Способ подготовки горных пород к разрушению при проходке горных выработок

 

Изобретение относится к горнорудной промышленности. Цель - повышение производительности и качества подготовки горных пород за счет увеличения несущей способности горных пород по контуру выработки. Для этого по контуру выработки бурят дополнительные скважины. Через последние осуществляют нагнетание тампонажного раствора в режиме удельного водопоглощения массива после начала. Затем одновременно с нагнетанием ПАВ через скважину в центре забоя уравнивают давления нагнетания ПАВ и тампонажного раствора. Ступенчато синхронно уменьшают дисперсность тампонажного раствора и увеличивают его концентрацию. На каждой ступени выдержку параметров нагнетания увеличивают в 1,5-2 раза. После схватывания раствора повторяют цикл нагнетания раствора ПАВ. В процессе нагнетания вибровоздействуют на растворы. Нагнетание производят во время наибольшего суточного гравитационного расширения литосферы. Пропитку массива производят в направлении от забоя скважины к забою выработки во время наибольшего суточного гравитационного расширения атмосферы. Это обеспечивает увеличение влажности массива. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 E 21 С 37/00

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4231803/23-03 (22) 16.04.87 (46) 07.09,89. Бюл. М 33 (75) Н.И,Щербак (53) 622.235.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 787647, кл. Е 21 С 37/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

11 - 1164416, кл. Е 21 С 37/00, 1983. (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ГОРНЫХ ПОРОД

К РАЗРУШЕНИЮ ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК (57) Изобретение относится к горнорудной промышленности. Цель — повышение производительности и качества подготовки горных пород за счет увеличения несущей способности горных пород по контуру выработки. Для этого по контуру выработки бурят дополнительные скважины. Через последние осуществляют нагнетание тампонажного раствора

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при проходке горных выработок по массивам различной крепости и устойчивости, по полезным ископаемым различной крепости и устойчивости, а также по массивам, опасным по гаэои гидродинамическим явлениям, по массивам обводненным, склонным к смещению и пучению.

Целью изобретения является повышение производительности и качества подготовки горных пород зл счет увеличения несущей способности горных пород по контуру выработки....SU„, 15Я194 А1 в режиме удельного водопоглоцения массива после начллл, Затем одновременно с нагнетанием ПАВ через скважину в центре забоя уравнивают давления нагнетания ПАВ и тампонлжного раствора ° Ступенчато синхронно уменьшают дисперсность тампонлжного раствора и увеличивают его концентрацию. На каждой ступени выдержку параметров нагнетания увеличивают в 1,5-2 рлзл.

После схватывания раствора повторяют цикл нагнетания раствора ПАВ. В процессе нагнетания вибровоздействуют на растворы. Нагнетание производят во время наибольшего .суточного гравитационного расширения литосферы. Пропитку массива производят в направлении от забоя скважины к забою выработ ки во время наибольшего суточного гравитационного расширения атмосферы.

Это обеспечивает увеличение влажности массива. 3 э.п. ф-лы, 2 ил, На фиг. 1 изображены схема осуце— ствления способа подготовки горных массивов к разрушению и устройство для его осуществления при проведении выработок; на фиг. 2 — график изменения режимов нагнетания во времени.

На фиг. 1 н 2 обозначены тампонажная насосная установка 1 всасывающий 2 и нагнетательный 3 патрубки «В» тампонажной насосной установки, ру- й. кав 4 низкого давления, руклв 5 высокого давления от тампонажной насосной установки, горловина 6, трубопровод 7 высокого давления, кран 8, растворосмеситель 9 тампонлжного

1506104

30

55 раствора, патрубок 10 для выпуска тампонажного Раствора, кран 11, трубогГровод 12 высокого данления, нагнетательный патрубок 13 насосной установки для нагнетания пониэителя прочности массива IIAB, насосная установка 14 для нагнетания в массив понизителя прочности, всасывающий патрубок 15 насосной установки, шкала 16 с отметкой "0" и соответственно деления вправо и влево от нуля, гидроцилиндры 17, шток 18 со стрелкой, расходомер 19, манометр 20, синхронизатор С, расходомер 21, манометр 22, горловина 23, растворосмеситель 24 понизителя прочности массива, патрубок 25 для выпуска раствора понизителя прочности массива, рукав 26 низкого давления, пакер

27, скважина 28, вибратор 29, пакер

30, вибратор 31, давление P нагнетания, MIIa, время t нагнетания, дисперсность Д частиц растворами, коллектор К растворов, концентрация С веществ в растворе, 7.

Оборудование для нагнетания растворов в массив подгоняют электровозом к забою выр,"ботки и производят монтаж. Растворосмесители рукавами низкого давления соединяют с насосными установками, монтируют краны 8 и 11 на высоконапорных рукавах и соединяют их с помощью трубопроводов высокого давления с растворосмесителя 9 и 24. Устанавливают синхронизатор между нысоконапорными рукавами и далее высоконапорные рукава подсоединяют к пакерам 27 и 30. Предварительно бурят скважины: одну по центру забоя и по контуру количество скнажин в зависимости от сечения выработки и фильтрационных свойств массива, например при сечении выработки 16 м 6 шт, располагают их радиально и ранномерно по всему периметру выработки с учетом того, чтобы горный массив со стороны почвы, боков и кровли выработки за проектным контуром был эффективно насыщен растворами. Такое расположение скважин обеспечивает симметричное упрочнение массива за проектным контуром выработки, разупрочнение массива в проектном контуре и перенос опорного горного давления вглубь массива. Этим также обеспечивается дегазация массива, разгрузка от напряжений и ликвидация газодинамических явлений. Тампонажный раствор по рукаву 5 поступает в коллектор К, откуда по отводам на пакеры.

