Способ изоляции вертикальных горных выработок от притоков подземных вод
Изобретение относится к области горного дела, и м.б, использовано при сооружении капитальных горных выработок. Цель - повьшение эффективности водоподавления, снижение трудоемкости и материальных затрат на его выполнение. Бурят нагнетательные радиально направленные горизонтальные скважины 1. Б них поочередно нагнетают тампонажный раствор 2 для создания экра1|ирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонажной заходки. Потом бурят дополнительные радиально направленные наклонные скважины 4. Они вскрывают водоносный горизонт на всю мощность, на расчетном удалении от выработки ствола. На всю мощность вскрытого водоносного горизонта через скважины 4 осуществляют нагнетание тампонажного раствора. Бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора осуществляют с одной отметки установки бурового и нагнетательного оборудования. Угол наклона скважины определяют из соотношения о arctgR : Н о+ (R п ) i-tg/s, где of - угол наклона, R/n - веJ; сл со СП IND О О
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (П 4 E 21 D 11/38
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3949576/2?-03 (22) 03. 09. 85 (46) 15. 11.87. Бюл. Ф 42 (71) Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочным работам "Спецтампонажгеология" (72) Э.Я. Кипко, P.A. Лагунов, Ю.А. Полозов, Ю.Н. Спичак и В.В.Забора (53) 622 ° 848(088.8) (56) Давыдов В.В. и др. Справочник по сооружению шахтных стволов специальными способами. M.: Недра, 1980, с.133-135.
Авторское свидетельство СССР
В 956799, кл. Е 21 D 11/00, 1980. (54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ
ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ОТ ПРИТОКОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД (57) Изобретение относится к области горного дела, и м.б. использовано при сооружении капитальных горных
„„SU„„1352067 А 1 выработок. Цель — повышение эффективности водоподавления, снижение трудоемкости и материальных затрат на его выполнение. Бурят нагнетательные радиально направленные горизонтальные скважины 1. В них поочередно нагнетают тампонажный раствор 2 для создания экранирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонажной заходки. Потом бурят дополнительные радиально направленные наклонные скважины 4. Они вскрывают водоносный горизонт на всю мощность, на расчетном удалении от выработки ствола.
На всю мощность вскрытого водоносного горизонта через скважины 4 осуе ществляют нагнетание тампонажного раствора. Бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора осуществляют с одной отметки установки бурова- (ro и нагнетательного оборудования.
Угол наклона скважины определяют из соотношения о =агс @В„: Н + (В.„+ В где o(— угол наклона, Rin ве1352067
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении капитальных горных выработок.
Ь
Цель изобретения — повышение эффективности водоподавления, снижение трудоемкости и материальных затрат на его выполнение.
На чертеже изображена схема осу- 10 ществления способа.
На чертеже обозначено: 1 — скважина экранирующей завесы; 2 — тампонажный раствор; 3 — экранирующая завеса;. 4 — наклонная тампонажная сква- 15 жина, 5 — водоизоляционная завеса;
6 — вертикальная горная выработка.
Необходимую мощность изоляционной завесы определяют из условия обеспечения устойчивости тампонажного раствора в трещинах против выдавливания
его в выработку гидростатическим напором подземных вод по уравнению (3) (4) cos у, 20 где у — угол между направлением наклонной скважины и скважины экранизирующей завесы.
Для обеспечения условия сохранности постоянной крепи от разрушения
26 при нагнетании тампонажного раствора необходимо произвести расчет допустимого давления нагнетания с учетом определенного значения R
Избыточное давление на крепь вертикальной выработки в период нагнетания тампонажного раствора на расстоянии R „ определяется из выражения где d — - величина раскрытия водоносных трещин;
P — гидростатический напор подк
30 земных вод; — динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора.
Угол забурки наклонных тампонажных, скважин d определяют иэ условия обеспечения вскрытия скважинами кровли 35 водоносного горизонта на расстоянии
R „ от стенки выработки из соотношения
Rn
=---- Е. (— ---- )
4Т1КМ 4ой
Р=Р н о личина вскрытия водоносного пласта от стенки выработки; Н, — расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта на оси ствола, R,,8 —радиус горной выработки; р- угол падения пород. При этом величина вскрытия определяется из следующего выраи жения: R Ä = d Р, 2 ", где с1 - величина
R 11
a =: arctg — — — — — — —— (2)
H о+ (R 11+Н с в) К /3 где Н, — расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта от ствола, раскрытия водоносных трещин, Р„ гидростатический напор подземных вод; - динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора. Формирование водоиэоляционной завесы 5 завершается после окончания бурения наклонных скважин. 2 э.п. A-лы, 1 ил.
R, — радиус горной выработки; р — угол падения пород.
