Способ сооружения наклонно восстающих скважин из подземной горной выработки

 

(19) Щ (11) (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

4Р

4Р

4 в

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5009390/03 (22) 04.10.91 (4B) 15.12.93 Бюл Йа 45-46 (УВ) Климентов Михаил Николаевич; Крастошевский

Герш Моисеевич (54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ НАКЛОННО

ВОССТАЮЩИХ СКВАЖИН ИЗ ПОДЗЕМНОЙ

ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ (57) Использование: в горном депе при бурении наклонновосстающих скважин из подземной горной выработки. Сущность изобретения: способ рооружения наклонновосстающих скважин включает крепление горной выработки, размещение в ней бурового станка с вращателем, забуривание скважин, установку и крепление кондуктора взрывом и .! II оборудование устья скважин с последующим буре нием через кондуктор. Особенностью способа является установка в горной выработке дополнительного крепления в виде защитного козырька со стороны кровли с опорой на подошву горной выработки, ориентирование крепления в плоскости оси вращателя, промывка скважины после крепления кондуктора и тампонаж с образованием массива, связывающего кондуктор с козырьком дополнительного крепления. При бурении веера скважин последние поочередно забуривают на глубину кондуктора, а бурение оеажин производят после установки, крепления и тампонажа кондукторов. 1 з.пф-лы, 3

2004810

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении скважин из подземных горных выработок в обводненных рыхлых и трещиноватых породах и других сложных гидрогеологических условиях.

Известен способ закрепления трубы кондуктора, реализуемый устройством для герметизации устья восстающей скважины, 10 включающим трубу (кондуктор) с фланцем и задвижкой, фиксатор кондуктора относительно ствола скважины, уплотнительный элемент с опорной шайбой и нажимными элементами, в котором труба кондуктора имеет сквозные диаметрально расположенные окна, в которые вставлен фиксатор, выполненный в виде стержня с дугообразным упором, имеющим длину больше диаьйтр,: 20 скважины, Дугообразный упор, упираясь в стенку скважины не дает воэможности перемещаться трубе кондуктора вдоль своей оси и тем самым удерживает кондуктор. 25

К недостаткам известного технического решения можно отнести возможность удерживать трубу кондуктора в случае небольших осевых нагрузок, а применение его возможно в крепких породах потолочины 30 горной выработки. Кроме toro, не предусматривается защита горной выработки и ее рабочего места от обводненности.

Известен также способ укрепления горного массива, по которому на поверхности выработки, требующей укрепления, бурят шпуры и вводят в них концы гибких анкеров и расклиниванием в них капсул деформируют стенки шпура поинтервально на see дли- 40 ну щпура, Защемление производят цементно-песчаным раствором, который под давлением распрямляет стенки капсул и прижимает анкеры к стенкам шпуров.

° Недостатком известного способа явля- 45 ется то, что при его использовании образуется переток подземных вод вдоль анкеров, а также он не обеспечит удержание колонны труб восстающей скважины, имеющей значительные осевые нагрузки.

Известен также способ закрепления массива горных пород со стороны выработки, реализованный устройством — анкерная крепь для горных выработок с теплоизоля- 5 ционным ограждением, в котором ограждение выполнено в виде листов из упругого материала с размещенными на них стягивающими и анкерными элементами.

Известное устройство обеспечивает поддержание горного массива от обвалов и обводнения.

Недостатком является то, что при значительных осевых нагрузках колонны труб восстающей скважины такая крепь не обеспечивает надежность удержания этой колонны.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ, реализуемый устройством для взрывного крепленйя кондукторй, включающий установку бурового станка с вращателем в подземной горной выработке, бурение скважины, установку и крепление кондуктора взрывом с применением торпеды из детонирующего шнура, оборудование уСтья скважины и последующее бурение через кондуктор.

