Способ упрочнения горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить качество упрочнения горных пород и производительность труда. Предварительно определяют объем трещинной пустотности массива, который требуется укрепить. Затем бурят скважины 1 определенной длины. В призабойной части скважины 1 за границей укрепляемой зоны 2 размещают расширяющийся состав (РС) 3 в оболочке 4. Затем в скважину 1 подают упрочнякиций раствор и герметизируют ее устье. Под действием давления, создаваемого в скважине PC, происходит задавливание упрочняющего состава в трещины. Твердение упрочняющего состава начинается при заполнении им всего объема трещин в зоне 2 при полностью расширившемся PC в оболочке . Прирост объема PC принимают равным объему трещин укрепляемого массива. Объем призабойной части . скважины 1 за границей зоны 2 принимают равным объему PC, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (so 4 Е 21 10 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ИЙ И OTHPblTP9 (21) 3925972/22-03 (22) 10.07.85 (46) 15,01.87. Бюл.В 2 (71) Норильский горно-металлургический комбинат им. А.П.Завенягина (72) Б.М.Липчанский, А.А.Меркулов, В.С.Левин и А.К.Самусенко (53) 622.281.9(088.8) (56) Заславский Ю.З. Крепление подземных сооружений, М.: Недра, 1973, с.45-60.

Авторское свидетельство СССР

У 973852, кл. Е 21 D 11/00, 1983. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЬИ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить качество упрочнения горных пород и производительность труда. Предварительно определяют объем трещинной пустотности

„„SU„„1283402 А 1 массива, который требуется укрепить.

Затем бурят скважины 1 определенной длины. В приэабойной части скважины

1 за границей укрепляемой зоны 2 размещают расширяющийся состав (РС)

3 в оболочке 4. Затем в скважину 1 подают упрочняющий раствор и герметизируют ее устье. Под действием давления, создаваемого в скважине РС, происходит задавливание упрочняющего состава в трещины. Твердение упрочняющего состава начинается при заполнении им всего объема трещин в зоне 2 при полностью расширившемся РС в оболочке. Прирост объема РС принимают равным объему трещин укрепляемого Е массива. Объем призабойной части скважины 1 за границей зоны 2 прини- %ФУ мают равным объему PC. 2 ил.

12834

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

Целью изобретения является повышение производительности труда и качества упрочнения горных пород.

На фиг.1 изображена схема размещения расширяющегося и упрочняющего составов в скважине; на фиг,2 - мо;дель для осуществления способа, Способ осуществляют следующим образом, Предварительно известными методами 15 (например, реометрией) определяют объем трещинной пустотности массива, который требуется укрепить. После чего определяют глубину скважины, предназначенной для осуществления 20 способа

L = I + Х + Х

2 3 где Х вЂ” глубина укрепляемой воны

1 горных пород; 25

Х вЂ” длина части скважины эа и границей укрепляемой зоны, объем которой равен объему трещин в укрепляемой зоне;

Х вЂ” первоначальная длина части

3 скважины эа границей укрепляемой зоны, в которой располагают расширяющийся состав, прирост объема которо- 35 го равен объему трещин укрепляемого массива горных пород

02

Затем в скважину 1 подают упрочняющий состав 5, например ППУ-328 или

ППУ-329, После этого скважину герметизируют в устье, например, герметизатором ГТ вЂ” 45 6. После выполнения перечисленных операций эадавливание упрочняющего состава в трещины происходит под действием давления, создаваемого в скважине расширяющимся составом в подвижной оболочке, а твердение упрочняющего состава начинается при заполнении им всего объема трещин в укрепляемой зоне 2 при полностью расширившемся составе в оболочке.

Пример. Для испытаний была изготовлена модель (рис.2) скважины в виде трубы 1 длиной 2 м, диаметром

56 мм иэ оргстекла, наглухо закрытой с одной стороны пробкой 7, с вентилем 8 — с другой стороны. Радиус укрепляемой зоны R равен 0,25 м, глубина эакрепляемой зоны Х, = 1,0 м, относительный объем трещинной пустотности л = 0,006. Тогда длина части скважины Х эа границей укрепляемой зоны, объем которой равен объему трещин, равна

В

Х = ) Х (— — 1) = 0,006;100

25 ° . 25 (--- — — — — — — 1):= 47 см .

2,8 ° 2,8

Расширяющийся состав 3 состоял из водопесчаноцементной смеси с добав- лением алюминиевой пудры в соотношении компонентов В:П:Ц:А =1,5:3,1:0 5.

Расширяющийся состав 3 в оболочке 4, в качестве которой использовали воздушный резиновый шар, занимал часть трубы длиной Х = 52 см. Таким образ зом, общая длина скважины

55 где 3 — - объем трещин укрепляемого массива, отн. ед,;

R — - радиус зоны укрепления, см; г — радиус скважины, см.

