Способ разупрочнения горного массива

(54) СПОСОБ РАЗУП МАССИВА(57) Изобретение от мышленности и м.б. работке пластов Сущность изобрете подают в них неион дом, превышающим стость массива, 0,001 - 0,01, после ч ны НРС. РОЧНЕНИЯ ГОРН носится к горной происпольэовано при.разых месторождений. ния: бурят скважины, огенные ПАВ с расхоестественную приемии концентрацией его заполняют скважизону его р вз ывчатог рследующимассы,Недостчительные атками прототипа яв атраты времени на р ются зн эупрочн ние э поро ваци ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Московский горный институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1520974, кл. Е 21 С 37/00,Авторское свидетельство СССР1 Ф 1459332, кл. Е 21 С 37/00, 1986. Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано как при открытой, так и при подземной разработке угольных и других пластовых месторождений.Известен способ взрывного разупрочнения горного массива путем бурения скважин, их заряжания ВВ 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 пылеобраэаванйю; значительные потери рабочего времени и снижение эксплуатационной производительности вскрышной и выемочной техники, связанные с заряжанием, вэрыванием и проветриванием рабочих эон; осложнение технологии открытой разрабэтки угольных пластов в связи с транспортировкой больших масс ВВ,В качестве прототипа изобретения выбран способ раэупрочнения горного массива в процессе его обработки, Выбранный способ заключается в бурении скважин в эработки, в подаче в них нераэрушающего средства и в по- работах по выемке горной ние массива в связи с ограниченностью воздействия НРС на массив в пределах стенок скважины и прилегающей к ним зоне, 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 частности, рекомендуют при использовании НРС для разрушения блоков мрамора или других крепких пород принимать.расстоя- ние 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 БВР, но и увеличивает ее,Целью изобретения является повышеффективности разупрочнения горнойды в уступе для последующей ее экскаДостижение поставленной цели Обеспечивается тем, что в спосоье разупрочнения горного массива, включающем бурение скважин, подачу в них невзрывчатого разрушающего средства перед подачей в массив НРС 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 10гтусз )г,гчас)Кпор 3(тр Рн птргде р- вязкость раствора ПА.с;Йг - , радиус гидравлического влияния скважины, равный (0,55-0,6) 1 с)(в, мм;ске - расстояние в ряду между скважинами, м; Кз = 0,1-1 - коэффициент заполнения тр.ещин;Ктр = 1,1-1,5 - коэффициент роста обье ма жидкости эа счет образования дополнительных трещин;Рн - давление нагнетания. Па;птр - 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 1,7-1,8 радиуса гидравлического влияния скважины; при этом расстояние 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:Чж = гптр й Вг 1 1(3, м 2 3 где втр - трещиноватость массива;Йг - максимальный гидравлический радиус влияния скважины, равен 0,55 - 0,6 расстояния между скважинами в одном ряду, м;й- мощность обрабатываемого слоя породы, м;Кз - коэффициент заполнения трещин раствором ПАВ 1 н равно:Ь= Лйг )(3 Лтр 2 г 1, мин К пор4,561(тр Рн птргде,и- вязкость раствора ПАВ, Па.с;К - проницаемость массива для раствора, м;Рпор - коэФфициент объемного сжатия 5 породы, ПА 1;Ьр - коэффициент увеличения обьемажидкости за счет обьема вновь образовавшихся трещины;1(тр = 1,1-1,2:10 Рн - давление нагнетания, Па;Рпр -число вновь открываемых трещинв массиве для НРС.По окончании обработки массива раствором ПАВ через скважины в обработан ную зону нагнетают раствор НРС всоотношении воды и твердого компонентаВ;Т =.1:3 с объемом равным;- ЧНРС = Птр(нйг 1 (Ггр М320где Кн - коэффициент неравномерности заполнения трещин, Ь = 0,35 - 0,5;(гтр - ширина раскрываемых в массиветрещин в результате его обработки раство рами ПАВ, принимают равным астр = 0,0050,01 м или на основе опытных данных, м.После нагнетания НРС скважины закрывают на 2-3 суток, что обеспечивает не- взрывное 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 сподот нача лэ буренйя скважин до ведения работ повыемке горной массы в зоне действия разупрочйенйя горного массива определяют по формуле40 тподгбур+ 21 под,с+ Йс(1 н) + тНРС)1 "р гДе гбур - вРемЯ на УстановкУ станка и бУРения скважины, сут;Ьод.с- время на подготовку скважины в45 Обработке, сусЙс -число скважин в ряду, располагаемому параллельно фронту выемки породы в,расчете на блок, йс = 10-15:Ер - коэффициент технологического резерва, 1 р = 1,15-1,2,П р и м е р осуществление способа). Накарьерном поле Шубаркольского разрезаПО ".Карагандауголь" подготавливают мас-.сив покрывающих угольный пласт (верхний)55 пород мощностью 80 м для вскрышных работ одним уступом. Трещинная пористостьмассива пород 0,05, Скважины расположены по квадратной сетке со стороной в 30 м.Проницаемость массива 10 м, Вязкость6 10ЦттрЬ 2тн ф )К ор Мтр Рн птр 1 Н + 1 НРС1,4 ч 25 Составитель Ю, ВасючковРедактор В, Трубченко Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина Заказ 4267Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент,", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 раствора неионогенного ПАВ 10 ПА с, коэффициент рпор а Па 1, коэффициенты Мз - 0,6; ктр - 0,2, проектное число раскрываемых трещин птр - 20, По опытным закачкам давление нагнетания раствора ПАВ 5 составляет 5 10 Па.Число скважин в блоке - 15Время нагнетания раствора ПАВ соста 15 . Скважины, готовые к обработке, не должны располагаться ближе 90-150 м от верхней бровки вскрышного уступа.Время закачки НРС составляет тнрс- (5-6), сн - (1-1,2) ч. Принимаем тнрс - 1,2 ч,Общее время активной части метода раэупрочнения горного массива при нагнетании растворов и НРС составляет Скважины должны быть заложены и на- . чаты бурением не позднее, чем за время подготовки30 тпод5+ 2,5+ 15(0,2 + 1,2 . 1,2 43,2 сут Принимаемтпод44 сут.формула изобретения. Способ разупрочнения горного массива, включающий бурение скважин взонуего 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 раэупрочнения 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;Йг - радиус гидравлического влияния скважин, равный (0,55-0,6) скв, м;кз = 0,1-1 - коэффициент заполнения трещин;Ьр = 1,1-1,5 - коэффициент роста объема жидкости за счет образования дополнительных трещин;Рн - давление нагнетания, МПа;птр - количество раскрываемых трещин в массиве; .атр - трещиноватость массива;., фпор - коэффициент объемного сжатия породы, Па;К - проницаемость массива для раствора,м.