Недостатком известного способа является то, что в неустойчивых и трещиноватых породах, а также в сложных гидрогеологических условиях не обеспечивается безопасность ведения работ по эксплуатации скважины из-за перетока подземных вод по стенкам пробуренной скважины, обрушения рыхлых пород в горную выработку, а также всей колонны труб вместе с кондуктором.

Решаемая задача заключается в следующем.

В восстающих и наклонновосстающих скважинах элементы оснастки устья скважины и кондуктор. размещенные в кровле или стенке подземной горной выработки, воспринимают значительные статические и динамические нагрузки, кроме того, необходимо исключить подтекание подземных вод на рабочее место.

В результате указанного возможен выпад колойны труб и бурового снаряда в горную выработку, Известные технические решения не могут обеспечить безопасность ведения работ в обводненных, рыхлых, неустойчивых и трещиноватых породах и, кроме того, при их использовании можно создать аварийную ситуацию — переток подземных вод в горную выработку и катострофическое ее затопление.

Технический результат предложенного способа обеспечивается за счет герметизации и усиленного закрепления кондуктора тампонажем на устье скважины, связывающим дополнительное крепление, ориентированное относительно оси вращателя, кондуктор и затампонированные прилегающие породы с опорой на подошву горной выработки.

Сущность изобретения заключается в том, что предложен способ сооружения восстающих и наклонновосстающих скважин

2004810 из подземной горной выработки, установку в ней бурового станка, эабуривание скважин, установку и закрепление взрывом в них кондуктора, оборудование устья скважин и последующее бурение скважин через кондуктор.

Отличительной особенностью предложенного способа является та, что в горной выработке устанавливают дополнительное крепление с защитным козырьком са стороны потолочины и опорой на подошву горной выработки и ориентируют ега относительно оси вращателя и кондуктора, а после закрепления кондуктора взрывом производят промывку скважины и тампонаж парад, жестка связывающий зацементированный массив пород с кондуктором и козырьком дополнительного крепления.

При воздействии веера скважин последние поочередно эабуривают на глубину установки кондукторов, а тампанаж (цементацию) производят с образованием монолитного, расширенного к верху зацементированного массива пород с каркасом из установленных кондукторов, а после его схватывания ведут через кондукторы бурение скважин.

На фиг.1 изображена фаза установки дополнительного крепления с защитным козырьком и бурения скважины; на фиг.2— фаза закачки тампонажнаго раствора в затрубное пространство кондуктора; на фиг.3 — фаза установки кондукторов и тампонаж массива пород с каркасом из установленных кондукторов.

П редложен н ый способ осуществля ют следующим образам.

В йодземной горной выработке 1 в зоне

° заложения скважин 2 устанавливают дополнительное крепление 3 с защитным козырьком 4 со стороны потолочины и размещают буровой станок 5 с вращателем 6, надежно раскрепляют станок в дополнительном креплении с помощью механических или гидравлических домкратов 7, Производят забуривание скважин 2, установку в них кондуктора 8 и закрепление ега взрывом торпеды из детонирующега шнура (ТДШ), оборудуют устье скважины 2, устанавливают на кондуктор 8 герметизатар

9 с боковым отводам 10, на который устанавливают задвижку и шламоводоотвод.

Дополнительное крепление 3 и защитный козырек 4 ориентируют вдоль аси вращателя 6 и кондуктора 8.

После закрепления кондуктора 8 производят промывку скважины 2. В эатрубное пространство кондуктора 8 подают тампо50 жения восстающих дренажных скважин из горных выработок на Яковлевском железорудном месторождении для следующих уславий: глубина скважин до 180 м; напор подземных вод 60(} м (6 МПа); бурение и вскрытие водоносного горизонта праиэвадится снарядом с фильтровой колонной, который устанавливают с помощью фланцев на кондукторе (вместе с герметизаторам); установка кондуктора производится в относительно неустойчивых и трещинаватых riaрадах Vl-IX категории па буримасти (известня ки, сланцы}. нажный раствор 11 да проникновения ега в прилегающий массив парад и к верхней стороне защитного козырька 4. После затвердения тампанажный раствор l1 жестко связывает зацементированный массив парад с кондукторам 8 и защитным козырьком

4 дополнительного крепления 3. После чего бурение скважины 2 ведут обычным методом через кондуктор 8.

