Способ упрочнения пород

О Л И С А Н И Е ,)973852ИЗЬБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,Гееударетеееаи кемите СССР пе аеием изобретеиий и еткрмтий(53) УДК 622.2 .9 (088. 8) 82. Бюллетень4 Опубликовано 15. Дата опубликован описания 25.1 2) Автор П. Зборшик, Н. Н. Касьян, Е.И. Кольчик и А. Ф изобретен Донецкий ордена Трудового Красного Знамени поли институт(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОРОД Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в работах, направленных на повышение устойчивости подземных сооружений и горных выработок.Известен способ механического упрочнения пород для повышения устойчивости выработки, проводимой в трещиноватом массиве и закрепляемой крепыш. В этом способе упрочнение производят с помощью специальных анкеров (штанг) из различных материалов. Анкеры закрепляют в шпурах, пробуренных для этой цели 1.Основным недостатком этого способа является то, что для эффективного анкероваяия необходимо, чтобы в глубине массива были прочные породы, к которым пришивают трещиноватые блоки. Кроме этого, в породах вокруг анкеров образуется концентрация напряжений, которая при наличии сети трещин ускоряет разрушение этих пород. К недостаткам относится также и то, что в деформированных выработках анкеры создают дополнительные сложности при перекреплении этих выработок.Известен способ упрочнения пород тампонажем, Сущность способа заключается в нагнетании в раскрытые трещины скрепляющего раствора, который в дальнейшем затвердевает и скрепляет отдельные блоки, слои и куски пород в монолитную оболочку, стенку или толщу. Эти скрепленные породы в целом после упрочнения способны выдержать более высокую нагрузку (напряжения), чем до упрочнения скрепляющими растворами 2.Известен также способ упрочненя пород,включающий бурение скважин, нагнетание 1 О в одни из них упрочняюшего раствора и контроль за истечением его из соседних скважин 3.Основными недостатками описанных способов упрочяения тампонажем является низкая эффективность упрочнения пород в трещинах, ограниченных с одной стороны устьем трещин потому, что проникновению раствора в закрытую с одной стороны трещину препятствует закупориваемый раствором под давлением в такой трещине воздух. Не имея 20 выхода из такой трещины, воздух сжимается и, его давление достигает давление нагнетания. При этом воздух ограничивает доступ упрочняюшего раствора к устьям трещин и препятствует эффективному упрочнению по973852 Формула изобретения 25 Составитель Л. Березкина Редактор Н. Швыдкая Техред И. Верес Корректор А. Ференц Заказ 8252/41 Тираж 623 Подннсное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий 1 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4род. Кроме того, после отключения скважины от нагнетательного насоса давление упрочняющего раствора резко снижается, а прочность тампонажного камня в области закупоренных объемов воздуха при этом невелика и воздух, расширяясь, частично разрушает скрепленные контакты в трещинах, чем также существенно снижается эффективность упрочнения.Цель изобретения - повышение эффективности упрочнения пород.Поставленная цель достигается тем, что одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в одни из скважин дополнительно производят откачку воздуха из соседних.Поскольку одновременно с нагнетанием из трещиноватых пород откачивается воздух, то снижается возможное количество закупоренного в трещинах объема воздуха. Это связано с тем, что при поступлении упрочняющего раствора к трещине, ограниченной фронтом разрушения (т. е, к такой трещине, в которой возможна закупорка воздуха), давление воздуха в полости такой трещины, а следовательно и его плотность меньше равно настолько, сколько было его откачено. Поэ. тому оставшаяся закупоренная часть воздуха занимает меньший объем по сравнению с тем, который занимает воздух без откачки части его из пород. Таким образом упрочняю 1 ций раствор при нагнетании его в породы занимает большую часть закупоренных трещин, повышая при этом эффективность упрочнения.Способ осуществляют следующим образом.По контуру выработок бурят шпуры вбоках и в кровле. Если выработка не разбита на тампонажные участки, то расстояние между соседними скважинами по длине выработки принимается равным 4 - 6 м, причем скважины в боках и кровле относительно друг друга располагаются в шахматном порядке. Если тампонаж предусматривается проектом сооружения выработки, кондукторы устанавливаются при возведении постоянной крепи.Нагйетание тампонажного раствора производится сначала в боковые скважины. Одновременно с нагнетанием упрочняюшего раствора в боковые скважины из скважин, пробуренных в кровле выработки, откачивают воздух поршневым насосом и контролируют момент начала истечения из этих скважин упрочняющего раствора. В качестве воздуховодов используют стальные трубы и гофрирова нные резиновые шланги диаметром 38 - 76 мм. Откачку воздуха производят при максимально возможном разрежении (давление 1 - 2 МПа и менее).Так как из пустот трещин зоны неупругих деформаций вокруг выработки откачивают часть воздуха, при упрочнении происходит заполнение трещин эффективнее в 2 - 3 раза по сравнению с обычным упрочнением, которое выполняют без откачки возду ха.Таким образом, откачивание воздуха изодних скважин до истечения из них упроччяющего раствора при нагнетании упрочняющего раствора в другие скважины позволяет повысить эффективность упрочнения пород в 2 - 3 раза по сравнению с известными способами. Способ упрочнения пород, включающий бурение скважин, нагнетание в одни из них упрочняющего раствора и контроль за истечением его из соседних скважин, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения пород, одновременно с нагнетанием упрочняющего раствора в одни скважины дополнительно производят откачку воздуха из соседних. 35 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Применение анкерной крепи на угольных шахтах Донецкого бассейна. Киев, Государственное издательство технической литературы УССР, 1961.40 2. Заславский Ю, 3. и др, Крепление подземных сооружений. М Недра, 1973,с. 45 - 60.3. Давыдов В, В. и др. Химический способ упрочнения горных пород. М Недра,45 1977, с. 150 (прототип).