Способ оценки качества упрочненных горных пород скрепляющими растворами

 

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении и тампонаже горных пород. Оно позволяет повысить точность и снизить трудоемкость контроля расположения и размеров зон горных пород с неполным заполнением технологических трещин цементным камнем. В упрочненный массив бурят контрольную скважину и основной нагнетательной установкой нагнетают в нее раствор электролита до насыщения массива. Затем производят по длине скважины измерения удельного эффективного электросопротивления горных пород, включая ненарушенные . Степень заполнения скважин цементным камнем определяют путем сравнения значений удельного эффективного электросопротивления упрощенных и ненарушенных пород. Качество упрочнения оценивают по отношению этих величин, которые должны стремиться к единице. В качестве раствора электролита может быть использован любой водный раствор соли, в частности шахтная техническая вода. При измерениях глубину проникновения тока принимают равной требуемой глубине качественного упрочнения. 1 з п ф-лы, 2 ил сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717232/03 (22) 04.07.89 (46) 30.11.91.Бюл, N 44 (71) Кузбасский политехнический институт (72) С,М. Простов, В,А.Хямяляйнен, П.С,Сыркин и В.М Удовиченко (53) 624,138.24(088.8) (56) Максимов А.П„Евтушенко В,В. Тампонаж горных пород, М,: Недра, 1978, с.19-21.

Авторское свидетельство СССР

М 972093, кл. Е 21 С 39/00, 1981. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА УПРОЧНЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД СКРЕПЛЯЮЩИММ И РАСТВ О РАМ И (57) Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении и тампон аже горных пород, Оно позволяет повысить точность и снизить трудоемкость контроля расположения и размеров зон горных пород с неполным заполнением техноИзобретение относится к горнорудной . промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении и тампонаже горных пород.

Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости контроля расположения и размеров зон горных пород с неполным заполнением технологических трещин цементным камнем.

На фиг.1 показана схема измерительной установки; на фиг.2 — характерный график изменения удельного эффективного электросопротивленияр по длине контрольной скважины.

Способ реализуют следующим образом.

„„ Ж„„1694912 А1

s Е 21 0 11/00, Е 21 С 39/00 логических трещин цементным камнем, В упрочненный массив бурят контрольную скважину и основной нагнетательной установкой нагнетают в нее раствор электролита до насыщения массива. Затем производят по длине скважины измерения удельного эффективного электросопротивления горных пород, включая ненарушенные. Степень заполнения скважин цементным камнем определяют путем сравнения значений удельного эффективного электросопротивления упрощенных и ненарушенных пород. Качество упрочнения оценивают по отношению этих величин, которые должны стремиться к единице, В качестве раствора электролита может быть использован любой водный раствор соли, в частности шахтная техническая вода. При измерениях глубину проникновения тока принимают равной требуемой глубине качественного упрочнения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

В упрочненном массиве 1 после образования цементного камня бурят контрольную скважину 2, в которую с помощью основной нагнетательной установки нагнетают раствор электролита 3 до насыщения массива.

После этого производят измерения в скважине 2 с помощью установки, включающей измерител ьный прибор 4 (ампе рмет р-Воп ьтметр-источник тока), соединительный кабель 5 и четырехэлектродный зонд 6. В результате измерений получают график изменения удельного эффективного электросопротивления горных пород р по длине скважины 2. В глубине массива горные породы не нарушены (отсутствует технологи.1694912 ческая трещиноватость), поэтому величина р выходит на уровень рн 9. Величина удельного электросопротивления электролита определяет исходный уровень 10. При очень высоком уровне остаточной пористости (высокий коэффициент пористости Кл величина р приближается к рл, при "p = + остаточная трещиноватость равна естественной трещиноватости ненарушенного массива. Этот уровень соответствует качественному упрочнению, поэтому при р«р качество упрочнения неудовлетворительное (требуется повторное упрочнение). Таким slBllABTGQ участок 11, Степень заполненности трещин участка массива цементным камнем может быть оценена по отношению удельного эффективного электросопротивления р этого участка к значению рн ненарушенного массива.

При p/ í > 1,0 качество упрочнения высокое (нарушенность участка массива не выше, чем она была до проведения выработки), при р/ » = 0,8-1,0 качество упрочнения удовлетворительное (технологическая нарушенность участка массива приближается к естественной), при р/рн <0,8 — неудовлетворительное.

