Способ поддержания выработок основания блока

 

Изобретение относится к горной промышленности и М. б. использовано при отработке месторождений подземным способом в условиях больших глубин и повышенных сейсмических нагрузок от производства массовых взрывов. Цель изобретения - повышение устойчивости выработок основания блока в условнях повышенного горного давления и влияния сейсмовзрывных нагрузок. Из охраняемых выработок бурят инъекционные скважины 1, концы которых выводятся в обнажение. Определяют зоны нарушенности пород в приконтурной зоне по формуле 5экв Сф : (1к - t«) „ (Рн : Р), где 5экв - плош1адь эквивалентного открытия трещин; Сф - постоянная реометрическая установка; Ри, Рк - давление воздуха в реометрической установке в момент времени 1н и момент if. соответственно. Размеш.ают в скважине инъектора, сначала в дальней, а затем в ближней нарушенной зоне. Упрочняют приконтурный массив путем нагнетания скрепляющего раствора, вначале в приконтурные зоны, а затем, после схватывания раствора, инъектируют массив по всей длине скважин между приконтурными зонами. По мере изменения горногеологической и горнотехнической обстановки периодически проводят контроль за состоянием приконтурного массива. При необходимости проводят повторные нагнетания. 3 ил. (Л Is;) ;о оо СХ) 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1l) (5g 4 E 21 1.) 11/00

Вс рс;) т":» щ%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3971200/22-03 (22) 29.10.85 (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (71) Горный институт Кольского филиала им. С. М. Кирова АН СССР (72) В. М. Дианов, Ю. В. Демидов и Ю. P. Катков (53) 622.284.4 (088.8) (56) Кузьмин Е. В. и др. Нагнетание полиуретанов для упрочнения оснований рудных блоков.— Горный журнал, 1985, № 2, с. 32 — 34.

Бокий Б. В. и др. Технология и механизация строительства подземных сооружений и шахт. М.: Недра, 1971, с. 595 — 599. (54) СПОСОБ ПОДДЕРЖАНИЯ ВЫРАБОТОК ОСНОВАНИЯ БЛОКА (57) Изобретение относится к горной промышленности и м. б. использовано при отработке месторождений подземным способом в условиях больших глубин и повышенных сейсмических нагрузок от производства массовых взрывов. Цель изобретения — повышение устойчивости выработок основания блока в условиях повышенного горного давления и влияния сейсмовзрывных нагрузок.

Из охраняемых выработок бурят инъекционные скважины 1, концы которых выводятся в обнажение. Определяют зоны нарушенности пород в приконтурной зоне по формуле S- = (Сф: (1 — 1.)1 1„(Р.: Р ), где S-- — площадь эквивалентного открытия трещин; Сф — постоянная реометрическая установка; Р, P — давление воздуха в реометрической установке в момент времени 1. и момент t соответственно. Размещают в скважине инъектора, сначала в дальней, а затем в ближней нарушенной зоне. Упрочняют приконтурный массив путем нагнетания скрепляющего раствора, вначале в приконтурные зоны, а затем, после схватывания раствора, инъектируют массив по всей длине скважин между приконтурными зонами. По мере изменения горногеологической и горнотехнической обстановки периодически проводят контроль за состоянием приконтурного массива. При необходимости проводят повторные нагнетания.

3 ил.

1298385 нарушенности массива в приконтурнои зоне ,характеризует обобщенный показатель «площадь эквивалентного открытия трещин», определяемый из выражения:

S, Сф В Рн

4 — t р„

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при отработке рудных месторождений подземным способом в условиях больших глубин и повышенных сейсмических нагрузок от производства массовых взрывов и вторичного дробления руды.

Предлагаемое техническое решение может за счет упрочнения массива путем нагнетания в него скрепляющих составов обеспечить устойчивость выработок различ- 10 ного назначения, пройденных в основании рудного блока, подверженного интенсивному заколообразованию и повышенному износу в связи с проявлениями горного давления, массовыми взрывами, вторичным дроблением руды и другими факторами.

