Способ гидроизоляции шахтной крепи

 

Изобретение относится к горному и подземному строительству и касается гидроизоляции горных выработок, проходимых в рыхлых водоносных грунтах (породах) под защитой создаваемого льдогрунтового (льдопородного) огражения. Цель - обеспечение сплош у / ности гидроизоляционной оболочки и сокращение времени проведения гидроизоляционных работ. В ствол, сооруженный под защитой льдогрунтового ограждения, подают теплоноситель для оттаивания крепи 1 и контактного слоя льдопородного ограждения толщиной 0,5-1 м. Сквозь крепь 1 последовательно бурят скважины 3 горизонтального ряда. В каждую скважину 3 вводят трубку 4, по которой под давлением нагнетают воду и производят вымывание оттаявшего грунта. Трубке 4 придают возвратно-поступательное движение вокруг ее оси, что увеличивает радиус действия струй воды. Вокруг скважины 3 на контакте с крепью 1 создается замкнутая кольцевая полость 9, в которую нагнетают тампонажный раствор. Образование полостей 9 за крепью 1 и тампонаж их раствором производят отдельными рядами скважин, перемещаясь параллельно продольной оси ствола сверху вниз. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. ,9 ё (Л фиг I

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1372048 (51)4 Е 21 D 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4080772/22-03 (22) 03.07.86 (46) 07.02.88. Бюл. У 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) Н.Т. Логачев, А.В. Лежнев, В.С. Рачев и Н.М. Гусев (53) 622.284.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

IP 899974, кл. E 21 D 1/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 926298, кл. E 21 D 1/12, 1983. (54) СПОСОБ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ШАХТНОЙ

КРЕПИ (57) Изобретение относится к горному и подземному строительству и касается гидроизоляции горных выработок, проходимых в рыхлых водоносных грунтах (породах) под защитой создаваемого льдогрунтового (льдопородного) огражения. Цель — обеспечение сплошности гидроизоляционной оболочки и сокращение времени проведения гидроизоляционных работ. В ствол, сооруженный под защитой льдогрунтового ограждения, подают теплоноситель для оттаивания крепи 1 и контактного слоя льдопородного ограждения толщиной

0,5-1 м. Сквозь крепь 1 последовательно бурят скважины 3 горизонтального ряда. В каждую скважину 3 вводят трубку 4, по которой под давлением нагнетают воду и производят вымывание оттаявшего грунта. Трубке 4 придают возвратно-поступательное движение вокруг ее оси, что увеличивает радиус действия струй воды. Вокруг скважины 3 на контакте с крепыш 1 создается замкнутая кольцевая полость 9, в которую нагнетают тампонажный раствор. Образование полостей

9 за крепыш 1 и тампонаж их раствором производят отдельными рядами скважин, перемещаясь параллельно продольной оси ствола сверху вниз.

1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1372048

Изобретение относится к горному и подземному строительству и касается гидроизоляции горных выработок, проходимых в рыхлых водоносных грун5 тах (породах) под защитой создаваемого льдогрунтового (льдопородного) ограждения.

Цель изобретения — предотвращение повреждения крепи за счет снижения нагрузок, обеспечение сплошности гидроиэоляционной оболочки и сокращение времени проведения гидроизоляционных работ.

На фиг. 1 изображена фаза бурения горизонтального ряда скважин и вымывание рыхлого грунта; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — фаза инъектирования раствора в кольцевую полость. 20

Способ осуществляют следующим образом.

На участке, где произведено оттаивание крепи 1 и контактного слоя льдогрунтового ограждения 2, сквозь 25 крепь 1 последовательно бурят скважины 3 горизонтального ряда. В каждую скважину вводят трубку 4 с боковым отверстием (соплом) 5 на конце, расположенным так, что оно оказывается в пределах оттаявшего слоя. Поэтому длина трубки 4 должна соответствовать толщине крепи 1 и создаваемой оболочки 6 в слое льдогрунтового ограждения 2. Для точной фиксации положения трубки 4 с отверстиями 5 мож«35 но пользоваться ограничителем 7. По трубке 4 нагнетают воду под давлением. Выбрасываемой из отверстия струей воды размывают оттаявший слой грунта и разрушенная порода (пульпа) удаляется по затрубному пространству

8 внутрь ствола. При этом трубке 4 придают возвратно-вращательное, вокруг ее осн, движение, что увеличива45 ет радиус действия струй. Таким путем создают вокруг скважины на контакте с крепыш полости 9, радиус которых зависит от скорости истечения воды иэ отверстий (от давления) и от степени связаности рыхлого грунта.

Воду нагнетают до появления пульпы из предыдущей скважины За, после чего переносят трубку в следующую скважину Зб и цикл вымывания повторяют.

Создава вокруг крепи 1 кольцевую полость определенной высоты Н (фиг.3) при сохранении целостности оставшегося льдогрунтового ограждения 10, крель 1 полностью освобождают от давления со стороны окружающего рыхлого массива.

Далее приступают к второму этапу гидроиэоляции — нагнетанию тампонажного раствора в созданную полость 9.

Поскольку отсутствует гидростатический напор (благодаря защите оставшегося льдогрунтового ограждения и наличию свободной полости 9), нагнетание раствора осуществляют при минимальном давлении 0,1-1 MIIa которое гораздо ниже горного давления.

Образование полостей 9 эа крепыш и тампонаж их раствором производят отдельными ярусами (рядами) скважин, перемещаясь в направлении сверху вниз, чтобы обеспечить сплошность создаваемой гидроизоляционной оболочки (фиг. 3).

