Способ цементации горных пород

1 10352Изобретение относится к проведениюи креплению горных выработок с применением цементации горных пород.Известен способ цементации горныхпород нагнетанием цементационных растворов под давлением, назначенным в зависимости от свойств раствора и характера трешиноватости13 .Недостаток такого способа заключается в неучете физикомеханических свойств 10горных пород что может привести к гидрораэрыву горного массива и перерасходуцемента.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ цементации горных пород, включающий поочередное нагнетание цементационного раствора вскважины под давлением, назначаемымв зависимости от свойств раствора, характера трешиноватости и физико-механических свойств пород в кровле цементируемой зоны 2 .Недостаток известного способа заключаетси в неучете физико-механических 25свойств пород в непосредственно цементируемой зоне. Указанный способ исключает только гидроразрыв, но не учитываетувеличения раскрытия трещин за счетдеформирования массива в зоне цементации, Это приводит к увеличению радиусараспространения раствора и перерасходуцемента.Цель изобретения - уменьшение расхода цементационного раствора при це 35ментации трешиноватых деформируемыхпород.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу цементации горныхпород, включающему поочередное нагие,тание цементационного раствора в скважины под давлением, назначенным в зависимости от свойств раствора, характера трещиноватости и физико-механических свойств пород в кровле цементируемой зоны при цементации трещиноватых деформируемых пород, после цементации каждой предыдущей скважины в последующей дополнительно измеряют модульЮнга и коэффициент Пуассона,покоторым50определяют коэффициент увеличения раскрытия незацементированных трещинпо формуле= И- "о)Ъ 0- Я,О)щогде Е и 1.- измеренные модуль Юнга,. 55(МПа) и коэффициент Пуассона частично зацементированных горных пород; 1- начальное (до нагнетанияраствора) значение коэффициента трешиноватости частично зацементированныхгорных пород,нагнетание раствора прекращают при давлении Р, определяемом из формулыР Вро+ 1)"где Р - конечное давление нагнетанияс учетом деформаций породв зоне цементации, МПа;Р - конечное давление нагнетанияоЭопределенное для первоначальной трешиноватости и физикомеханических свойств пород вкровле цементируемой зоны,МПа;К=2-2,5 - коэффициент, зависящий отцементно-водного отношенияраствора;- коэффициент увеличения раскрытия неэацементированных трещин при нагнетании раствора,1/МПа.На фиг. 1 представлены графики пределов умею шения конечных давления нагнетания; на фиг. 2 - графики пределов исключаемого увеличения радиуса цементации.На фиг. 1 и 2 кривые 1 и 2 соответствуют значениям коэфициента К, входящего в формулу (2), равным 2 и 2,5; Ви В - соответственно радиусы распространения раствора без учета и с учетом деформирования горных пород.Способ реализуется следующим образом.Производят бурение цементационной скважины. В процессе бурения периодически для каждой литологической разности горных пород, вскрываемых скважиной, производят отбор керна на величину керноотборника. По обьемному выходу керна для цементируемой толщи горных пород определяют начальное значение коэффициента трещиноватости Оо (например, Я = 0,00;5). На образцах керна, используя общеизвестные методики, измеряют модуль Юнга Е и коэффициент Пуа. - ссона,О (например,ц = 0,25); Е = 0,2, 104 МПа), По формуле (1) расчитывают значение коэффициента увеличения раскрытия трещин для горных пород, вскрытых скважиной,(в рассматриваемом примере ) = 0,15 1 ),5229 3103Производят гидравлическое опробование скважины, По известному способу в зависимости от гидростатического давления подземных вод, гидравлических со противлений первоначальных трешин, 5 первоначальной трешиноватости и физико-механических свойств горных пород в кровле цементируемой зоны назначают концентрацию цементационного раствора (например Б:В= 1:0,5) и конечное 0 давление нагнетания Р без учета деформируемости горных пород (например Р = 5 МПа), Нагнетают раствор в скваа жину. Нагнетание прекрашшот при давлении Р, назначаемом по формуле (2) (в рассматриваемом примере Р3,8 МПа).Применение предложенного способа цементации позволяет сократить расход цемента при обеспечении качества цемен" тации и получить значительный экономический эффект за счет исключения увеличения радиуса распространения раствора.