Способ упрочнения горных пород

(56) Заславский Ю.З. Крепление подземных сооружений, М.: Недра, 1973, с,45-60.Авторское свидетельство СССР У 973852, кл. Е 21 0 11/00, 1983. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЬИ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить качество упрочнения горных пород и производительность труда. Предварительно опре деляют объем трещинной пустотности 801283402 А 1 массива, который требуется укрепить.Затем бурят скважины 1 определеннойдлины. В приэабойной части скважины1 за границейукрепляемой зоны 2размещают расширяющийся состав (РС)3 в оболочке 4, Затем в скважину 1подают упрочняющий раствор и герметизируют ее устье. Под действиемдавления, создаваемого в скважине РС,происходит задавливание упрочняющегосостава в трещнны. Твердение упрочняющего состава начинается при заполнении им всего объема трещин в зоне 2при полностью расширившемся РС в оболочке, Прирост объема РС принимаютравным объему трещин укрепляемогомассива. Объем призабойной частискважины 1 за границей зоны 2 принимают равным объему РС. 2 ил.1 12834Изобретение относится к горномуделу и может быть использовано в работах, направленных на повышениеустойчивости подземных сооружений игорных выработок.5Целью изобретения является повышение производительности труда и качества упрочнения горных пород,На фиг,1 изображена схема размещения расширяющегося и упрочняющегосоставов в скважине; на фиг,2 - мо,дель для осуществления способа,Способ осуществляют следующимобразом,Предварительно известными методами 15(например, реометрией) определяютобъем трещинной пустотности массива,который требуется укрепить. Послечего определяют глубину скважины,предназначенной для осуществления 20способа ь=Х +Х +Х2где Х - глубина укрепляемой воныгорных пород;25Х - длина части скважины эайграницей укрепляемой зоны,объем которой равен объему трещин в укрепляемойзоне;30Р - первоначальная длина части3скважины эа границей укрепляемой зоны, в которой располагают расширяющийся состав, прирост объема которого равен объему трещинукрепляемого массива горных пород 022Затем в скважину 1 подают упрочняющий состав 5, например ППУилиППУ, После этого скважину герметизируют в устье, например, герметизатором ГТ6. После выполненияперечисленных операций эадавливаниеупрочняющего состава в трещины происходит под действием давления, создаваемого в скважине расширяющимсясоставом в подвижной оболочке, атвердение упрочняющего состава начинается при заполнении им всего объема трещин в укрепляемой зоне 2 приполностью расширившемся составе воболочке.П р и м е р. Для испытаний былаизготовлена модель (рис,2) скважиныв виде трубы 1 длиной 2 м, диаметром56 мм иэ оргстекла, наглухо закрытойс одной стороны пробкой 7, с вентилем 8 - с другой стороны. Радиусукрепляемой зоны Б равен 0,25 м, глубина эакрепляемой зоны Х, = 1,0 м,относительный объем трещинной пустотности л = 0,006. Тогда длина частискважины Р эа границей укрепляемойзоны, объем которой равен объемутрещин, равнаВХ = У Х ( -- 1) = 00061002525( ------ 1) = 47 см,2,82,8Расширяющийся состав 3 состоял из водопесчаноцементной смеси с добав- лением алюминиевой пудры в соотношении компонентов В:П:Ц:А =1,5:3,1;0,5. Расширяющийся состав 3 в оболочке 4, в качестве которой использовали воздушный резиновый шар, занимал часть трубы длиной Х = 52 см. Таким образом, общая длина скважиныгде 3 - объем трещин укрепляемогомассива, отн. ед,;В - радиус зоны укрепления, см;г - радиус скважины, см,Из выработки бурят скважины 1 длиной Ь. В призабойной части Х скважины 1 за границей укрепляемой зоны 2 размещают расширяющийся состав 3 в оболочке 4, Оболочка может быть эластичной, способной растягиваться, или жесткой, в виде пенала с подвижной крышкой, выполняющей роль поршня. Расширяющийся состав 3 представляет собой, например,водо- песчано-цементную смесь с добавлением алюминиевой пудры или раствор расширяющегося цемента типа Вгз 1 аг. 1 = Х + Х + Х = 100 + 47 + 522 э199 см.45В качестве упрочняющего использовали состав на основе карбамидоформальдегидной смолы КФ-Ж с отвердителем - щавелевой кислотой и наполнителем - песком в соотношении соответственно 1:1:0,04,Объем трещин моделировался отрезком такой же трубы 9, наглухо закрытой с одной стороны и присоединенной к вентилю 8, Длина этой трубы 50 см.