Способ упрочнения горных пород

 

Изобретение относится к области горного дела и позволяет повысить эффективность упрочнения мелкотрещиноватых пород различного минералогического состава. Для этого через пробуренный шпур в трещины массива горных пород нагнетают импульсами вяжущее вещество, взвешенное в струе сжатого воздуха. В качестве вяжущего вещества используют сухой аэрированный цемент. Подача импульсами позволяет поддерживать взвешенное состояние частиц цемента при небольших расходах его через трещины. Затем массив прокачивают жидким закрепляющим раствором цемента. При этом трещины в массиве окончательно заполняются вяжущим веществом. После продувки массива через один шпур переходят на другой шпур. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m 4 Е 21 D 20/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3895757/22-03 (22) 13.05.85. (46) 07.10.86. Бюл. № 37 (71) Восточный научно-исследовательский горно-рудный институт (72) П. И. Сенцов, Н. И. Саитов, В. Г. Венгловский и Н. Г. Волченко (53) 622.281.74 (088.8) (56) Заславский Ю. 3. и др. Инъекционное упрочнение горных пород. — М.: Недра, 1984, с. 92 — 94.

Ефименко А. А., Долоткин Ю. Н. Физико-химический способ упрочнения кровель.

Уголь, 1985, № 1, с. 18 — 19. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД

„„SU„„1262051 д1 (57) Изобретение относится к области горного дела и позволяет повысить эффективность упрочнения мелкотрещиноватых пород различного минералогического состава.

Для этого через пробуренный шпур в трещины массива горных пород нагнетают импульсами вяжущее вещество, взвешенное в струе сжатого воздуха. В качестве вяжущего вещества используют сухой аэрированный цемент. Подача импульсами позволяет поддерживать взвешенное состояние частиц цемента при небольших расходах его через трещины. Затем массив прокачивают жидким закрепляющим раствором цемента. При этом трещины в массиве окончательно заполняются вяжущим веществом. После продувки массива через один шпур переходят на другой шпур. 1 ил.

1262051

Изобретение относится к области горного дела, а именно к способам упрочнения трещиноватых пород методом инъекции вяжущего материала.

Цель изобретения — повышение эффективности упрочнения мелкотрещиноватых пород различного минералогического состава.

На чертеже изображена схема устройства для подачи в массив через шпур аэрозоля сухого цемента.

Устройство для подачи аэрозоля сухого цемента состоит из герметичного продолговатого сосуда 1 объемом 20 — 30 л с верхней горловиной, закрываемой крышкой 2 с помощью струбцинок 3. Сосуд установлен на горизонтальных шарнирах 4 с возможностью поворота в вертикальной плоскости на 180 . В нижней части к сосуду подведен воздухоподводящий патрубок 5 с пробковым краном 6, а в верхней части — воздухоподводящий патрубок 7 с вентилем 8. Через крышку 2 в сосуд 1 вставлен выдачной патрубок 9, закрываемый с торца клапаном 10, который расположен в сосуде 1. Клапан 10 оборудован рукояткой 11, выполненной наружу. Патрубок 9 соединен резинотканевым рукавом 12 с трубкой 13 кондуктора, закрепляемого в устье шнура 14 с помощью гайки 15 и резиновой манжеты 16.

На трубке 13 установлен винтообразно изогнутая пластина 17. Сосуд снабжен манометром 18.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале через пробуренный шпур производят нагнетание в трещины массива горных пород аэрированного цемента. С этой целью открывают крышку 2, засыпают в сосуд цемент, закрывают крышку 2 и плавно открывают вентиль 8 пневмомагистрали.

