Способ упрочнения трещиноватых пород Советский патент 1982 года по МПК E21D11/00 E21D20/00 

(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТЫХ ПОРОД

1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для повышения устойчивости подземных сооружений и горных выработок.

Известен способ механического упрочнения пород для повышения устойчивости подземных сооружений и горных выработок, по которому упрочнение производят с помощью специальных ан- д керов (штанг) из различных материалов. Анкеры закрепляют в шпурах. пробуренных для этой цели 1,

Основным недостатком этого способа является то, что механическое упроч- j нение не снижает имекядуягся впородах сеть трещин, а лишь ограничивает рост новых трещин. В связи с этим эффективность механического упрочнения зави сит от размеров трещиноватых блоков-, 20 и эта эффективность существенно снижается в сильно трещиноватых породах.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является способ упрочнения трещиноватых пород, вклю- чанший бурение скважин и нагнетание в скважине упрочняняяего раствора 2.

Основным недостатком известного способа уЬиочнения тампонажем является низкая эффективность заполнения тоёщин, соизмериг их по ширине с тре- .

мя среднимиразмерами частиц упрочняющей смеси, потому, что при нагнета;нии раствора происходит заклинивание твердых частиц. Кроме того, глубина проникновения жидкости (растворов, . суспензий) определяется из условия капиллярного и гидоостатйческого давления. Поэтому при достижении определенной глубины раствор останавливается в трещине, что существенно снижает объем упрочненных пород и обуславливает низкую эффективность упрочнения.

Целью Изобретения является повыше;ние эффективности процесса упрочнения пород за счет увеличения степени заполнения пустот у :рочняющим раствоpOMi

Поставленная цель достигается там, что одновременно с нагнетанием в скважины упрочняющего раствора создают вибрацию упрочняемых пород путем установки вибратора, созданадего колебания в диапазоне ультразвуковых волн.

Для осущест&ления способа по контуру выработок бурят шпуры в боках ив кровле. Если выработка не разбита на тампонажные участки, то расстояйие между соседними скважинами по длине выработки принимается равным 4-6 м, причем скважины в боках и кровле относительно друг друга рас:1олагаются в шахматном порядке. Если тампонаж, предусмотрен проектом соору жения выработки, кондукторы устанавливаются при возведении постоянной крепи. , Нагнетание тампонажного раствора производится сначала в боковые скважины до истечения раствора из скважи в кровле выработки. Затем производят ynpo4HetAje пород кровли выработки. Одновременно с нагнетанием раствора как в боковые скважины, так ив скважины в кровле выработки создаю вибрацию упрочняемых пород. Для этого в гидросистеме подачи раствора высокого давления, идущей от насоса к скважинам, устанавливают вибратор, создающий колебания в диапазоне ультразвуковых волн. Экспериме тально установлено, что.при воздействии ультразвука скорость растекания, капиллярного поднятия, проникновения в зазоры растворов, суспензий и др. Увеличивается в десятки Раз по сравнению с обычным безвибрационным пропитыванием. . Давление упрочняющего раствора, подавае1 юго в. скваясины, под воздействием вибратора колеблется и ультразвуковые волебания передаются упрочняекЬш породам. Поскольку одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в полости трещин создают вибрацию упрочняемых пород, то этим устраняют эффект заклинивания твердых частиц раствора в трещинах с ши риной, равной трем средним размерам частиц и менее, так как стенки трещ колеблются относительно дрУГ д)уга. Кроме тогЬ, при вибрации пород уменьшается поверхностное натяжение на границе раздела порода - жидкость, в результате чего возрастает подвижность упрочняющего раствора. Это позволяет увеличить степень заполнения раствором пустот и повшсить эффективность упрочнения. Таким образом, создание вибрации упрочняемых пород при нагнетании в скважины упрочняющего раствора позволяет повысить эффективность процесса упрочнения трещиноватых горных пород. Применение предлагаемого способа по сравнению, с известным позволяет достичь экономии дорогостоящих упрочн Якядих в ещес ТВ. Формула изобретения Способ, упрочнения трещиноватых пород, включающий бурениескважин и нагнетание в скважины упрочняквдего раствора, о т л и ч. а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса упрочнения пород за счет увеличения степени заполнения п стот упрочняквдим раствором, одновременно с нагнетанием в скважины упрочняющего раствора создают вибрацию упрочняе ьзх пород путем установки вибратора, создающего колебания в диапазоне ультразвуковых воля. Источники информации, принятые ЕС внимание при экспертизе 1.Скуйбин Ф.Г. и др. Применение .анкерной крепи при проведении выработок в трещиноватых породах.- гетическое строительство, 1973, № 3-, с.37-39. 2.Заславский Ю.З. и яР. Крепление капитальных выработок на больших глубинах. Донецк, Донбасс, , с .183 (прототип).