Способ упрочнения горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 01) 27 А 1 Э 11 10 к горнорудной ь 1 ть использочнении горных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(1) Кузбасский политехнический институт (72) В. А. Хямяляйнен, С, М, Простов, П. С. Сыркин и Е. Я, Макаров(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок. Оно позволяет повысить качество инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования, В пробуренные из выработки скваИзобретение относитсяпромышленности и может бвано при инъекционном упропород зокруг выработок.Цель изобретения - повышение качества инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования.На фиг. 1 изображена схема расположения оборудования; на фиг. 2 - характерный вид графика изменения контролируемого параметра р(1),Способ реализуется следующим образом.Производят бурение скважины 1, устанавливают в ней датчик 2. На поверхности выработки устанавливают датчики 3,4 и 5. Датчики с помощью соединительных проводов подсоединяют к прибору 6 для измерения электросопротивления массива, причем датчики 3 и 5 подсоединяют к питающей жины, а также на ее поверхности устанавливают датчики, которые подсоединяют к измерительному прибору. В процессе нагнетания в скважины упрочняющего раствора контролируют насыщение горных пород упрочняющим раствором путем непрерывной фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в пределах упрочненной зоны. По результатам контроля осуществляют корректировку состава упрочняющего раствора и режиме его нагнетания. Изменение этих параметров, а также уста новлейие времени окончания нагнетания осуществляют в момент прекращения изменения электрического сопротивления гор ных пород. При упрочнении горных пород в выработках, закрепленных механической рамкой крепыш, датчики устанавливают так, чтобы линии тока были ориентированы перпендикулярно к плоскости расположения рам крепи. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. цепи АВ прибора 6, а датчики 2 и 4 к измерительной цепи МФ прибора 6. Насосом 7 по известному способу подают упрочняющий раствор в скважину . По показаниям при. бора 6 осуществляют непрерывный контроль за изменением электросопротивления р массива в упрочняемой зоне. До нагнетания раствора в скважину, т.е. на участке времени (О ), величина р либо постоянная, либо увеличивается за счет развития зоны неупругих деформаций вокруг выработки. В процессе нагнетания раствора, т.е. на участке времени , 1), происходит смачивание и насыщение горного массива раствором. Трещины и пустоты заполняются раствором. При этом линии тока 8 пересекают как естественные, так и насыщенные раствором участки массива. В целом, электросопротивление на замеряемом участке уменьшается. При необходимости, для получениябольшой разности в сопротивлениях, насыгценного н ненасыщенного раствором участков, электропроводимость раствора можно увеличить, добавив к нему, например, небольшое количество поваренной соли. Процесс уменьшения происходит до полного насыщения (качественного упрочнения) массива на участке между датчиками 2 и 4, т.е. до выхода величины р (1) на асимп тоту рч . После фиксации выхода величины у 11) на асимптоту рн, что соответствует временп насыгцения 1, нагпетаеп прекрашают. Изменяя расположение датчика 4, можно получать разные радиусы качественного упрочнепия от скважины, откуда сразу же следуют и рекомендации по сетке нагнетательных скважин, В тех случаях когда в пределах рассматриваемой зоны не наступает момент насыщения (например, давление нагнетания достигло максимальной величины), то сразу же переходят на другие более высокопроникаюшие растворы, например, уменьшают концентрацию цементного раствора, Таким образом, в процессе нагнетания раствора в скважину возможна корректировка составов и режима инъектирования раствора. При этом четко определяется зона качественной цементации от скважины, Следующую нагнетательную скважину бурят в соответствии с зоной качественного упрочнения, полученной от предыдущей.После окончания нагнетания, начиная с некоторого момента времени 1 происходит процесс схватывания и твердения раствора. Например, в случае цементно-водных растворов происходит обезвоживание раствора за счет вступления воды в реакцию гидратации с частицами цемента. Уменьшение содержания жидкой фазы в массиве (его высыхание) сопровождается увеличением его электросопротивления. В некоторый момент времени 1 зависимость р (1) выходит на амплитуду рсоответствующую набору прочности затвердевшего раствора.В дальнейшем, в силу старения затвердевшего раствора, а также ввиду возможных деформаций массива вследствие проявлений горного давления, в процессе эксплуатации упрочненного массива возможно его разрушение. С этого момента временивследствие появления трещин в упрочпенной зоне, величина р начинает увеличиватьсяя. При наличии в районе упрочняемогоучастка металлической рамной, арочной крепи 9 возможно появление повышенной погрешности измерения величины р, поскольку 5 металл, будет закорачивать линии тока 8.Для того, чтобы свести к минимуму данный эффект, необходимо располагать датчики 3,4 и 5 на поверхности выработки вдоль прямой линии, перпендикулярной к плоскости рам крепи, т.е. обычно парал Олельно оси выработки, В этом случае шунтирующий эффект от контакта металла с массивом будет минимальным, так как каждая отдельная рама крепи будет находиться под одним потенциалом, что исключает 15 протекание тока по металлу.Формула изобретения1. Способ упрочнения горных пород, 20включающий бурение скважин из выработки, нагнетание в них упрочняющего раствора, контроль качества упрочнения и корректирование на его основе состава упрочняюшего раствора и режима его нагнетания, отличающийся тем, что, с целью повышения 25 качества иъектирования упрочняемой зоныза счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования, в скважинах и на поверхности выработки дополнительно устанавливают датчики, а качество упрочнения контролируют по насыщению горных пород упрочняющим раствором, контроль осуществляют непрерывно во время нагнетания упрочняюшего раствора путем фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в упрочняемой зоне, при этом корректирование состава упрочняющего раствора и режима его нагнетания, а также,установление времени окончания нагнетания осуществляют в момент прекращения изменения электрического сопротивления горных 4 О пород в пределах зоны упрочнения.2, Способ по п. 1, отличающийся тем,что датчик устанавливают в скважины, предназначенные для нагнетания упрочняющего раствора.3. Способ по п. 1, отличающийся тем, 45 что в случае упрочнения горных пород ввыработках, закрепленных металлической рамной крепыш, датчики устанавливают так, чтобы линии тока были ориентированы перпендикулярно к плоскости расположениярам крепи.Составитель Л. БерезкТехред И. ВерссТираж 449 Н. Корол открытиям прн аб., д. 45 Ужгород, ул. Г ственного комитета по изооретенияк 3035, Москва, Ж - 35, Раугвская -издательски й ком бина т Патент;,. аКорре ктоПодпнс н ГКНТ СС а гарина,0