I5

Цель изобретения — повышение устойчивости выработок основания блока в условиях повышенного горного давления и влияния сейсмовзрывных нагрузок.

На фиг.1 изображен разрез А — А выработок основания блока при скреперной доставке с односторонним расположением выпускных воронок; на фиг.2 — разрез Б — Б на фиг 1; на фиг 3 — разрез  — В на фиг.1.

На фиг.1 — 3 обозначены инъекционные скважины 1; приконтурная нарушенная зона 2 на участках, примыкающих к обнажению; приконтурная нарушенная зона 3 в окрестности охраняемой выработки; выпускная воронка 4; скреперный штрек 5; откаточный орт 6; горизонтальная часть выпускной воронки 7.

Способ осуществляется следующим образом.

Из охраняемых выработок (скреперный штрек 5, откаточный орт 6, горизонтальная часть выпускной воронки 7) бурятся инъекционные скважины 1, концы их выводятся в обнажение 4. При этом пересекаются приконтурные нарушенные зоны 2 и 3.

Расстояние L между скважинами 1 выбирается из условия 1 ) 2R, где R — радиус 40 распространения раствора по трещинам (R устанавливается при опытных нагнетаниях раствора) . Нагнетанию растворов предшествует инструментальное определение параметров нарушенных зон. Для этих целей наиболее приемлемым и достаточно зарекомендовавшим себя в практике может служить способ реометрических измерений.

На основании многолетних исследований закономерностей развития естественной и техногенной трещиноватости в приконтурной зоне горных выработок установлено, что с достаточной степенью надежности состояние гдето»» — площадь эквивалентного открытия трещин;

Сф — постоянная реометрической установки;

Р», Р» — давление воздуха в реометрической установке в момент времени

t» и 1» соответственно.

Экспериментальным путем установлено, что при S -) 3.1 нарушенность приконтурной зоны незначительна и обнажение находится в устойчивом состоянии. При $»»» ( (3.1 возможно вывалообразование, эта стадия состояния приконтурного массива позволяет успешно нагнетать в массив скрепляющие растворы с вязкостью до 200 Мпа с.

Таким образом, при первом обследовании инъекционных скважин возможен случай, когда часть из них не подвергается инъектированию ввиду устойчивого состояния приконтурного массива. По мере развития фронта очистной выемки, а также при выпуске руды, происходит раскрытие и образование новых трещин, это фиксируется реометрическими наблюдениями, и при достижении S-. определенного значения возникает необходимость в нагнетании раствора и упрочнения нарушенной зоны.

Упрочнение выполняется в следующей последовательности. Вначале упрочняют нарушенную зону, примыкающую к выходу скважин в обнажении 2, затем нарушенную зону, примыкающую к охраняемой выработке 3.

Для этой цели инъектор последовательно размещают сначала в дальней, а затем в ближней нарушенной зоне и проводят участковое нагнетание раствором с повышенной вязкостью (более 150 МПа ° с) . Постоянный расход раствора или величины давления в скважине свидетельствует о выходе раствора через трещины в зону обнажения, нагентание при этом прекращается, а инъектор извлекается и размещается в следующей скважине и вновь проводится нагнетание. В такой последовательности герметизируются нарушенные зоны по всему контуру зоны обнажения и при последующем нагнетании раствора в массив (нагнетание

11 очереди) не происходит его вытекание в зону обнажения, что приводит к его экономному расходованию. Кроме того, появляется возможным дальнейшее инъектирование проводить при высоких давлениях (порядка

200 †2 атм). Нагнетание второй очереди, как и первой, ведется по участковой схеме в зажимном режиме. По мере изменения горно-геологической и горнотехнической обстановки периодически проводят контроль за состоянием приконтурного массива, и при необходимости производят повторные нагнетания. При отработке одного из блоков гор. + 470 м визуальным обследованием установлено, что ряд выработок оснований блоков разрушаются, в первую очередь это относится к смотровым ходкам и их сопряжениям с контрольно-вентиля1298385 ционным ортом, а также к целикам между воронками выпуска. Реометрические измерения в приконтурном массиве целика между воронками выпуска на стадии проходки смотрового ходка и воронок выпуска зафиксировали нарушенную зону с глубиной до

