Способ разупрочнения горного массива
Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при разработке пластовых месторождений. Сущность изобретения: бурят скважины, подают в них неионогенные ПАВ с расходом , превышающим естественную приемистость массива, и концентрацией 0,001-0,01 %. после чего заполняют скважины НРС.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 F 42 D 3/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4824255/03 (22) 08;05.90 (46) 15.12.92. Бюл. hL 46 (71) Московский горный институт (72) Ю,Ф.Васючков, С.К.Баймухаметов, Ф.С. Шнайдерман, А.С.Жигайло и Е.А.Ермаков (56) Авторское свидетельство СССР
М 1520974, кл. Е 21 С 37/00.
Авторское свидетельство СССР
1Ф 1459332, кл. Е 21 С 37/00, 1986.
Изобретение относится к горной про мышленности и может быть использовано как при открытой, так и при подземной разработке угольных и других пластовых месторожденийй.
""Известен способ взрывного разупрочнения горного массива путем бурения скважин, их заряжания BB и взрывания их с целью создания трещин, ослабляющих массив перед его последующей выемкой.
: Недостатками указанного способа при ведении работ на карьерах являются: разрушение хрупкого массива на фракции, способствующие высокому пылеобраэаванию; значительные потери рабочего времени и снижение эксплуатационной производительности вскрышной и выемочной техники, связанные с заряжанием, вэрыванием и проветриванием рабочих эон; осложнение технологии открытой разработки угольных пластов в связи с транспортировкой больших масс ВВ.
В качестве прототипа изобретения выбран способ раэупрочнения горного массиеа в процессе его обработки. Выбранный способ заключается в бурении скважин в,, ЯЦ, 1781530 А1 (54) СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ГОРНОГО
МАССИВА (57) Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при.разработке пластовых месторождений.
Сущность изобретения: бурят скважины, подают в них неионогенные ПАВ с расходом, превышающим естественную приемистость массива, и концентрацией
0,001 — 0,01, после чего заполняют скважины HPC. зону его разработки, в подаче в них невзрывчатого разрушающего средства и в последующих работах по выемке горной массы, Недостатками прототипа являются значительные затраты времени на раэупрочнение массива в связи с ограниченностью воздействия НРС на массив в пределах стенок скважины и прилегающей к ним зоне, р которая по оценкам определяется в 1-1,5 м.
Такой же вывод можно получить, если принять во внимание, что ЙРС обладает значительно меньшей энергией разрушения; чем взрывчатое вещество. По этой причине, в C) частности, рекомендуют при использовании
HPC для раарушения блоков мрамора или других крепких пород принимать.расстоя- д
we между шпурами от 2,2 — 2,5 раза меньше, чем при ведении взрывных работ, Используя НРС по технологии, изложенной в прототипе, не только не позволяет снизить трудоемкость 6ВР, но и увеличивает ее.
Целью изобретения является повышение эффективности разупрочнения горной породы в уступе для последующей ее экскавации.
1781530
Достижение поставленной цели Обеспечивается тем, что в спосоье разупрочнения горного массива, включающем бурение скважин, подачу в них невзрывчатого разрушающего средства перед подачей в массив
HPC производят нагнетание раствора неионогенного ПАВ с расходом, превышающем естественную прйемйстость массива и концентрацией 0,001-0,01%, при этом время нагнетания раствора ПАВ определяют из выражения:
6 10 г ту в 1г, г час)
K пор ктр Рп птр где,и- вязкость раствора ПА.c„
Rr †. радиус гидравлического влияния скважины, равный (0,55 — 0,6) 1око, мм;
Iс о — расстояние в ряду между скважинами, м; k3 = 0,1-1 —. коэффициент заполнения тр.ещин;
kòð = 1,1-1,5 — коэффициент роста объе ма жидкости эа счет образования дополнительных трещин;
Рп — давление нагнетания. Па;
nTp — количество раскрываемых трещин в массиве.
Способ осуществляется следующим образом. С поверхности в массив горных пород бурят скважины на глубину всех разупрочняемых уступов. Сетку скважин принимают равной 1,7-1,8радиуса гидравлического влияния скважины; при этом рас стояние ряда скважин от фронта ведения . работ по выемке горной массы составляет не менее 5-6 радиусов гидравлического влияния Йг. Скважины обсаживают до кровли пласта или слоя пород, подлежащих разупрочнению, вскрывают этот слой перфорацией в интервале каждого уступа по мощности пласта и производят расчленение массива раствором неионогенного ПАВ с объемом нагнетаемой рабочей жидкости, определяемой по формуле:
Vw = петр NRr и k3, M
2 3 где ттр — трещиноватость массива;
Rr — максимальный гидравлический радиус влияния скважины, равен 0,55 — 0,6 расстояния между скважинами s одном ряду, м;
h— - мощность обрабатываемого слоя породы, м;
k3 — коэффициент заполнения трещин раствором ПАВ Ь равно: ь= ( (ЛRr кЗ mTp 2 (1,мин
К пор 4,56 <тр Рн птр где,и — вязкость раствора ПАВ, Па.с;
К вЂ” проницаемость массива для раствора, м ;
Pä0ð коэффициент объемного сжатия
5 породы, ПА ;
kTð — коэффициент увеличения объема жидкости за счет объема вновь образовавшихся трещины;
1<тр = 1, 1-1,2;
10 Рп — давление нагнетания, Па; ппр — число вновь открываемых трещин в массиве для HPC.
