Способ тампонажа горных выработок

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при строительстве капитальных горных выработок (ГВ). Цель - повьшение эффективности и качества водоподавления и предотвращение выходов тампонажного раствора в ГВ. Определяют величину зоны 3 влияния горно-проходческих работ (ГПР). Тампонажные скважины 1 бурятся за пределы зоны 3 влияния ГПР. Нагнетанием в скважины тампонажного раствора формируют изоляционные завесы 4, последовательно увеличивая реологические и прочностные х-ки тампонажного раствора до пределов его прокачиваемости. Радиус R. влияния ГПР определяют из соотношения Rg bv, sin fii - V/ff , где hp - расстояние от устья скважины до интервала нагнетания, м , ti - угол наклона скважины, град , V - объем закачанного раствора, , М - мощность водоносного интервала, Mj m - тре щинная пустотность, м. Совокупность сформированных изоляционных завес в необходимом количестве тампонажных скважин образует общую водонепроницаемую тампонажную завесу вокруг ГВ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл со 4; О5 00

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 Е 21 D 11 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«Рис. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4079483/22-03 (22) 29.04,86 (46) 23..10.87, Бюл. Ф 39 (71) Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геолого-разведочным работам "Спецтампонажгеология" (72) Э.ЯеКипко, Ю.А.Полозов, В.В.Забора, А.В.Попов и Ю.Н.Спичак (53) 622.281.9(088.8) (56) Давыдов В.В. и др. Справочник по сооружению шахтных стволов специальными способами. М.: Недра, 1980, с. 133-135.

Авторское свидетельство СССР

У 1023099, кл. Е 21 D 13/02, 1983 ° (54) СПОСОБ ТАМПОНАЖА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при строительстве капитальных горных выработок (ГВ). Цель — повышение эффективности и качества водоподавления и предотвращение выходов тампонажного раствора в ГВ. Определяют величину зоны 3 влияния горно-проходческих работ (ГПР). Тампонажные скважины

1 бурятся за пределы зоны 3 влияния

ГПР. Нагнетанием в скважины тампонажного раствора формируют изоляционные завесы 4, последовательно увеличивая реологические и прочностные х-ки тампонажного раствора до пределов его прокачиваемости. Радиус R< влияния ГПР определяют из соотношение Н = h„sin Ы вЂ” llV/ Mmz где Ьив расстояние от устья скважины до интервала нагнетания, м; ««",— угол наклона скважины, град, V — объем закачанного раствора, м, M — - мощность водоносного интервала, м, m — тре, щинная пустотность, м. Совокупность сформированных изоляционных завес в необходимом количестве тампонажных скважин образует общую водонепроницаемую тампонажную завесу вокруг

ГВ. 1 з и. ф лы, 2 ил.

1 1346810

Изобретение относится к горному

1 делу.и может быть использовано при строительстве капитальных горньгх выработок.

l)

Цель изобретения — повышение эффективности и качества водоподавле— ния и предотвращение выходов тампонажного раствора в горную выработку.

На фиг. 1 представлена общая схема формирования изоляционной завесы за пределами зоны влияния горно-проходческих работ вокруг шахтного ствола, на фиг, 2 — схема внедрения изоляционной завесы ь зону влияния горно-проходческих работ„

На фиг„ i и 2 обозначены тампонажная скважина 1, вертикальная горная выработка 2, эона 3 влияния горнопроходческих работ, изоляционная завеса 4, место 5 установки пакерующего устройства, канал 6 выхода тампонажного раствора, требуемый профиль 7 изоляционной завесы.

Способ осуществляется в следующей последовательности, Определяют величину зоны влияния горно-проходческих работ, Тампонажная скважина 1 бурится эа пределы эоны 3 влияния горно-проходческих ра30 бот, образовавшейся после проведения вертикальной горной выработки 2.

Устанавливая пакерующее устройство, нагнетанием тампонажногс раствора формируют изоляционную завесу (фиг. 1).

Совокупность сформированных изоляционных завес в необходимом количестве тампонажных скважин образует общую водонепроницаемую тампонажную завесу вокруг горной выработки, кото40 рая расположена за. пределами зоны влияния горно-проходческих работ, Если место 5 установки пакерующего устройства определено неправильно и изоляционная завеса 4 внедряется в зону 3 влияния горно-проходческих работ с образованием канала 6 выхода тампонажного раствора, необходимо произвести перестановку пакерующего устройства для обеспечения формиро-- 50 Р

Г вания изоляционной завесы требуемого профиля 7. тическим напором подземных вод по уравнению

8 Кк

R = — — -- > л где 8 — величина раскрытия водоносных треплин, м, R — давление на контуре распрок странения -.àìïîêàæíîão растнора, ИПа, г — динамическое напряжение сдвига тампснажного раствора, IIIIa.