60 см и степенью ослабления открытыми трещинами Х$ « = 0.1 мм . После разделки подсечки глубина нарушений достигала

0.8-1.0 м от контура целика при ZS-. до

4.5 мм . Массовая отбойка руды вызывает 10 увеличение нарушенной зоны до 1.6 м от обнажений при ZS- до 10 8 мм . При этом на глубинах до 1,0 м отмечена воздухопроницаемость S- = 2.7 — 2.85 мм . Таким образом, на начало выпуска руды коэффициент ослабления целика Ко достигал значения 0,5, при этих условиях бывал наиболее вероятен н. з

Ko= — — —

h„

20 где fH.3 — глубина нарушенной зоны, м;

h — вертикальная мощность целика, м.

В связи с этим было принято решение об упрочнении целика. Инъекция упрочняющего раствора проводится по схеме участ- 25 ковых нагнетаний в зажимном режиме. Нагнетания осуществляют в скважинах с максимальной глубиной 6 м, пробуренных из смотрового ходка. В первую очередь проводят нагнетания на участках вблизи обнажения целика с воронкой выпуска и подсечки на глубинах до 1 м. Используют раствор карбамидной смолы КФ-Ж и 20Я-ный водный раствор хлорного железа при соотношении компонентов 5:1 и вязкости 150 МПа с.

Этот же раствор используют затем для упрочнения метровой зоны в кровле смотрового ходка (нижняя часть целика). Темп нагнетания раствора составляет 80 — 100 л/ч, давление нагнетания до 15.0 МПа, расход раствора 6.0 — 8.0 л на одно нагнетание.

После создания непроницаемой оболочки по 40 контуру осуществляют нагнетания на остальных участках нарушений. Темп нагнетания

100 110 л/ч, давление нагнетания 22.0—

25.0 МПа, расход раствора 2 — 4 л на одно нагнетание.

Во второй очереди используют для нагнетаний раствор с вязкостью 50 МПа ° с.

Нагнетания проводят до полного насыщения нарушенного массива, что определяется резким ростом давления при работающем оборудовании и отсутствием понижения на инъектируемом участке при отключении насосов. Выхода раствора на контуры целика при осуществлении второй стадии не отмечено. В процессе выпуска руды повторные ðñîметрические наблюдения, проведенные в инъе. кционных скважинах, выявили на отдельных участках образование новых трещин вблизи обнажений и незначительное раскрытие трещин, заполненных твердеющим раствором.

На некоторых участках S x достигает

З.З мм-. Проведенное повторное нагнетание позволяет на этих участках обеспечить устойчивость выработок основа ний блока на весь период их эксплуатации.

Использование предлагаемого способа поддержания выработок основания блока обеспечит полное насыщение массива, вмещающего выработки основания блока скрепляющим раствором, возможность проведения последующих нагнетаний раствора в случае раскрытия или образоваия трещин под воздействием статических или динамических нагрузок, надежное поддержание выработок основания блока в течение всего срока их эксплуатации.

Формула изобретения

Способ поддержания выработок основания блока, включающий бурение инъекционных скважин, определение зоны нарушенности пород, размещение в скважинах инъекторов и упрочнение приконтурного массива путем нагнетания скрепляющего раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости выработок в условиях повышенного горного давления и влияния сейсмовзрывных нагрузок, инъекционные скважины бурят до обнажения, а нагнетание скрепляющего раствора производят вначале в приконтурные зоны и после схватывания раствора инъектируют массив по всей длине скважин между при контурными зонами.

А-A

Составитель Л. Березкина

Редактор А. Сабо Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 743//33 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4