Способ управления состоянием породного массива

(51)5 Е 21 Р 20 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4462469/24 (22) 18. 07,88 (46) 23.04.90, (71) Всесоюзныи ;ский институт г маркшейдерского (72) В,А.Смирно (53) 622.284.8 (56) Авторское У 1285160, кл.Авторское св У 1041694, кл. ием минералов вто трещин. Для этого сив тс ного заполнениябурят опережающидренажные скважнния забоя. В на овательики и нагнетательные ана длину подтательные ск аб- уют химически активныи закачи ляющий интенс вор и контролирции разложения ороду р.аность реаполнител СССР1984.СР1982. ралажные трещин через сле вымывани в нагнетател ми ые ажин нерала скважи аполнителязакачиваю еп ическ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЕ ОГО ИАССИВА К чески ото Со носится к горном обретением.б. исполыработок п спо н й зон ее усвок зовано при про иепким т ещинован мас сцементирован ого заполнени ородам, слабалами вторич- повышение одке. ективности упроч Изобретение относится к горному делу, преимущественно к горнорудной промьпвпенности и тоннелестроению, и может быть использовано при проведении выработок по крепким сильнотрещиноватым породам, слабосцементированным минералами вторичного заполнения.Цель иФективносноватого чнеура и зоны упр - выработка с нажной скважин ние, и схема д ектного к ния; на Фиг.тательной и д г продольное сечния химическиобработке приз тивного раство ойного массива а фиг, 3 - выр а при и зоабо ное ны упрочнения ка в призабойсечение, со с й зоне, продол мой нагнетания крепитеералов На Фи сполож чении пос м. ПОРОДН(088.8)свидетельствоЕ 21 Р 20/00,идетельство СЕ 21 П 11/14,зобретения - повышение эфти упрочнения сильнотрещимассива с присутствием миторичного заполнения трещин1 схематически показано ние скважин в поперечном ыработки относительно ее ния пород сильнотрещиноватого мастель, а в дренажные - хими тивный раствор, давление к меньше давления крепителя. позволяет органически соед соб упрочнения приконтурно руг выработки, повышающей чивость, и способ разупроч сива, отбиваемого при прох 3 ил ля в зону упрочнения и химически ативного раствора в дренажные скважины,существляют следующимПри проведении выработки в сильнотрещиноватом массиве пород с присутствием минералов вторичного заполнения трещин из забоя вблизи проектно 5 го контура выработки 1 бурят два ряда опережающих скважин. Внешний ряд нагнетательных скважин 2 бурят наклонно от проектного контура выработки до границы зоны 3 упрочнения пород, внутренний ряд дренажных скважин 4 - горизонтально на длину подвигания забоя.Через нагнетательные скважины 2 предварительно закачивают в массив с помощью инъекторов химически активный ослабляющий раствор, который, омывая трещины, вступает в реакцию с минералом-заполнителем и вымывает продукты его разложения через дренажные скважины 4.Контроль за процессом разложения минерала-заполнителя трещин осуществляют по количеству продуктов разложения, вымываемых из дренажных скважин, 25 которое определяется трещинным объемом минерала-заполнителя отрабатываемого участка горных пород по известной формуле(1)1 ООгде п - эффективная трещинная порис -тость массива горных пород, Х;с длина дренажных скважин 35м9Б - площадь поперечного сечелния зоны упрочнения, м .После обработки трещин химически активным ослабляющим раствором нй 40 глубину зоны упрочнения в нагнета- тельные скважины подают химический крепитель, а в скважины 4 - химически активный ослабляющий раствор.Ослабляющий раствор в целях качественного заполнения крепителем трещин в зоне 3 упрочнения пород и возможности контроля за распространением его строго в пределах зоны упрочнения подают под давлением меньшим, чем давление крепителя, поскольку при равном или обратном соотношении давлений существуетвозможность того, что ослабляющий раствор будет препятствовать заполнению трещин в зоне упрочнения.Соотношение давлений нагнетания .ослабляющего раствора и крепителя принимается исходя из следующей зависимости: Р =Р - -О 1 Мпа (г) о где Р и Р - соответственно давленияо Кнагнетания химическиактивного ослабляющегопороду раствора и крепителя;и 1 к - кинематические вязкости ослабляющего раствора и крепителя,После полного насыщения трещинкрепителем в зоне упрочнения избыточное давление крепителя передается наподаваемый через дренажные скважиныослабляющий раствор, что вызываетрост давления в системе нагнетанияв дренажные скважины. Это означает,что трещины в зоне упрочнения полностью заполнены крепителем и его подачуможно прекращать.