Способ осуществляют следующим образом.

В растворосмесители 9 H 24 вводят компоненты соответственно тампонажного раствора и раствора понизителя прочности массива (поверхностно-активные вещества — ПАВ), включают их приводы и образуют у выходных патрубков 10 и 25 максимальную дисперсность для данных компонентов эаствора и минимальную их концентрацию, концентрация веществ в тампонажном растворе при максимальной их дисперсности принимается равной 0,17..

Включают насосную установку 14 и раствор пониэителя прочности массива нагнетают в проектный контур массива и эа проектный контур массива, при этом раствор поступает по трубопроводу 12 высокого давления, через кран 11, пакер 30 и н массив, насыщение массива производят в режиме удельного водопоглощения массива.

Затем включают насосную установку 1 и тампонажный раствор поступает н массив за проектный контур выработки после уравнивания потоков двух растворов в массиве на контуре выработки, При этом в массив эа проектный контур поступает тампонажный раствор максимальной дисперсности и концентрации 0,1Z. После прохода фронтом тампонажного раствора границы начала неупругих деформаций в массиве (это зона за проектным контуром выработки, где в массиве не образуется смещения и деформаций в процессе проведения выработки и ее эксплуатации, величина эта находится в пределах 5-10 м вглубь массива эа проектным контуром выработки) повышают параметры нагнетания и изменяют дисперсность у выходного патрубка растворосмесителя и соответственно увеличивают концентрацию вецеств тампонажного раствора у выходного патрубка растноросмесителя тампонажного раствора, Так, например, давление на тампонажной насосной установке в режиме удельного водопоглощения массива составляет 6,0 ИПа, дисперсность вяжущего в тампонажном раство— ре у выходного патрубка растноросме1 506

15

25

30 сителя 0,001 мм, концентрация его

0,17., далее следуют такие операции.

Первая ступень нагнетания — это вышеприведенная.

Вторая ступень нагнетания — дис5 персносTü вяжущего тампонажного раствора у выходного патрубка растворосмесителя образуют равной 0,005 мм, концентрация веществ тампонажного раствора 0,57., давление нагнетания повышают на 3,0 ИПа, т.е ° общее давление нагнетания составляет 9,0ИПа, времч нагнетания 10 мин (на первой ступени 5 мин). Третья ступень нагнетания — образуют дисперсность у выходного патрубка тампонажного растворосмесителя равной 0,008 мм; концентрация веществ тампонажного раствора 0,8/, давление нагH ания повышают на

3,0 MIIa, общее давление 12,0 ИПа, время нагнетания 15 мин.

И в такой последовательности процесс нагнетания повторяется. При этом режим на насосной установке, служащей для нагнетания в массив понизителя прочности, дублируется при помощи синхронизатора, состоящего из гидроцилиндров 17 со штоком 18 со стрелкой, шкалы 16, кранов 8, !1 и измерительной аппаратуры манамеI ров и расходомеров. Поддержание равного давления потоков жидкости в массиве на контуре выработки тампонажного раствора и понизителя прочности осуществляют при помощи кранов 8 и 11 регулированием подачи раствора в массив через скважины или части обратно в растворосмесители, добива- 10 ясь чтобы стрелка на шкале была на нулевом положении, а параметры нагнетания фиксируют измерительные приборы — манометры и расходомеры. Во время бурения скважин и во время насыщения массива растворами растворы вибрируют, для чего включают вибраторы 29 и 31.

Пропитку массива производят в направлении от забоя скважин к забою 50 выработки во время наибольшего суточного гравитационного расширения литосферы, это обеспечивает увеличение влажности массива. Неснижаемое опережение подготовленного массива к разрушению перед проведением выработки составляет не менее суточного

104 6 проведения выработки для отверждения тампонажного раствора в массиве эа проектным контуром выработки до заданных прочностных свойств.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Способ подготовки гоРных пород к рэзрушению при проходке горных выработок, включающий бурение скважины из центра забоя на глубину 1,5 — 2 величины суточного подвигания забоя, нагнетание в массив через эту скважину в пределах проектного контура разрушения раствора llAB в режиме увлажнения, гидрорасчленения и гидроразрыва, нагнетание в массив за проектный контур выработки тампонажного раствора,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества подготовки горных пород за счет увеличения несущей способностir горных пород по контуру выработки, по контуру забоя выработки бурят дополнительные скважины, через них осуществляют нагнетание тампопажного рэс гвора в режиме упельного водопаглошения массива после начала и загем одновременно с нагI етанием ПАВ через скважину в центре забоя уравнивают д".вления нагнетания ПАВ и тампонажно n раствора, ступенчато синхронно повышают давление их нагнетани», ст;пенчато синхронно уменьшая дисперспость тампонажного раствор". и увеличивая его концентрацию, при чем на каждой ступени выдержку параметров н,.гнетания увеличивают в 1,5 — 2 раза, а после схватывания тампонажного раствора повторяют цикл нагнетания раствора

ПАВ, 2, Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем,, что в процессе нагнетания осуществляют нибровоздействие на растворы.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что нагнетание осуществляют во время наибол:юного суточного гравитационного расширг:ния литосферы.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что нагнетание осуществляют с суточным опере«< нием разрушения при выемке подготовленных горных пород.

1506104 (РИ 1 брейся пропотко

t,нин

Составитель О.Попов

Техред M.Äèäûê

Редактор И.Шмакова

Корректор М.Максимишинец

Заказ 5403/33 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101