По окончании обработки массива раствором ПАВ через скважины в обработан15 ную зону нагнетают раствор HPC в соотношении воды и твердого компонента
В;Т =.1:3 с объемом равным:
- (нрс = AtpkqRrh <:гтр, м
20 где Кп — коэффициент неравномерности заполнения трещин, kн = 0,35-0 5; сгтр — ширина раскрываемых в массиве трещин в результате его обработки раство25 рами ПАВ, принимают равным отр = 0,0050,01 м или на основе опытных данных, м.
После нагнетания HPC скважины закрывают на 2-3 суток, что обеспечивает невзрывное разрушающее воздействие на
30 массив за счет изменения агрегатного состояния и увеличения в объеме НРС, и создание разветвленной зоны трещин вокруг скважин, ослабляющих массив.
Время подготовки массива тподот нача35 лэ буренйя скважин до ведения работ по выемке горной массы в зоне действия разупрочйенйя горного массива определяют по формуле:40 <под « (táyp+ 2Спод.c+ Nc(t )+ tHpc)jkp где tsyp - время на установку станка и бурения скважины, сут;
Ьод.о- время на подготовку скважины в
45 Обработке, сус
N< -число скважин в ряду, располагаемому параллельно фронту выемки породы в. расчете на блок, Nc = 10-15;
kp — коэффициент технологического ре50 зерва, kp=1,15-1,2.
Пример (осуществление способа). На карьерном поле Шубаркольского разреза
ПО ".Карагандауголь" подготавливают мас-сив покрывающих угольный пласт (верхний)
55 пород мощностью 80 м для вскрышных работ одним уступом. Трещинная пористость массива пород 0,05. Скважины расположены по квадратной сетке со стороной в 30 м.
Проницаемость массива 10 м . Вязкость
1781530 вит
10 — 3,„4 .З,.ОЭ .®.5
60 Я Ю (4,56 025Ю 20) 6 10,,ттрks 1 тн ч ор ктр Рн птр
tH + tHPC 1.4 ч
Составитель. Ю. Васючков
Редактор В. Трубченко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Лисина
Заказ 4267 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент,", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 раствора неионогенного ПАВ 10 ПА с, коэффициент рпор- 10 а Па 1, коэффициенты кз 0,6; астр 0,2, проектное число раскрываемых трещин птр - 20, По опытным закачкам давление нагнетания раствора ПАВ 5 составляет 5 10 Па. Число скважин в блоке — 15
Время нагнетания раствора ПАВ соста15 . Скважины, готовые к обработке, не должны располагаться ближе 90-150 м от верхней бровки вскрышного уступа.
Время закачки HPC составляет tHPC(5-6) . сн - (1-1,2) ч. Принимаем tHPC - 1,2 ч.
Общее время активной части метода разупрочнения горного массива при нагнетании растворов и HPC составляет
Скважины должны быть заложены и на- . чаты бурением не позднее, чем за время подготовки
1под R (5+ 2.5+ 15(0,2 + 1,2)) . 1.2 43,2 сут
Принимаемснод 44 сут.
Формула изобретения . Способ разупрочнения горного массива, включающий бурение скважин в зону его 35 разработки, подачу в них невзрывчатого разрушающего средства, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности разупрочнения горной породы для по следующей ее экскавации, перед подачей в массив невзрывчатого разрушающего средства производят нагнетание раствора неионогенного поверхностно-активного вещества с расходом, превышающим естественную приемистость массива. и с концентрацией 0,001-0,01, при этом время нагнетания раствора поверхностно-активного вещества определяют из выражения где р- вязкость раствора, Па.с:
Rr — радиус гидравлического влияния скважин, равный (0,55-0,6) !щ„м; кз = 0,1-1 — коэффициент заполнения трещин;
Мтр = 1,1-1,5 — коэффициент роста объема жидкости за счет образования дополнительных трещин;
Рн — давление нагнетания, МПа; птр — количество раскрываемых трещин в массиве; п1тр — трещиноватость массива; .. snop — коэффициент объемного сжатия породы, Па ;
К вЂ” проницаемость массива для раствора, м .