При возведении веера накланнавосстающих скважин 2 последние поочередно забуривают нэ глубину установки кондуктора.

Устанавливают поочередно кондукторы 8 и на все кондукторы 8 герметизаторы 9 с боковыми отводами 10 и задвижками (фиг.3).

Закрепляют кондукторы 8 взрывом

ТДШ, Тампонаж производят с образованием моналитного, расширеннога

20 к верху зацементированного массива 12 пород путем поочередного нагнетания в затрубное пространство тампонажной смеси пад давлением с соответствующим манипулированием задвижек на боковых отводах

10 герметизаторов 9.

При этом все природные трещины, породы и искусственные трещины, образовавшиеся в результате взрывов ТДШ, 0 заполняются цементом и формируется конусообразный монолитный массив 12 пород с каркасам из кондукторов 8 и козырька 4 дополнительнога крепления 3.

После схватывания и затвердения цемента в массиве 12 пород ведут через кондукторы 8 бурение скважин 2 с применением. буровых снарядов с фильтровыми колоннами 13, снабженных обсадными трубами l4 и буровым наконечником 15, При вскрытии высоконапарных водоносных отложений 16 и закреплении снаряда с фильтровой колонной на герметизатаре 9 или кондукторе 8 статические и динамические нагрузки гасятся массивом пород 12 и дополнительным креплением.

П р и и е р. Рассматриваем применение предлагаемого. способа на примере саору2004810

Кондуктор для сооружения указанных наклонновосстающих скважин составляют из двух секций обсадных труб диаметром

146 мм, ГОСТ 8732-78, с толщиной стенки

4,5 мм, общей длиной 5-6 м. Соединение труб выполняют с помощью конической резьбы трубы в трубу. Крепление производят с помощью взрыва торпеды иэ детонирующего шнура с катушками, при котором осуществляют необратимую деформацию стенок кондукторов.

Для осуществления предложенного способа применяют буровые установки тиФормула изобретения

f. СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ НАКЛОНН0 ВОССТАЮЩИХ СКВАЖИН ИЗ ПОДЗЕМНОЙ ГОРНОЙ ВЪ| РАБОТКИ, включающий крепление горной выраоотки, размещение в ней бурового станка с вращателем, эабуривание скважин. установку и крепление кондуктора взрывом, оборудование устья скважин с последующим бурением через кондуктор, отличающийся тем. что в горной выработке устанавливают дополнительное крепление в виде защитного козырька со стороны кровли с опорой на па УДБ-8, УДБ-8-01 конструкции НПО "ВИОГЕМ" с размещением их в буровых камерах или в подземных горных выработках со стандартным креплением.

5 (56) Авторское свидетельство СССР

В 1071758, кл. Е 21 0 21/00, 1982. Технологическое задание ВИОГЕМ на сооружение восстающих скважин иэ подземных горных выработок установками

УДБ-8 и УДБ-12. Белгород: 1986, с, 8 — 12.

15 подошву горной выработки, причем дополнительное крепление ориентируют в плоскости оси вращателя, а после крепления кондуктора взрывом производят промывку

20 каждой скважины и ее тампонаж с образо.ванием массива, связывающего кондуктор скважины и козырек дополнительного крепления.

2. Способ no n.3, отличающийся тем, что при возведении веера скважин последние поочередно забуривают на глубину кондуктора, а бурение скважин производят, после установки, крепления и тампонажа

30 кондукторов.

К04810

Составитель С.Тарасов

Тех ред M.Ìîðãåíòàë . Корректор А.Обруча р

Редактор Т.Горячева

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3390

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