Способ создания направленных трещин в горных породах

.Умрихин, К.В,Аге ркевич, А.Ю.Бурц ельство СССР5/00, 1987,ельство СССР5/00, 1988,Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для разрушения породных блоков и разулрочнения горных пород при управлении кровлей или несущей способностью целиков.Известен способ создания трещин, заключающийся в том, что в скважине размещают заряд ВВ, выполненный в виде двух конусов, соединенных основаниями, и производят встречное инициирование заряда, По данному способу трещина может быть образована лишь в плоскости, расположенной под углом 90 к оси скважины. Кроме того, взрывная технология создания трещин небезопасна при обработке массивов горных пород, вмещающих газоносные угольные пласты,Известен также способ создания трещин, основанный на гидроразрыве массива горных пород через концентраторы напряжений в виде зародышевых щелей, образу. емых в стенках скважины. Основным вляется ыпили 1 шевой ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР(71) Восточный научинститут по безопаспромышленности(54) СПОСО НЫХ ТРЕЩИ (57) И зоб рете ния направле Способ вклю щение в них ществление г ТО, ЧТО ПОЛОС де зародыше острым угла между стенк заполняют тв стью, равной щающих пор Б СОЗДАНИЯ НАПРАВЛЕНН В ГОРНЫХ ПОРОДАХ ние предназначено для созданных трещин вокруг скважин. чает бурение скважин, раэмевкладышей с полостями и осуидроразрыва, Новым является ти вкладышей формируют в вивой щели со сходящимися под м берегами, а пространство ами скважины и вкладышами ердеющим составом с прочноили большей прочности вмеод, 1 з.п. ф-лы, 2 ил,атком известного способа я трудоемкость операции и в стенках скважины эа о высока ов ванию р дь щели,В качестве прототипа принят способ создания сети трещин в горном массиве, заключающийся в том, что в скважине размещают трубку со сквозными прорезями в стенках, герметизируют скважину и подают в трубку жидкость под давлением.. Недостатком известного способа является низкая эффективность создания направленных трещин, Параллельные берега прорезей и наличие зазора между трубкой и стенками скважины на позволяют создать достаточной концентрации напряжений и инициировать развитие трещины гидроразрыва в прочных породах.Целью изобретения является повышение эффективности образования направленных трещин в горных породах за счет формирования концентраторов напряжений по фронту трещинообразования,1795115 Поставленная цель достигается тем, что в способе создания направленных трещин в горных породах, включающем размещение в скважинах вкладышей с полостями и осуществление гидроразрыва, полости вкладышей формируют в виде зародышевых щелей со сходящимися под острым углом берегами, а пространство между стенками скважины и вкладышами заполняют твердеющим составом с прочностью равной или большей прочности вмещающих пород. В качестве твердеющего состава используют эпоксидно-песчаную смесь с объемным соотношением 1:1.На фиг.1 приведена схема гидрорэзрывэ пород кровли; на Фиг.2 - положение вкладыша в скважине при гидроразрыве,Способ осуществляют следующим образом, Для разгрузки горной выработки 1, пройденной по угольному пласту 2, необходимо в кровле 3 создать направленную трещину 4, плоскость которой наклонена под углом а к поверхности контакта угольного пласта с породами кровли и встречают указанный контакт на расстоянии а от верхнего угла выработки. Из выработки подуглом Р к поверхности контакта бурят скважину 5, забой которой находится на расстоянии и от угольного пласта,Значение отдельных параметров определяют из следующих выраженийд= агсщЬ йс + э + Ь с 9 азТй/31 -1 =а - /Угде с - расстояние от устья скважины до верхнего угла выработки;- длина участка скважины до места заложения трещины гидроразрывэ.Для создания трещины используют вкладыш 6, выполненный цельным керамика, пластмасса) или разъемным (металл). Внутри вкладыш имеет зародышевую щель 7 в виде полости со сходящимися под острым углом берегами в плоскости, которая наклонена под углом к оси корпуса. Полость каналом 8 соединена с напорной магистФормула изобретения 1. Способ создания направленных трещин в горных породах, включающий бурение скважин, размещение в них вкладышей с полостями и осуществление гидроразрывэ, о т л и ч а ю щи й с я тем, что. с целью повышения эффективности образования направленных трещин в горных породах ээ счет формирования концентраторов напр жеиий по фронту трещинообразования, поралью 9. Для обеспечения перехода процесса трещинообразования из полости вкладыша во вмещающие скважину породы,пространство 10 между вкладышем и стен 5 ками скважины заполняют твердеющим материалом, обладающим способностьюобеспечить их плотное и прочное сцепление, и имеющим прочностные показатели не нижесоответствующих показателей горных по 10 род в месте намечаемого разрыва. Этим условиям, например, удовлетворяеттвердеющая эпоксидно-песчанэя смесь собъемным соотношением компонентов 1:1,В серии проведенных опытов получены сле 15 дующие значения показателей: Ссж от 70 до86 МПа и Е от 5,1 10 до 5,4 10 МПа,Данная смесь может быть использована пригидрораэрыве практически всех горных пород, встречающихся на угольных месторож 20 дениях, Изменение обьемногосоотношения в сторону увеличения содержания песка ведет к нежелательному изменению консистенции смеси, а приувеличении доли эпоксидного клея уменьшается срок твердения смеси, что создаетнеудобства в работе с составом,После отвердения смеси по напорноймагистрали 9 подают под давлением рабочую жидкость, под действием которой проЗ 0 исходит рост концентрации напряжений уострия щели 7. При достижении напряжениями критических значений, определяемыхпрочностью материала, у границ щели происходит ее развитие от вкладыша черезскрепляющий состав в стенки скважины идалее вглубь массива. За счет разъемногосоединения или разрыва вкладыша по плоскости щели обеспечиваются совместныедеформации вкладыша и окружающих по 40 род, стимулирующие в начальной фазе процесса формирование в них искусственнойтрещины гидрорэзрыва,После окончания процесса гидроразрыва в очередную скважину устанавливают новый вкладыш. герметизируют, подключаютк напорной магистрали и повторяют цикл,лости вкладышей формируют в виде зародышевой щели со сходящимися под острым углом берегами, а пространство между стенками скважины и вкладышами заполняют твердеющим составом с прочностью равной или большей прочности вмещающих пород,2, Способ по п.1, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что в качестве твердеющего составаиспользуют эпоксидно-песчаную смесь собъемным соотношением 1;1.Фиг.1 ИР оставитель А. Умрихихред М Моргентал ектор И. Муска е роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 414 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/Б