В качестве раствора электролита 3 (контрольного вещества) может быть использован любой водный раствор соли с р л = 3-20 Ом м, поскольку это по крайней мере на 3 порядке ниже, чем р сухой породы, Вполне подходит для этой цели и шахтная техническая вода. Исследования проб воды показали, что этот раствор имеет достаточно высокую концентрацию солей, в результате чего р составляет от . 5 до 10 Ом м, причем в пределах участка (околоствольного двора) р л изменяется в пределах 20-30 . Если р л окажется больше 20 Ом..м, то точность способа снижается. В этом случае в раствор следует добавить небольшое количество поваренной соли.

Размер измерительной установки 6 определяет глубину T существенного проникновения тока. Согласно теории электрораэведки, эта глубина ориентировочно составляет 0,5 АВ (половину расстояния между питающими электролитами А и B), Исходя из этого, размер АВ (базу электрометрической установки — зонда) принимают равной удвоенной требуемой глубине качествен ного уп роч не н ия массива. Н апример, при требуемой глубине упрочнения от оси скважины 0 5 м АВ=1,0 м, при

1,0 м-АВ=2,0 м. При меньшем размере АВ снижается точность контроля, при большем — появляются "мертвые зоны" у зат боя и устья скважины, так как замерная точка соответствует средине зонда.

Физические предпосылки способа заключаются в закономерностях влияния

5 влажности на электрическое сопротивление горных пород. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что при увлажнении сухой породы минеральным раствором р породы резко

10 уменьшается при увеличении влажности от 0 до 2-4, по мере насыщения влагой эта, зависимость выполаживается. Это объясняется тем, что сухая порода имеет р = 10 -10 Ом м, что не менее чем на 3

15 порядка больше сопротивления раствора.

Уже при слабом увлажнении в породе образуются токопроводящие цепочки из заполнившей поры влаги. В дальнейшем эти цепочки расширяются, при этом р прибли20 жаются к +n

В широком диапазоне изменения коэффициента пористости К от 3-5 до 20-40 между сопротивлением водонасыщенной породы реп, рыл и Кп существует зави25 симость:

35.

)Ъп Ь

Рап где Ь и m — коэффициенты, В зависимости от типа породы коэффициента принимают значения в диапазонах, b=0,4-1,4; m=1,3-2,2.

С началом увлажнения оуменьшается для пород с различными коэффициентами пористости К> причем у породы с теоретически максимальной пористостьюр приближается к рэл. Таким образом, при насыщении породы отношение рыл является функцией Кл.

Дополнительная технологическая операция, предусмотренная способом (водонасыщение горной породы), не нарушает технологической схемы упрочнения (тампонажа), так как нагнетание воды (электролита) производят той же нагнетательной установкой, которой производилось упрочнение (тампонаж). При этом вода обладает высокой проникающей способностью, поэтому процесс насыщения в одной скважине не занимает более 20-30 мин(при давлении, равном давлению цементного раствора при упрочнении), Повышение точности и снижение трудоемкости контроля качества упрочнения позволит более точно установить размеры участков выработок для повторного упрочнения. Исходя из существующего уровня техники и технологии упрочнения участки с некачественным упрочнением составляют около 20 j от общего объема работ. Более

1694912 точный контроль по новому способу позволит сэкономить не менее 25% обьемов, необоснованно намеченных для повторного упрочнения.

Формула изобретения 5

1. Способ оценки качества упрочненных горных пород скрепляющими растворами, включающий бурение контрольной скважины, поинтервальное измерение в ней удельного эффективного электросопротивления 10 упрочненных и ненарушенных пород и определение степени заполнения трещин цементным камнем, отличающийся т ем, что, с целью повышения точности и сниже. ния трудоемкости контроля расположения 15 . и размеров зон горных пород с неполным заполнением технологических трещин цементным камнем, перед измерениями в скважину нагнетают раствор электролита до полного насыщения им контролируемого упрочненного участка массива и определяют соотношение элекросопротивления этого участка и ненарушенных пород, при этом расположение и размеры зон с неполным заполнением трещин определяют по значениям электросопротивления упрочненных пород, которое меньше его значения для ненарушенных пород, а степень заполнения трещин — no соотношению электросопротивлений упрочненных и ненарушенных пород, при этом качество упрочнения считают удовлетворительным при его значении не менее 0,8.

2. Способ поп.1,отл ичающи йся тем, что в качестве раствора элекролита используют шахтную техническую воду.

1694912

Составитель С, Бачурин

Редактор М. Бандура Техред М,Моргентал Корректор О. Кундрик

Заказ 4143 Тира)к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР

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

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

Бетонная

gt5uJl0cwu

ИекачеслЯенное

ЦЯЭОЧНВНУЕ 7Ь7. 2