Способ снижения прочности горныхпОРОд B МАССиВЕ Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД В .МАССИВЕ

I

Изобретение относится к горно му делу и может использоваться для облегчения управления труднообрушаемой кровлей и разрушения крепких пород проходческими машинаьш.

Существуют способы снижения устойчивости горных пород методом передового торпедирования, электройагнитного разрушения и пропускания электрического тока высокого напряжения Г Известные способы разупрочнения горных пород в массиве малоэффективны и небезопасны в угольных шахтах.

Известен способ управления кровлей, основанный на эффекте снижения прочностных свойств пород, увеличения трещиноватости и расслаиваемости межслоевых контактов путем гидрообработки массива в режимах увлажнения и гидроразрыва.

Сущность его заключается в том, что в пробуренные впереди очистного

забоя скважины, пересекающие массив основной кровли по длине лавы, нагнетается вода. Вне зоны опорного давления нагнетание ведется в режиме увлажнения, в зоне опорного давлениякак в режиме увлажнения, так и в режиме, обеспечивающем гидроразрыв пород 2.

Однако процесс нагнетания воды в породный массив осуществляется в два приема, на расстоянии 30-40 м впереди очистного забоя и в зоне опорного давления; область применения ограничена, так как с помощью воды возможно ослабление пород, в составе кото5рых имеются глинистые вещества в значительных количествах. При наличии карбонатизированных пород нагнетание воды малоэффективно, так как с помощью последней невозможно растворять карбонаты. При проведении горных выработок в крепких карбонатизированных породах данный способ ослабления не приемлем.

Цель изобретения - повьппение разрушаемости горных пород. ,

Поставленная цель достигается тем, что в нагнетаемую в массив жидкость добавляют химический растворитель и поверхностно-активное вещество, а затем осуществляют выпуск массива из раствора через скважины, причем в качестве химического растворителя используют соляную кислоту в количестве 4-8%, а в качестве поверхностно-активного вещества карбозин-0 в количестве 0,2-0,4% от общего веса смеси.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В крепкие породы, содержащие 5 40% карбонатов от общего объема, бурят скважины и в них закачивают 4-8%-ный водный раствор кислоты с добавкой 0,2-0,4% ПАВ под давлением 100-150 кгс/см. Процесс взаимодействия карбонатов пород с растворитеОВремя обработки, сут Концентрация соляной кислоты, % Концентрация ПАВ Среднее значение предела прочности породы на сжатие, кгс/см 645 645 Среднее значение предела прочности пород на растяжение, кгс/см 31,2 31 Количество испытанных образцов , шт.

Резу ьтаты экспериментов в лабораторных условиях показали, что рациональная концентрация растворителя колеблется от 4,0 до 8%. Также установлено, что для ускорения растворения карбонатов в растворитель необходимо добавить ПАВ в количестве от 0,2 до 0,4% от общего объема. Обработка крепких пород, содержащих от 5 до 40% карбонатов 4-8%-м

343464

лем идет в два этапа. В начале образуются раствор солей, углекислый газ и вода;; в дальнейшем растворенный в воде углекислый газ вступает в реакцию с остатками карбонатов, образуя гидрокарбонаты в жидком состоянии. По истечении времени, необходимого для полного растворения карбонатов, осуществляют выпуск раствора 10 (самотеком или принудительно) . При этом значительно снижается плотность пород и в связи с этим уменьшается их прочность.

5 В лабораторных условиях были проведены эксперименты по ослаблению крепких карбонатизированных песчеников водными растворами соляной кислоты различных концентраций от

20 (З до 10%) с добавками ПАВ (0,05-0,8%Jt

Данные, полученные при оптимальной концентрации растворителя, приведены в таблице. 10 вода 0,2

(раствором соляной кислоты с добав50 ;кой 0,2-0,4% ПАВ-карбозин-0 в течение 10-20 сут снижает их прочность «а 60-80%. При этом остаточная концентрация кислоты в породе по истечении указанного срока не превышает 0,1-0,16%. Такая кислая среда является неагрессивной для техники и безопасной для обслуживающего персонала. 10 10 20 4 8 48 0,2 0,2 0,4 0,4 127 126 44 7,2 7,2 6,8 6,7 76 71 Способ снижения прочности горных пород в массиве позволяет обес печить нормальную работу очистных забоев с труднообрушаемой кровлей с применением существующих механизированных крепей и значительно увеличивает скорость и снижает тру доемкость при проведении капитальных горных выработок в крепких породах с применением существующих проходческих комбайнов. Формула изобретения . Способ Снижения прочности горных пород в массиве, включаюций бурение скважин и нагнетание в мас сив жидкости, отличающий с я тем, что, с целью повышения p рушаемости горных пород, в нагнетаемую жидкость добавляют химический растворитель и поверхностноактивное вещество, а затем осуществляют выпуск раствора из массива через скважины. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве химического растворителя используют соляную кислоту в крличестве 4-8%, а в качестве поверхностноактивного вещества - карбозин-0 в количестве 0,2-0,4% от общего веса смеси. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 514954, кл. Е 21 С 37/18, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 344130, кл. Е 21 С 23/00, 1970.