герметизатора в местах с наиболее высокими физико-механическими свойствами горных пород, причем давление в герметизаторе устанавливают эквивалентным прочности горных пород, а величину давления нагнетания укрепляющего раствора выбирают не ниже противоположного давлени Я массива и не выше давления в герметизаторе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидетельство СССР № 447515, кл. Е 21 F 7/ОО, 1972.2. Авторское свидетельство СССР № 168225, кл. Е 21 В 33/13, 1963