В торце модели скважины размешалиоболочку 4 с расширяющимся составом 3, затем оставшуюся часть трубы 1 заполняли упрочняющим составом 5 и1283402 акра ап ентилем 8, к которому подсоединяли трубу 9, моделирующую объем трещин.Состав в оболочке начинал расширяться через 1 О мин после его при 5готовления, т,е, его необходиморазместить в скважине в течение 10мин, Заканчивалось расширение через30 мин, При этом упрочняющий состав5 выдавливался в модель 9 трещин, По Юокончании расширения состав в оболочке начинал твердеть и через 60 минпосле его приготовления представлялсобой жесткий пористый цилиндр,Упрочняющий состав 5 заполнил модель 159 трещин, сжав находящийся в ней воздух, Полное затвердевание упрочняющего состава наступило через 24 чпри этом он представлял собой упругий цилиндр, гоДля того, чтобы разместить вскважине расширяющийся состав в оболочке (упрочняющий состав) и закрытьее пробкой (герметизатором), т,е,провести работы, требующие наличия г 5оборудования и трудозатрат, потребовалось 3 мин, На подготовленномучастке нагнетание укрепляющегосостава в трещины происходит автоматически без участия человека, 30 Предложенный способ позволяет по сравнению с прототипом более качественно укрепить горные породы вокруг выработки, исключив применение анкеров, обеспечив их монолитность путем нагнетания в трещины упрочняющего состава, который заполняет весь объем существующих в массиве трещин (при этом создается несущая 40 конструкция из упрочненных горных пород). Кроме того, при медленном нагнетании упрочняющего состава в трещины исключается возможность выброса упрочняющего состава при обратном 45 гидроударепри этом расширяющийся состав .и его оболочка в течение всего времени расширения выполняют функцию искусственного нагнетательного насоса, а по окончании увеличения 50 их объема - функцию запорного устройства, обеспечивающего удержание в скважине созднного давления до полного эатвердевания контактов в трещинах. Кроме того, отпадает необходимость использования нагнетательного насосного парка для заполнения трещинмассива унрочняющим составом, Выполнение призабойной части скважины заграницей укрепляемой зоны объемом,равным объему расширяющегося состава,и заполнение растягивающейся (раздвигающейся) оболочки расширяющимся составом, количество которого обеспечитпри его расширении увеличение (прирост) объема до предварительно определенного объема трещин в укрепляемом массиве горных пород, позволитукрепить наиболее нарушенную частьприконтурного массива горных породпутем заполнения упрочняющим составомвсего объема трещин в этой зоне, чтотакже повышает степень упрочнениямассива горных пород. Оставшийся вскважине упрочняющий состав представляет собой полимерный анкер сплошнойконструкции, дополнительно скрепляющий массив по глубине зоны укрепления.Причем адгезионная способность анкерак горным породам повышена за счетсвязи затвердевшего упрочняющего состава в скважине и в трещинах массива.Полимерный анкер может быть армирован,Формула изобретения Способ упрочнения горных пород,включающий бурение скважин, нагнетания в них упрочняющего раствора, герметизацию скважин в устье исоздание давления в скважине, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительноститруда и качества упрочнеиия горныхпород, давление в скважине создаютрасширяйщимся составом, размещеннымв оболочке, которую устанавливаютв призабойной зоне скважины до нагнетания в нее упрочняющего раствораза границей укрепляемой зоны горныхпород, при этом прирост объема расширяющегося состава принимают равнымобъему трещин укрепляемого массивагорных пород, а объем призабойнойчасти скважины за границей укрепляемой зоны принимают равным объемурасширившегося состава,1283402 Составитель Л.БерезкиРедактор Л.Веселовская Техред И,Попович Корректор Е хман Заказ 7397 Тираж 455 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш