Способ изоляции вертикальных горных выработок от притоков подземных вод

,80135206 Е 21 Р 11/3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 9576/22-0309.8511. 87. Бюлциализировеологическным и геол(21) 39 (22) 03 (46) 15 (71) Сп венное тампонаж работам (72) Э. Ю.А. По тру а е нное производсе объединение ведочнымлогия ажг пецтамп А. Лагунов,Спичак и В.В.ЗаКипко,озов, Ю.Н-135.е свидетельсл. Е 210 11 вочни ло Недр во СССР00, 1980,(54) СПГОРНЫХНЫХ ВОД (57) Изгорногопри соосится к области етение о использованотальных горных дела, и м ужении ка У СУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ СОБ ИЗОЛЯЦИИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЫРАБОТОК ОТ ПРИТОКОВ ПОДЗ выработок. Цель - повышение эффективности водоподавления, снижение доемкости и материальных затрат н го выполнение. Бурят нагнетательные радиально направленные горизонтальные скважины 1. В них поочередно нагнетают тампонажный раствор 2 для создания экранирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонажной заходки. Потом бурят дополнительные радиально направленные наклонные скважины 4. Они вскрывают водоносный горизонт на всю мощность, на расчетном удалении от выработки ствола.На всю мощность вскрытого водоносного горизонта через скважины 4 осуществляют нагнетание тампонажного раствора. Бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора осуществляют с одной отметки установки бурового и нагнетательного оборудования. Угол наклона скважины определяют из соотношения о =агсдК: Н + (К + К8 Д, где 1 гол наклона, К - ве1352067 Изобретение относится к горномуделу и может быть использовано присооружении капитальных горных выработок.5Цель изобретения - повышение эффективности водоподавления, снижениетрудоемкости и материальных затратна его выполнение.На чертеже изображена схема осуществления способа,На чертеже обозначено: 1 - скважина экранирующей завесы; 2 - тампонажный раствор; 3 - экранирующая завеса;. 4 - наклонная тампонажная скважина, 5 - водоизоляционная завеса;6 - вертикальная горная выработка,Необходимую мощность изоляционнойзавесы определяют из условия обеспечения устойчивости тампонажного раствора в трещинах против выдавливанияего в выработку гидростатическим напором подземных вод по уравнениюсоя у,20 где у - угол между направлением наклонной скважины и скважиныэкранизирующей завесы,Для обеспечения условия сохранности постоянной крепи от разрушения 25 при нагнетании тампонажного растворанеобходимо произвести расчет допустимого давления нагнетания с учетомопределенного значения К.Избыточное давление на крепь вертикальной выработки в период нагнетания тампонажного раствора на расстоянии Копределяется из выражения с РкК п1 где 1 - величина раскрытия водоносныхтрещин;Р - гидростатический напор подкЗОземных вод;с - динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора.Угол забурки наклонных тампонажных, скважин 3 определяют иэ условия обеспечения вскрытия скважинами кровли Зб водоносного горизонта на расстоянии Кот стенки выработки из соотношения К(2)Н,+(К+К) ТК/Ъ личина вскрытия водоносного пласта от стенки выработки; Н, - расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта на оси ствола, Кс,а - радиус горной выработки; р- угол падения пород. При этом величина вскрытия определяется из следующего выражениЯ; К= дР к 2 ", гДе с 1"- величина где Н, - расстояние от устья скважины до кровли водоносного горизонта от ствола,раскрытия водоносных трещин, Ргидростатический напор подземных вод;- динамическое напряжение сдвигатампонажного раствора. Формированиеводоиэоляционной завесы 5 завершается после окончания бурения наклонныхскважин. 2 э.п. ф-лы, 1 ил. К, - радиус горной выработки; р - угол падения пород. Для наклонных тампонажных скважин их длина 1 определяется иэ выражениян Н+ (К+ К ьВДскьсоя с созЫЮ) где М - мощность водоносного горизонта;К - величина углубки скважины вводоупорный слой (0,5-2 м)Длина скважин экранизирующей завесы определяется из выражения где Рс - пластовое давление подземных вод,Ц - расход нагнетания тампонажного раствора;р - вязкость воды;К - коэффициент проницаемостиводоносного горизонта;М - мощность водоносного горизонта;(У Е - модуль Юнга пород водоносногогоризонта;4 - коэффициент Пуассона. 10Для расчета давления нагнетания, потребного для формирования изоляционной завесы расчетной мощности и обеспечения сохранности постоянной крепи горной выработки, необходимо 15 обеспечить условие РирРн где р - критическое давление на крепь, 20 Р - допустимое давление нагнетания тампонажного раствора.Критическое давление нагнетанияопределяется из выраженияГЬР (7)кГ з4(1-1) К где Е - модуль Инга (материала кре. пи);4 - коэффициент Пуассона;Ь - толщина крепи,К - радиус ствола в свету.Допустимое давление нагнетания тампонажного раствора определяется иэ выражения 30 35 як тр пи Р м Рг) " (8) где Р - пластовое давление; 40ЛР - потери давления в колоннетрбурильных труб;АР - потери давления в трещинахгорных пород;дРм - потери давления в манифольдной линии;Р - гидростатическое давлениестолба тампонажного раствора;- коэффициент гидравлическихсопротивлений в запорной арматуре.Дпя окончательного выбора расстояния Рн необходимо проверить соответствие расчетных величин условию 55Р (РПроизводство работ по ликвидации водопритока в ствол начинается с оборудования временного полка или пере 7становки подесной о проходческогополка на выбранную отметку, С поверхности до отметки полка по стволу прокладывается нагнетательный трубопровод иэ бурильных труб, которые крепятся жимками к канату лебедки.Приготовление и нагнетание тампонажного раствора осуществляется наповерхности комплексом высокопроизводительного оборудования.Работы в забое начинают с бурениянагнетательных горизонтально направленных скважин 1 экранирующей завесы,Буровые работы выполняются с помощьюбурильного станка.После завершения бурения скважинпервой группы производят поочередноенагнетание в них тампонажного раствора 2 для создания экранирующей горизонтальной завесы 3 в кровле интервала тампонажной заходки,Для герметизации скважин на различной глубине используют пакерующиеустройства, при этом отпадает необходимость в оборудовании скважинкондукторами.На втором этапе бурят радиальнонаправленные наклонные тампонажныескважины 4, которые вскрывают водоносный горизонт на всю мощность нарасчетном удалении от выработки ствола.Формирование водоиэоляционной завесы 5 завершается после окончаниябурения наклонных скважин 4.Нагнетание тампонажного растворавыполняется на всю мощность вскрытоговодоносного горизонта посредством установки пакера в кровле горизонта нарасчетном расстоянии от выработкиствола 6 или обрабатывается несколько зон водопроявлений в горизонте,вскрытых скважиной, в последовательности снизу - вверх. Вышеупомянутыезоны водопроявлений определяютсяпо результатам бурения и выполнениягидродинамических исследований вскважинах.После завершения работ устья скважин ликвидируются цементным раствором, тампонажное оборудование демонтируется,Формула изобретения1. Способ изоляции вертикальныхгорных выработок от притоков подземных вод, включающий бурение нагнетательных радиально направленных горизонтальных скважин в стенки выработ1352067 с= агсСц Составитель Л. БерезкинаТехред М.Ходанич Корректор С,Шекмар Редактор Т. Лазоренко Заказ 5546/27 Тираж 453 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 45 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ки и нагнетание в скважины тампонажного раствора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эф-, фективности водоподавления, снижения трудоемкости и материальных затрат 5 на его выполнение, производят бурение дополнительных радиально направленных наклонных скважин, при этом первоначально создают экранирующую горизонтальную завесу путем нагнета ния тампонажного раствора в горизонтальные скважины, а затем осуществляют тампонаж водоносного горизонта через радиально направленные наклонные скважины.152. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что бурение скважин и нагнетание тампонажного раствора в них осуществляют с одной отметки установки бурового и нагнетательного 20 оборудования.3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что угол наклона скважин определяют из соотношения Н + (Н+ Н, )где Ы - угол наклона скважин,К- величина вскрытия водоносногопласта от стенки выработки,Но- расстояние от устья скважиныдо кровли водоносного горизонта на оси ствола:К , - радиус горной выработки;- угол падения пород,при этом величина вскрытия водоносного пласта от стенки выработки определяется из выражения где 3 - величина раскрытия водоносных трещин,Р- гидростатический напор подземных вод, - динамическое напряжение сдвига тампонажного раствора.