Из выработки бурят скважины 1 длиной L. В призабойной части Х скважины за границей укрепляемой зоны 2 размещают расширяющийся состав 3 в оболочке 4. Оболочка может быть эластичной, способной растягиваться, или жесткой, в виде пенала с подвижной крышкой, выполняющей роль поршня. Расширяющийся состав 3 представляет собой, например, водопесчано-цементную смесь с добавлением алюминиевой пудры или раствор расширяющегося цемента типа Bristar, L-=I +Х +Х =100+47+52=

2 э

199 см.

В качестве упрочняющего использовали состав на основе карбамидоформальдегидной смолы КФ-Ж с отвердителем— щавелевой кислотой и наполнителем— песком в соотношении соответственно

1:1:0,04, Объем трещин моделировался отрезком такой же трубы 9, наглухо закрытой с одной стороны и присоединенной к вентилю 8. Длина этой трубы 50 см.

В торце модели скважины размешали оболочку 4 с расширяющимся составом

3, затем оставшуюся часть трубы 1 заполняли упрочняющим составом 5 и

1283402

aÿêðüï апп вентилем 8, к которому подсоединяли трубу 9, моделирующую объем трещин.

Состав в оболочке начинал расширяться через 1О мин после его при5 готовления, т.е. его необходимо разместить в скважине в течение 10 мин. Заканчивалось расширение через

30 мин, При этом упрочняющий состав

5 выдавливался в модель 9 трещин. По 10 окончании расширения состав в оболочке начинал твердеть и через 60 мин после его приготовления представлял собой жесткий пористый цилиндр, Упрочняющий состав 5 заполнил модель 15

9 трещин, сжав находящийся в ней воздух, Полное затвердевание упрочняющего состава наступило через 24 ч при этом он представлял собой упругий цилиндр, 20

Для того, чтобы разместить в скважине расширяющийся состав в оболочке (упрочняющий состав) и закрыть ее пробкой (герметизатором), т,е. провести работы, требующие наличия оборудования и трудозатрат, потребовалось 3 мин, На подготовленном участке нагнетание укрепляющего состава в трещины происходит автоматически без участия человека. 30

Предложенный способ позволяет по сравнению с прототипом более качественно укрепить горные породы вокруг выработки, исключив применение анкеров, обеспечив их монолитность путем нагнетания в трещины упрочняющего состава, который заполняет весь объем существующих в массиве трещин (при этом создается несущая 40 конструкция из упрочненных горных пород). Кроме того, при медленном нагнетании упрочняющего состава в трещины исключается возможность выброса упрочняющего состава при обратном гидроударе,.при этом расширяющийся состав и его оболочка в течение всего времени расширения выполняют функцию искусственного нагнетательного насоса, а по окончании увеличения 50 их объема — функцию запорного устройства, обеспечивающего удержание в скважине созд ьнного давления до полного эатвердевания контактов в трещинах. Кроме того, отпадает необходимость использования нагнетательного насосного парка для заполнения трещин массива унрочняющим составом, Выполнение призабойной части скважины за границей укрепляемой зоны объемом, равным объему расширяющегося состава, и заполнение растягивающейся (раздвигающейся) оболочки расширяющимся составом, количество которого обеспечит при его расширении увеличение (прирост) объема до предварительно определенного объема трещин в укрепляемом массиве горных пород, позволит укрепить наиболее нарушенную часть приконтурного массива горных пород путем заполнения упрочняющим составом всего объема трещин в этой зоне, что также повышает степень упрочнения массива горных пород. Оставшийся в скважине упрочняющий состав представляет собой полимерный анкер сплошной конструкции, дополнительно скрепляющий массив по глубине зоны укрепления.

Причем адгезионная способность анкера к горным породам повышена за счет связи затвердевшего упрочняющего состава в скважине и в трещинах массива.

Полимерный анкер может быть армирован, Формула изобретения

Способ упрочнения горных пород, включающий бурение скважин, нагнетания в них упрочняющего раствора, герметизацию скважин в устье и создание давления в скважине, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности труда и качества упрочнеиия горных пород, давление в скважине создают расширяющимся составом, размещенным в оболочке, которую устанавливают в призабойной зоне скважины до нагнетания в нее упрочняющего раствора за границей укрепляемой зоны горных пород, при этом прирост объема расширяющегося состава принимают равным г объему трещин укрепляемого массива горных пород, а объем призабойной части скважины за границей укрепляемой зоны принимают равным объему расширившегося состава.

1283402

Составитель Л.Березкина

Редактор Л.Веселовская Техред И.Попович Корректор E .Сирохман

Заказ 7397/29

Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4