Для наклонных тампонажных скважин их длина 1 определяется иэ выражения н Н,+ (R„+ R Tq)tg p M скь
cos c со s(d-p ) где M — мощность водоносного горизонта;
К вЂ” величина углубки скважины в водоупорный слой (0,5-2 м)
Длина скважин экранизирующей завесы определяется из выражения где P — пластовое давление подземных вод, Ч вЂ” расход нагнетания тампонажного раствора; вязкость воды;
К вЂ” коэффициент проницаемости водоносного горизонта;
М вЂ” мощность водоносного горизонта;
135206 время нагнетания;
E; — интегральная показательная функция;
3(1-2 ) 5 р (e)
К с(— ,и &
Š— модуль Юнга пород водоносного горизонта;
1 — коэффициент Пуассона. 10
Для расчета давления нагнетания, потребного для формирования изоляционной завесы расчетной мощности и обеспечения сохранности постоянной крепи горной выработки, необходимо 15 обеспечить условие
Ркр Рн где Р„ — критическое давление на крепь, 20
Р„ — допустимое давление нагнетания тампонажного раствора.
Критическое давление нагнетания определяется из выражения
ГЬ
P (7) з
4 (1-1 ) R где Š— модуль Инга (материала крепи);
4 — коэффициент Пуассона;
h — толщина крепи, R — - радиус ствола в свету.
Допустимое давление нагнетания тампонажного раствора определяется иэ выражения
35
Ря p y + Ртр+ Рпл + Р м Рг)" где Р„ — пластовое давление; 40
dP — потери давления в колонне тр бурильных труб;
АР „ — потери давления в трещинах горных пород;
ВРм — потери давления в манифольд- 45 ной линии;
Р„ — гидростатическое давление столба тампонажного раствора; — коэффициент гидравлических сопротивлений в запорной ар- 50 матуре.
Дпя окончательного выбора расстояния Рн необходимо проверить соответствие расчетных величин условию
Р <Р
Производство работ по ликвидации водопритока в ствол начинается с оборудования временного полка или пере7 становки no@ åñíî о проходческого полка на выбранную отметку. С поверхности до отметки полка по стволу прокладывается нагнетательный трубопровод иэ бурильных труб, которые крепятся жимками к канату лебедки.
Приготовление и нагнетание тампонажного раствора осуществляется на поверхности комплексом высокопроизводительного оборудования.
Работы в забое начинают с бурения нагнетательных горизонтально направленных скважин 1 экранирующей завесы.
Буровые работы выполняются с помощью бурильного станка.
После завершения бурения скважин первой группы производят поочередное нагнетание в них тампонажного раствора 2 для создания экранирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонажной заходки.
Для герметизации скважин на различной глубине используют пакерующие устройства, при этом отпадает необходимость в оборудовании скважин кондукторами.
На втором этапе бурят радиально направленные наклонные тампонажные скважины 4, которые вскрывают водоносный горизонт на всю мощность на расчетном удалении от выработки ствола.
Формирование водоиэоляционной завесы 5 завершается после окончания бурения наклонных скважин 4.
Нагнетание тампонажного раствора выполняется на всю мощность вскрытого водоносного горизонта посредством установки пакера в кровле горизонта на расчетном расстоянии от выработки ствола 6 или обрабатывается несколько зон водопроявлений в горизонте, вскрытых скважиной, в последовательности снизу — вверх. Вышеупомянутые зоны водопроявлений определяются по результатам бурения и выполнения гидродинамических исследований в скважинах.
После завершения работ устья скважин ликвидируются цементным раствором, тампонажное оборудование демонтируется.
Формула и з обретения
1. Способ изоляции вертикальных горных выработок от притоков подземных вод, включающий бурение нагнетательных радиально направленных горизонтальных скважин в стенки выработ135?067 с!= arctg Рк
R= — --> и= 2
Составитель Л. Березкина
Техред М. Ходанич Корректор C.ùeKìàð
Редактор Т. Лазоренко
Заказ 5546/27 Тираж 453 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки и нагнетание в скважины тампонажного раствора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эф-, фективности водоподавления, снижения трудоемкости и материальных затрат 5 на его выполнение, производят бурение дополнительных радиально направленных наклонных скважин, при этом первоначально создают экранирующую горизонтальную завесу путем нагнетания тампонажного раствора в горизонтальные скважины, а затем осуществляют тампонаж водоносного горизонта через радиально направленные наклонные скважины.
2. Способ по п.1, о т л и ч à юшийся тем, что бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора в них осуществляют с одной отметки установки бурового и нагнетательного 20 оборудования.
3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что угол наклона скважин определяют из соотношения
Н,+ (RÄ+ К„„) р где Ы вЂ” угол наклона скважин, R я- величина вскрытия водоносного пласта от стенки выработки, Но- расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта на оси ствола:
К, - радиус горной выработки; — угол падения пород, при этом величина вскрытия водоносного пласта от стенки выработки определяется из выражения где 3 — величина раскрытия водоносных трещин, Р„- гидростатический напор подземных вод — динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора.
