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

1

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в работах, направленных на повышение устойчивости подземных сооружений и горных выработок.

Известен способ механического упрочнения пород для повышения устойчивости выработки, проводимой в трещиноватом массиве и закрепляемой крепью. В этом способе упрочнение производят с помошыо специальных анкеров (штанг) из различных материалов. Анкеры закрепляют в шпурах, пробуренных для этой цели 1.

Основным недостатком этого способа является то, что для эффективного анкероваНия необходи.мо, чтобы в глубине массива были прочные породы, к которым пришивают трешиноватые блоки. Кроме этого, в породах вокруг анкеров образуется концентрация Напряжений, которая при наличии сети трещин ускоряет разрушение этих пород. К недостаткам относится также и то, что в деформированных выработках анкеры создают дополнительные сложности при перекреплении этих выработок.

Известен способ упрочнения пород тампонажем. Сущность способа заключается в

нагнетании в раскрытые трещины скрепляющего раствора, который в дальнейшем затвердевает и скрепляет отдельные блоки, слои и куски пород в монолитную оболочку, стенку или толщу. Эти скрепленные породы в це лом после упрочнения способны выдержать

более высокую нагрузку (напряжения), чем

до упрочнения скрепляющими растворами 2.

Известен также способ упрочненя пород,

включающий бурение скважин, нагнетание

10 в одни из них упрочняющего раствора и контроль за истечением его из соседних скважин 3.

Основными недостатками описанных способов упрочнения тампонажем является низкая эффективность упрочнения пород в тре15щинах, ограниченных с одной стороны устьем трещин потому, что проникновению раствора в закрытую с одной стороны трещину препятствует закупориваемый раствором под давлением в такой трещине воздух. Не имея

20 выхода из такой трещины, воздух сжимается и, его давление достигает давление нагнетания. При этом воздух ограничивает доступ упрочняющего раствора к устьям трещин и препятствует эффективному упрочнению пород. Кроме того, после отключения скважины от нагйетательного насоса давление упрочняющего раствора резко снижается, а прочность тампонажного камня в области закупоренных объемов воздуха при этом невелика и воздух, расширяясь, частично разрушает скрепленные контакты в трещинах, чем также существенно снижается эффективность упрочнения.

Цель изобретения - повышение эффективности упрочнения пород.

Поставленная цель достигается тем, что одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в одни из скважин дополнительно производят откачку воздуха из соседних.

Поскольку одновременно с нагнетанием из трещиноватых пород откачивается воздух, то снижается возможное количество закупоренного в трещинах объема воздуха. Это связано с тем, что при поступлении упрочняющего раствора к трещине, ограниченной фронтом разрушения (т. е. к такой трещине, в которой возможна закупорка воздуха), давление воздуха в полости такой трещины, а следовательно и его плотность меньше равно настолько, сколько было его откачено. Поэ-тому остающаяся закупоренная часть воздуха занимает меньший объем по сравнению с тем, который занимает воздух без откачки части его из пород. Таким образом упрочняющий раствор при нагнетании его в породы занимает большую часть закупоренных трещий, повышая при этом эффективность упрочнения.

Способ осуществляют следующим образом.

По контуру выработок бурят щпуры в боках и в кровле. Если выработка не разбита на тампонажные участки, то расстояние между соседними скважинами по длине выработки принимается равным 4-6 м, причем скважины в боках и кровле относительно друг друга располагаются в щахматном порядке. Если тампонаж предусматривается проектом сооружения выработки, кондукторы устанавливаются при возведении постоянной крепи.

Нагнетание тампонажного ра створа производится сначала в боковые скважины. Одновременно с Нагнетанием упрочняющего

раствора в боковые скважины из скважин, пробуренных в кровле выработки, откачивают воздух поршневым насосом и контролируют момент начала истечения из этих скважин упрочняющего раствора. В качестве воздуховодов используют стальные трубы и гофрированные резиновые шланги диаметром 38-76 мм. Откачку воздуха производят при максимально возможном разрежении (давление 1-2 МПа и менее).

Так как из пустот трещин зоны неупругих деформаций вокруг выработки откачивают часть воздуха, при упрочнении происходит заполнение трещин эффективнее в 2-3 раза по сравнению с обычным упрочнением, которое выполняют без откачки воздуха.

Таким образом, откачивание воздуха из одних скважин до истечения из них упрочняющего раствора при нагнетании упрочняющего раствора в другие скважины позволяет повысить эффективность упрочнения пород в 2-3 раза по сравнению с известными способами.

Формула изобретения

Способ упрочнения пород, включающий бурение скважин, нагнетание в одни из них упрочняющего раствора и контроль за истечением его из соседних скважин, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности упрочнения пород, одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в одни скважины дополнительно производят откачку воздуха из соседних.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Применение анкерной крепи на угольных шахтах Донецкого бассейна. Киев, «Государственное издательство технической литературы УССР, 1961.

2.Заславский Ю. 3. и др. Крепление подземных сооружений. М., «Недра, 1973, с. 45-60.

3.Давыдов В. В. и др. Химический способ упрочнения горных пород. М., «Недра, 1977, с. 150 (прототип).