Способ разупрочнения массивов горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17 21 1)5 Е 21 С 37/00 ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ) 1 0 с ИЗОБ ТЕ Н ЕТЕЛЬСТВ РСКОМУ А юл. Ь 21орного дел вера СО АН як, С.М.Феб (Э 1 Ъ(54) СПОСОБВОВ ГОРНЫХ нов, А.М.Порохнвиденко и В.Б,Яковлев88.8)свидетельство СССРЕ 21 С 37/16, ,980.свидетельство СССРЕ 21 С 37/06, 1984.РАЗУПРОЧНЕНИЯ МАССИПОРОД Изобретение относится к способам раэ-. упрочнения горных пород при промышленной разработке полезных ископаемых для эффективного проведения буровых работ и различных мероприятий, связанных с раэупрочнением материалов.Известен способ термического разрушения горных пород лазерным излучением, согласно которому с целью повышения эффективности разрушения в зоне нагрева породы подают поток газа (соединение галогенов), вступающего в химические реакции с окисью кремния (с горной породой), в состав которого дополнительно ввоДят фтористый водород.Недостатками способа являются большие энергетические затраты при разрушении эа счет интенсивного поглощения энергии лазерного излучения парами окиси кремния в зоне нагрева породы и опасность применения агрессивного соединения. Фтористый водород во влажной среде гор- ного массива превращается в сильную пяа(57) Использование: при промышленной разработке полезных ископаемых для раэупрочнения массивов горных пород, предназначен н ых к выемке. Сущность изобретения; через скважины, пробуренные в массив, нагнетают газ до давления, превышающего пластовое давление в массиве, до вытеснения иэ разупрочняемой области природной воды,. затем повышают давление нагнетания до значения давления образования газового гидрата, после чего осуществляют тепловое воздействие на разупрочняемый массив нагревом до температуры, превышающей критическую температуру гидратообразования,виковую кислоту, которая разрушает ценные полезные минералы,например алмаз, и. другие компоненты полезных ископаемых.Перечисленные. недостатки, в конечном счете, не дают возможность полностью оправдать все усилия, затраченные на повышение интенсивности разрушения.Наиболее близким к предлагаемому является способ предварительного ослабления массива в зоне геологического нарушения, включающий бурение скважин впереди очистного забоя и температурное воздействие на массив. С целью повышения эффективности в известном способе температурное воздействие на массив производят циклично.К недостаткам указанного способа относится применение подогретого воздуха для подачи в забойную часть скважины. Для разогрева массива подогретым воздухом требуется затрата большого количества энергии. Это связано с тем; что теплоем 173902110 или газа изготовления камеры, но и создаются бла- .35. гоприятные беэвзрывные способы разуп 45 вия на массив, подачу газа осуществляют в 50 режиме нагнетания первоначально до дав. ления, превышающего пластовое давление,кость воздуха гораздо меньше (теплоемкость азота Ср -29,1 Дж/моль К, кислорода Сро - 29,35 Дж/моль К), чем теплоемкость влажного массива (теплоемкость воды Ср = 75,299 Дж/моль К).Известный способ предусматривает добавление поверхностно-активных веществ для обеспечения оттаивания массива. Обычно поверхностно-активные вещества бывают твердыми, растворимыми в воде веществами. Их разбавление и подача с горячим воздухом - сложная технологическая задача и требует больших затрат.Целью изобретения является повышение эффективности разупрочнения за счет .импульсного воздействия на массив.Способ осуществляется следующим образом.В зоне раэупрочнения в водоносный горизонт с дневной поверхности пробуривается скважина. Температура пласта 10 С, пластовое давление 2,0 МПа, По скважине в пласт нагнетается природный гаэ под давлением, превышающим пластовое, но меньше равновесного давления гидратообразоваиия Р,О - Ь,ОМПа). При этом пластоеая вада оттесняется радиально от скважины и е зоне разупрочиеиия образуется областыщцатообразования. Зиутри зоны иэ прового пространства вода оттесняется ие повиастьа и часть остается, внутри эоим разупрочиения. По периметру данной зоны образуется ореол оттесненной пластовой воды, которая по мере повышения давяеиия выае равиовесиого (12,5. - 15,0 МПа) за счет увеличения поверхности контакта газ - вод образует евтиый гаэоводонепроиицаемый экран. 8 области разупрочнеиия горного массива появляется непроницаемый замкнутый объем. Внутри 4 данного объема под действием высокого давления происходит образование газовых гидратов в пористой средес переходом пластовой воды. При этом происходит увеличе.ние обьема воды, которое сопровождается расклинивающим действием гидратов иа .стенки пор и предварительным разупрочнением горного массива. Удельный обьем воды в гидратном состоянии возрастает до 1,26- 1,32 см/г. За счет фазового перехода пластовой воды в твердое гидратное состояние в поровом пространстве происходит раэупрочнение массива горной породы,После перехода пластовой воды в твердое гидратное состояние, которое контро лируется прекращением падения давления газа-гидратообразователя и последующимповышением давления в замкнутом обьеме внутри газогидратного экрана при дальнейшем нагнетании дополнительной порции газа(15-16 МПа), скважина герметизируется. Подачей тепловой энергии (лазерным излучением или энергией взрыва) газовые гидраты разлагаются внутри созданного замкнутого объема, При этом в результате разрушения двойных гидратов из малых полостей выделяется метан, из больших полостей выделяются этан, пропан и изобутан, Давление внутри экрана повышается до 40 - 45 МПа. Дальнейшей подачей энергии разрушается газогидратный экран, создается импульсное движение газа, которое способствует интенсивному разупрочнению массива горной породы,Предлагаемый способ обеспечивает разупрочнение горной породы без больших энергетических затрат за счет фазового перехода воды при положительных температурах, высокого давления выделяющихся газов при разложении гидрата, объемного расширения газа внутри газогидратного экрана под действием небольшой положительной температуры и, наконец,импульсного движения газов при разрушении газогидратного экрана Исключается сооружение дорогостоящей специальной камеры из высококачественного материала, . предназначенной для сжимания жидкости, Ожидается не только фактический экономический аффект, связанный с устранением дополнительных затрат для рочнения массива горных пород, которые неоказывают отрицательное влияние на экологию и не нарушают природоохранные мероприятия. Формула изобретенияСпособ разупрочнения массивов горных пород, включающий бурение скважин в раэупрочняемый массив, подачу через скважину газа и тепловое воздействие на массив череэскважины,отл ичающи йсятем, что, с целью повышения эффективности разупрочнения за счет импульсного воздейств массиве, до вытеснения иэ разупрочняемого массива природной воды. затем повышают давление нагнетания до значений давления образования газового гидрата, после чего осуществляют тепловое воздействие на раэупрочняемый массив нагревом дотемпературы, превышающей критическую.температуру гидратообраэования.