Сжатый воздух из сети заполняет сосуд 1 до некоторого давления Р,, которое контролируют по манометру 18. Затем закрывают вентиль 8 и поворотом рукоятки 11 открывают клапан 10, При этом сжатый воздух из сосуда через патрубок 9, рукав 12 и трубку 13 устремляется в шпур 14, в стенках которого имеются трещины. Если в трещинах содержится вода, сжатый Воздух вытесняет ее и осушает поверхности. При расходе сжатого воздуха через трещины

его давление в сосуде 1 падает до величины P . По величине времени падения давления t от Ро до Р, оценивают степень трещиноватости массива. При назначении

a t = A t, кондукторную трубку закрепляют в следующем шпуре. Величина A t,„, характеризует ту степень монолитности пород, при которой их цементация нецелесообразна. Определяют 1„,«опытным путем.

Если h.1(И а „то после падения давления в сосуде 1 резко открывают пробковый кран 6. Сжатый воздух с большой скоростью

5 0

55 устремляется по патрубку 5 в сосуд 1 и раздувает цемент на дне сосуда. Частицы цемента взвешиваются в воздухе и в виде аэрозоля поступают через патрубок 9, рукав 12 и трубку 13 в шпур 14. Винтообразная пластинка 17 на конце трубки 13 закручивает поток аэрозоля, который прижимается к стенке шпура. Под избыточным давлением, созданном в шпуре, аэрозоль вдувается в трещины массива и устремляется по ним в сторону выходных отверстий. При движении по трещинам частицы цемента постепенно забивают сужения, накапливаются у разветвлений, каверн. По мере нагнетания аэрозоля частицы цемента начинают оседать на дно сосуда 1. Для поддержания необходимой их концентрации в потоке кран 6 периодически закрывают и открывают (подают импульсы сжатого воздуха) .

Эта операция позволяет поддерживать взвешенное состояние цемента при небольших расходах его через трещины. Взвесь в струе воздуха частичек сухого цемента размером

40 — 100 мкм легко проникает в тонкие сквозные трещины. Цемент постепенно накапливается у ответвлений трещин, в порах и кавернах массива, соединенных этими трещинами с полостью шпура.

Концентрацию цемента в аэрозоле при цементации сильнотрещиноватых пород можно увеличивать. Это достигается увеличением перепада давлений в сосуд и шахтной магистрали в момент открывания пробкового крана 6. Кроме того, повышение концентрации происходит при наклонах сосуда 1 к горизонту, поскольку расстояние между патрубком 9 и уровнем цемента по вертикали уменьшается и частицы цемента легче захватываются устремляющимся в отверстие этого патрубка потоком воздуха.

После продувки массива аэрозолем цемента через один шпур кондукторную трубку 1 3 переносят на другой и следом закрепляют в освободившемся шпуре кондуктор с трубопроводом от насоса и производят нагнетание в шпур цементного раствора (не показано), при этом раствор заполняет оставшиеся в массиве крупные полости, вода из раствора частично отфильтровывается и проникает в тонкие трещины, затворяя осевшие там частицы сухого цемента. Попавший в массив сухой цемент при затворении раствором позволяет повысить прочность тампонажного камня, образующегося после затвердевания раствора. Это повышает качество упрочнения пород.

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет упрочнять массивы из различных по минералогическому составу горных пород, поскольку в данном случае не требуется согласования химических свойств вяжущего материала и породы. Цементное вяжущее универсально по применению в различных горно-геологических условиях.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет

1262051

Формула изобретения

Составитель Л. Березкина

Редактор Н. Тупица Техред И. Верес Корректор Л. Патай

Заказ 5280/24 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 заполнить цементом тонкие трещины в слабопроницаемых скальных породах, что обеспечивает возможность повышения устойчивости выработок, проводимых в удароопасных. массивах, а также в зоне влияния массовых взрывов.

Способ упрочнения горных пород, включающий нагнетание в трещины массива че- fQ рез шпур вяжущего вещества с помощью сжатого воздуха с последующей подачей в трещины жидкого закрепляющего раствора посредством насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения мелкотрещиноватых пород различного минералогического состава, нагнетание вяжущего вещества с помощью сжатого воздуха производят в импульсном режиме, при этом в качестве вяжущего вещества используют сухой аэрированный цемент.