В соответствии с полученной величиной R подбирают оптимальный для конкретньгх гидрогеологических условий состав тампонажного раствора, прочностные параметры которого обеспечивают возможность формирования завесы 4 требуемой мощности при выбранной схеме расположения тампонажных скважин 1. Необходимое количество и глубину таких скважин и их пространственную ориентацию определяют графоаналитическим методом из условия надежного смыкания единичных завес эа контуром зоны 3 влияния горнопроходческих работ (фиг. 1). .Устанавливая по имеющейся горногеологической информации проходки ствола ориентировочные размеры зоны влияния горно-проходческих работ в горизонтальной плоскости, выбирают необходимое расстояние от устья скважины до места 5 установки пакерующегс устройства (фиг. 1).

Допустимое давление нагнетания тампонажного раствора определяют иэ выражения

Р (Р +ьР +8P„, + Р Р ) Я (2) где Р„

45 дР

Формирование изоляционной завесы начинают через скважину 1, вскрывшую максимальный водоприток, при этом

Первоначально устанавливают необходимую мощность изоляционной завесы вокруг горной выработки 2 из условия обеспечивания устойччвости тампонажного раствора в трещинах против выдавливания его в выработку гидростапластовое давление, MIa потери давления в колонне бурильных труб, MIIa, потери давления в трещинах горных пород, KIa, потери давления в манифольдной линии, ИПа, гидростатическое давление столба тампонажного раствора, NIIa, коэффициент гидравлических сопротивлений в запорной арматуре.

134б810

) 20

35 где h

m

Т следят за процессом распространения тампонажного раствора с целью точного определения развития зоны влияния горно-проходческих работ.

Если происходит выход тампонажного раствора в горную выработку или создается дополнительная нагрузка на постоянную крепь до достижения необходимого объема нагнетания в скважину, зто означает, что формируемая изоляционная завеса 4 внедряется в зону Э влияния горно-проходческих работ. В этом случае необходимо скорректировать место установки паке- 15 рующего устройства в скважине с учетом истинной мощности нарушенной зоны вокруг горной выработки, величину которой определяют из соотношения

R = h ° з1пФ вЂ” - —-и . 11 ь

mr где h — расстояние от устья скважии ны до интервала нагнетания, м, — угол наклона скважины, град, V — объем закачанного раствора; мЗ

M — мощность водоносного интервала, м, m r — трещинная пустотность, м, Для предотвращения потерь изоляционного материала при его выходе в ствол поступают следующим образом.

В момент выхода эа счет изменения количественного соотношения компонентов тампонажного раствора резко изменяют его реологические и прочностные характеристики до величин, обеспечивающих его устойчивость к выдавливанию из образовавшегося канала 6 выхода под воздействием гидростатического напора подземных вод.

При этом режим доставки тампонажного раствора с измененными параметрами в канал выхода задают в соответствии с кинетикой его структурообразования.

Это позволяет, во-первых, исключить потери ранее инъектированного изоляционного материала через неуплотненные стыки крепи, во-вторых, позволяет использовать тампонажную скважину 1, соединившуюся с каналом выхода для дальнейшего формирования требуемого профиля 7 изоляционной завесы А,и наконец, обеспечивает возможность эффективно реагировать на любую горно-техническую ситуацию в процессе,тампонажных работ без усложнения их технологии.

После постановки тампонажной завесь1 в водоносном интервале под ее защитой производят укрепительную Во доизляцию зоны влияния горно проходческих работ с целью разобщения вскрытых выработкой горных пород и усиления несущей способности постоянной крепи. При этом используют там- понажный раствор повышенной прочносты (без изменения типа компонентов, как было описано). В этом случае достигают смыкания тампонажной завесы с постоянной крепыш выработки, а образовавшаяся структура имеет трехслойную конструкцию с нарастающей прочностью слоев, что позволяет крепи эффективно воспринимать какие-либо проявления горного давления.

Формула изобретения

1. Способ тампонажа горных выработок, включающий бурение скважин, нагнетание в них тампонажного раствора и создание изоляционной завесы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности и качества водоподавления и предотвращения выходоь тампснажного раствора в горную выработку, определяют величину зоны влиячия горно-проходческих работ, создание изоляционной завесы производят за зоной влияния горнопроходческих работ, последовательно увеличивая при этом реологические и прочностные характеристики тампонажного раствора до пределов ere прокачиваемости.

2.— Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что радиус влияния

Rz горно-проходческих работ определяют из соотношения

V — з 1.п п л

/ расстояние от устья скважины до интервала нагнетания, м; угол наклона скважины, град; объем закачанного раствора,,з ° мощность водоносного интервала, и, трещинная пустотность, м.

1346810

Составитель Л.Березкина

Редактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор M.Øàðoøè

Заказ 5106/33 Тираж 452

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород„ ул. Проектная, 4