Способ химического тампонирования водоносных горных пород Советский патент 1982 года по МПК E21D1/16 

(54) СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО ТАМПОНИРОВАНИЯ ВОДОНОСНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к способам тампонирования и упрочнения водоносных горных пород при проходке горных выработок и подземных сооружений.

Известен способ химического тампонирования и упрочнения водоносных горных пород, при котором в водоносную породу через пробуренные скважины нагнетают водные растворы синтетических смол, которые под действием отвердителей (растворов соляной, щавелевой кислот, хлористого аммония), нагнетаемых в скважины, образуют водонепроницаемые соединения, связывающие частицы горной породы 1.

Недостатком этого способа является высокая вредность применяемых растворов, снижающая радиус распространения их в горной породе.

Наиболее близким техническим рещением является способ двухрастворной силикатизации, включающий бурение и оснащение скважин, нагнетание в них раствора вяжущего вещества - силиката натрия 2.

Недостаток этого способа заключается в значительной вязкости коллоидного раствора силиката натрия, что ограничивает радиус проникновения его в горную породу, что вызывает необходимость бурения и оборудования большого количества скважин. Цель изобретения - снижение трудоем кости работ.

Эта цель достигается тем, что согласно способу химического тампонирования водоносных горных пород, включающему бурение скважин и нагнетание в них тампонирующего раствора, перед нагнетанием последнего производят его растворение в воде при давлении углекислого газа над раствором больше пластового давления воды, но ниже давления нагнетания раствора в породу, при этом в качестве тампонирующего вещества применяют истинный раствор малорастворимых солей угольной кислоты.

С ростом давления углекислого газа над 20 раствором возрастает растворимость в воде. Уменьшение давления углекислого газа над раствором приводит к снижению растворимости солей угольной кислоты в воде и выпадению их в осадок.

Сиособ осуществляется следующим образом

Г ол ченный раствор соли угольной кислоты нагнетают в тампонируемый пласт горной породы под давлением нагнетания. По мере удаления нагнегаемого раствора от места нагнетания в радиальном направлении давление его снижается и на некотором расстоянии от места нагнетания становится равным давлению углекислого газа, при котором производили приготовление раствора. Постепенно давление раствора становится меньшим давления углекислого газа и углекислый газ выделяется из раствора. При этом снижается растворимость в воде соли угольной кислоты, избыток которой осаждается на стенках пор и трещин горной породы, уменьщая тем самым их сечение; проницаемость горной породы на этом участке снижается, что приводит к увеличению градиента давления нагнетаемого раствора на нем. Интенсивность осаждения соли в этом месте увеличивается по мере снижения проницаемости породы. В результате вокруг места нагнетания образуется кольцевая цилиндрическая зона горной породы с пониженным коэффициентом фильтрации. После достижения расчетной величины коэффициента фильтрации горной породы в кольцевой цилиндрической зоне нагнетание раствора в водоносный пласт прекращают, а внутри зоны производят проходку горной выработки. В том случае, когда тампонирование производят вокруг горной выработки большого сечения, вокруг будущей горной выработки по ее периметру бурят необходимое количество нагнетательных скважин и с их помощью в водоносный пласт нагнетают водный растьир углекислой соли так, чтобы цилиндрические зоны горной породы

с пониженной проницаемостью, образующиеся вокруг каждой нагнетательной скважины, слились в единое заграждение. Для тампонирования горных пород вокруг горных выработок малого сечения, например щахт ых стволов, достаточно одной нагнетательной скважины, пробуренной по оси горной выработки, подлежащей проходке.

Вещества, применяемые для тампонирования водоносных горных пород по предлагаемому способу, не вызывают загрязнения подземных вод токсичными веществами.

Предлагаемый способ может заменить и другие способы тампонирования горных пород, например цементацию, глинизацию, способ замораживания и другие.

Формула изобретения

Способ химического тампонирования водоносных горных пород, включающий бурение скважин и нагнетание в них тампонирующего вещества, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости работ, перед нагнетанием тампонирующего вещества производят его растворение в воде при давлении углекислого газа над раствором, больше пластового давления воды, но ниже давления нагнетания, при этом в качестве тампонирующего вещества применяют истинный раствор малорастворимых солей угольной кислоты.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Литвин А. 3. и др. Проходка стволов шахт специальными способами. М., «Недра, 1974, с. 214-215.

2.Гончарова Л. В. Основы искусственного улучшения грунтов. М., Московский

университет, 1973, с. 239, 249.