Пример. Применение предлагаемого способа производят в стволе подземного рудника в интервале заморожен. ных песков на глубине 415-444 м.

Подают в ствол подогретый воздух, оттаивают крель и контактный слой льдогрунтового ограждения толщиной

0,4-0,5 м. Затем, начиная с кровли песков, сквозь крепь, до пересечения оттаявшего слоя, бурят ряды горизонтальных скважин диаметром 50 мм. В скважины последовательно вводят трубку диаметром 18 мм с боковым соплом на конце, к трубке подсоединен нагнетательный рукав насоса. Нагнетая насосом воду по трубке и придавая ей медленное вращение, выбрасываемой струей воды вымывают оттаявший песок, образуя за крепыш полость. После чего трубку переносят в следующую скважину этого ряда и вымывают песок. Такую же операцию по вымыванию песка производят последовательно в следующих скважинах, формируя эа крепыш сплошную кольцевую полость. Образование полости от скважины происходит вверх и в боковых направлениях. Радиус образуемой полости и время ее образования зависят от скорости и производительности истечения водяной струи, а также от связности вымываемого грунта.

Смыкание соседних полостей определяют по моменту появления пульпы из соседнего тампонажного отверстия.

Завершение размывания массива определяют по моменту прекращения исте1372048

2К11> R, Ствол по способу

Показатели

Предлагаемый Известный

Водоносный пласт песка

Келловейский

Келловейский

Глубина залегания пласта, м

41 9-447

415-444

29

Мощность пласта, м чения из тампонажных отверстий пульпы и появления осветленной воды.

Расстояние между скважинами 1 должно задаваться в пределах где R — радиус вымывающего действия водяной струи. 10

В данном случае радиус действия водяной струи составляет R=0,8-1 м, а расстояние между скважинами 1=1,55 м.

Ширина образуемой полости по радиусу ствола (толщина оболочки) зави- 15 сит от величины погружения трубки в оттаявший слой и может регулироваться в определенных пределах. В данном случае ширина полости 0,15 — 0,2 м.

После образования полости вокруг 20 крепи ствола по всему периметру приступают к нагнетанию тампонажного раствора в одну из скважин. Используют раствор состава цемент:вода=1:1 с добавкой жидкого стекла в количест- 25 ве 20 л/м для ускорения схватывания и твердения раствора. Раствор готовят на поверхности и бадьями подают на подвесной полок, с которого производят гидроизоляционные работы З0 и на котором установлены тампонажный насос с приемной емкостью. По мере появления раствора иэ соседних скважин (тюбинговых тампонажных отверстий) их закрывают пробками. Макси35 мальное давление раствора при окончании нагнетания, когда прекращается растворопоглощение, что свидетельствует о полном заполнении полости, составляет 1,0 МПа.

Затем приступают к бурению ния ерасположенного ряда скважин, через которые в описанном порядке производят вымывание песка и тампонаж кольцевой полости. Для обеспечения сплош- 45 ности создаваемой противофильтрационной оболочки образование и тампонаж кольцевых полостей производят в нисходящем порядке, поскольку формирование полости происходит интенсивно вверх и гарантируется вымывание песка до контакта с затвердевшим раствором вышерасположенного пояса оболочки.

В описанном порядке производят гидроизоляцию крепи ствола по всей зоне келловейского песка. В таблице приведены полученные результаты работ.

Как видно по данным таблицы, способ гидроиэоляции требует минимального давления при нагнетании раствора 1,0 MIIa по сравнению с 8,0 МПа в известном способе.

Формула и з обре т е н и я

1. Способ гидроиэоляции шахтной крепи, включающий подачу в ствол, сооруженный под защитой льдогрунтового ограждения, теплоносителя для оттаивания ограждения, бурение рядов горизонтальных скважин через крепь и нагнетание в них тампонажного раствора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сплошности гидроизоляционной оболочки и сокращения времени проведения гидроизоляционных работ, производят вымывание оттаявшего грунта эа крепыш водой, подачу которой осуществляют под давлением через скважины в крепи, для образования за крепыш замкнутой кольцевой полости, в которую нагнетают тампонажный раствор, при этом ряды скважин для нагнетания тампонажного раствора бурят, перемещаясь параллельно продольной оси ствола в направлении сверху вниз.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что льдогрунтовое ограждение оттаивают на 0,5-1 м.

1372048

Продолжение таб; ицы

Известный

3,34-4,8

3,3-4,8

Тампонаж кольцевых полостей, образуемых путем вымывания песка

1,0

8,0

1036

1678

35,7

96

180

3,3

6,4

182

295

6,72

10,5

4,5

Показатели

Суммарное горное и гидростатическое давление на крепь, ИПа

Способ гидроизоляции крепи

Максимальное давление нагнетания раствора, МПа

Расход раствора, М3

То же, в пересчете на 1 м ствола, м

Затрата времени на гидроиэоляционные работы, сут в пересчете на

1 м ствола

Стоимость приготовления и нагнетания тампонажного раствора, тыс. руб.

То же в пересчете на 1 м ствола

Остаточный водоприток по окончании гидроизоляционных работ, м /ч

Предлагаемый

Последующий тампонаж крепи после полного оттаивания льдопородного ограждения

1372048

Х

Фи.

Составитель А. Березкина

Редактор М. Бланар Техред М.Моргентал Корректор А. Зимокосов

Заказ 462/27 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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