Использование предлагаемого способа позволяет упрочнять приконтурныймассив выработки путем замещения слабого естественного заполнителя трещинболее прочным искусственным и одновременно разупрочнять массив в пределах проектного контура выработкиза счет ослабления связей по трещинампород, облегчая таким образом ее выемку.П р и м е р, Выработка пересекаетмощную зону раздробленных скальныхпород тектонического нарушения типаразлома, представленную раздробленными скальными породами с развитиемпо трещинам минералов-заполнителейкарбонатной группы в виде прожилоки примазок кальцита по граням породных блоков с зеркалами скольжения.Обрушение пород происходит сразувслед за подвиганием забоя выработки.В этом случае в массив через скважины 2 первоначально нагнетают 3 -57.-ный раствор хлористого аммония,который вступает в реакцию с заполнителем трещин, в результате чего происходит разложение карбонатного заполнителя с выделением газов СО иИН и хлористого кальция, вымываемого из трещин при последующей подачев скважины хлористого аммония,Концентрация 3-5 Е принята из расчета стехиометрического соотношения,требуемого по реакции взаимодействияхлористого аммония с карбонатами.Кроме того, раствор хлористого аммония такой концентрации обладает боль 5 15591шой проникающей способностью, близкой к воде. Концентрация хлористогоаммония в растворе ниже 37. нецелесообразна, так как в этом случае количество требуемого по реакции реагента5недостаточно и, следовательно, разложение карбонатов не полноеУвеличение концентрации хлористого аммония выше 5 Е приводит к повышению 10вязкости раствора, а следовательно,снижению его проникающей способности,Вымывание продуктов разложенияпроисходит через дренажные скважины 154, которые используются также дляхимического контроля за интенсивностью процесса разложения заполнителятрещин.После обработки массива хлористымаммонием в скважины 2 нагнетают раствор химического крепителя, например.эпоксидную смолу ЭДс отвердителемУП, а в скважины 4 подают раствор хлористого аммония той же концентрации с давлением меньшим, чемдавление нагнетания крепителя. Придавлении нагнетания крепителя, равном 2 МПа, с вязкостью 20 сП и вязкости хлористого аммония 10 сП давление нагнетания хлористого аммонияв дренажные скважины по формуле (2)составляет 0,9 МПа.Контроль за качественной обработкой крепителем зоны упрочнения породвокруг выработки осуществляют по изменению давления нагнетания хлористого аммония в скважины 4. При качественном заполнении трещин в зоне упрочнения наблюдается рост давления в 40системе нагнетания хлористого аммонияв дренажные скважины.Использование предлагаемого способа управления состоянием породногомассива позволяет органически соединить способ упрочнения приконтурной 87зоны вокруг выработки, повышающей ее устойчивость, и способ разупрочнения массива, отбиваемого при проходке, что повышает эффективность ведения горных работ за счет снижения трудозатрат и расхода ВВ.Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить эффективность упрочнения пород вокруг выработок, по трещинам которых развиты ослабляющие минералы, кроме того, наличие дренажных скважин дает возможность осуществлять контроль эа интенсивностью процесса разложения минерала-заполнителя и качеством заполнения трещин в зоне упрочнения, а также сокращается количество агентов, вводимых в массив при обработке.Формула изобретенияСпособ управления состоянием породного массива, включающий бурение нагнетательных скважин и последовательное закачивание в них до границ зоны упрочнення химически активного ослабляющего породу раствора и химического крепителя, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения сильнотрещиноватого массива с присутствием минералов вторичного заполнения трещин, на длину подвигания забоя дополнительно бурят дренажные скважины, а в нагнетательные скважины предварительно закачивают ослабляющий раствор, при этом через дренажные скважины контролируют интенсивность реакции разложения минерала-заполнителя трещин и производят закачку крепителя после вымывания последнего ослабляющим раствором, а затем ослабляющий раствор дополнительно закачивают в дренажные скважины под давлением меньшим, чем давление крепителя.н Корректор 0Кравцовар И.Шулл еда Тираж 379 Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ ССйф 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 изводствен ательский комбинат "Патент", г, У ул. Гагарина, 10 Заказ 830 ВНИИПИ Го СоставиТехред ль С.Ба Ходанич Х Х