Способ оценки качества упрочненных горных пород скрепляющими растворами

(5 ЕНИ с и СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТО РС м.хема измеритель характерный гра го эффективного о длине контроль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР 21) 4717232/03(46) 30.11.91.Бюл, М 4471) Кузбасский политехнический институт (72) С,М, Простое,. В,А.Хямяляйнен, П.С,Са)ркин и В.М Удовиченко(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА УПРОЧНЕННЫХ ГОРНЫХ ПОРОД СКРЕПЛЯЮЩИММ И РАСТВ О РАМ И(57) Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении и тампонаже горных пород, Оно позволяет повысить точность и снизить трудоемкость контроля расположения и размеров зон горных пород с неполным заполнением техноИзобретение относипромышленности и можно при инъекционном у рнеже горных пород.Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости контроля расположения и размеров зон горных пород с неполным заполнением технологических трещин цементным камнеНа фиг.1 показана сной установки; на фиг,2 -фик изменения удельноэлектросопротивленияр иной скважины.Способ реализуют следующим образом. логических трещин цементным камнем, В упрочненный массив бурят контрольную скважину и основной нагнетательной установкой нагнетают в нее раствор электролита до насыщения массива. Затем производят по длине скважины измерения удельного эффективного электросопротивления горных пород, включая ненарушенные. Степень заполнения скважин цементным камнем определяют путем сравнения значений удельного эффективного электросопротивления упрощенных и не- нарушенных пород. Качество упрочнения оценивают по отношению этих величин, которые должны стремиться к единице, В качестве раствора электролита может быть использован любой водный раствор соли, в частности шахтная техническая вода. При ф измерениях глубину проникновения тока принимают равной требуемой глубине качественного упрочнения. 1 з,п, ф-лы, 2 ил. В упрочненном массиве 1 после образования цементного камня бурят контрольную скважину 2, в которую с помощью основной нагнетательной установки нагнетают раствор электролита 3 до насыщения массива, После этого производят измерения в скважине 2 с помощью установки, включающей измерительный прибор 4 (амперметр-вол ьтметр-источник тока), соединительный кабель 5 и четырехэлектродный зонд 6. В результате измерений получают график изменения удельного эффективного электро- сопротивления горных пород р по длинескважины 2. В глубине массива горные породы не нарушены (отсутствует технологическая трещиноватость), поэтому величина р выходит на уровень рн 9. Величина удельного электросопротивления электролита определяет исходный уровень 10. При очень высоком уровне остаточной пористости (высокий коэффициент пористости Кп величина р приближается к рай, при "ф = Ъ остаточная трещиноватость равна естественной трещиноватости ненарушенного массива. Этот уровень соответствует качественному упрочнению, поэтому при рс р качество упрочнения неудовлетворительное (требуется повторное упрочнение). Таким является участок 11,Степень заполненности трещин участка массива цементным камнем может быть оценена по отношению удельного эффективного электросопротивления р этого участка к значению рн ненарушенного массива.При рlрн1,0 качество упрочнения высокое (нарушенность участка массива не выше, чем она была до проведения выработки), при рlрн = 0,8-1,0 качество упрочнения удовлетворительное (технологическая нарушен- ность участка массива приближается к естественной), при р/рн 0,8 - неудовлетворительное,В качестве раствора электролита 3 (контрольного вещества) может быть использован любой водный раствор соли с рыл = 3-20 Ом м, поскольку это по крайней мере на 3 порядке ниже, чем р сухой породы, Вполне подходит для этой цели и шахтная техническая вода. Исследования проб воды показали, что этот раствор имеет достаточно высокую концентрацию солей, в результате чего р составляет от . 5 до 10 Ом м, причем в пределах участка (околоствольного двора) рл изменяется в пределах 20-30 ф . Если рл окажется больше 20 Ом м, то точность способа снижается. В этом случае в раствор следует добавить небольшое количество поваренной соли,Размер измерительной установки 6 определяет глубину 7 существенного проникновения тока. Согласно теории электрораэведки, эта глубина ориентировочно составляет 0,5 АВ (половину расстояния между питающими электролитами А и В), Исходя из этого, размер АВ (базу электро- метрической установки - зонда) принимают равной удвоенной требуемой глубине качествен ного уп роч не н ия массива. Н а- пример, при требуемой глубине упрочнения от оси скважины 0,5 м АВ=1,0 м, при 1,0 м-АВ=2,0 м. При меньшем размере АВ снижается точность контроля, при большем - появляются "мертвые зоны" у за- тъп ЬЪл Кщгде Ь и в - коэффициенты,В зависимости от типа породы коэффициента принимают значения в диапазонах, Ь=0,4-1,4; в=1,3-2,2.С началом увлажнения руменьшается 30 для пород с различными коэффициентами 35.40 45 50 55 пористости К причем у породы с теоретически максимальной пористостьюр приближается к рэл. Таким образом, при насыщении породы отношение рlрзл является функцией Кл.Дополнительная технологическая операция, предусмотренная способом (водонасыщение горной породы), не нарушаеттехнологической схемы упрочнения (тампонажа), так как нагнетание воды (электролита) производят той же нагнетательной установкой, которой производилось упрочнение (тампонаж). При этом вода обладает высокой проникающей способностью, поэтому процесс насыщения в одной скважине не занимает более 20-30 мин(при давлении, равном давлению цементного раствора при упрочнении),Повышение точности и снижение трудоемкости контроля качества упрочнения позволит более точно установить размеры участков выработок для повторного упрочнения. Исходя из существующего уровня техники и технологии упрочнения участки с некачественным упрочнением составляют около 20 фот общего объема работ. Более боя и устья скважины, так как замерная точка соответствует средине зонда.Физические предпосылки способа заключаются в закономерностях влияния 5 влажности на электрическое сопротивлениегорных пород, Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что при увлажнении сухой породы минеральным раствором р породы резко 10 уменьшается при увеличении влажностиот 0 до 2-4 ф , по мере насыщения влагой эта, зависимость выполаживается. Это объясняется тем, что сухая порода имеет р = 10 -10 Ом м, что не менее чем на 3 15 порядка больше сопротивления раствора.Уже при слабом увлажнении в породе образуются токопроводящие цепочки из заполнившей поры влаги. В дальнейшем эти цепочки расширяются, при этом р прибли жаются к рл.В широком диапазоне изменения коэффициента пористости Кп от 3-5 до 20-40 между сопротивлением водонасыщенной породы реп, рэд и Кп существует зави симость:точный контроль по новому способу позволит сэкономить не менее 25 О обьемов, необоснованно намеченных для повторного упрочнения.Формула изобретения 5 1. Способ оценки качества упрочненных горных пород скрепляющими растворами, включающий бурение контрольной скважины, поинтервальное измерение в ней удельного эффективного электросопротивления 10 упрочненных и ненарушенных пород и определение степени заполнения трещин цементнымкамнем,отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сниже. ния трудоемкости контроля расположения 15 и размеров зон горных пород с неполным заполнением технологических трещин цементным камнем, перед измерениями в скважину нагнетают раствор электролита до полного насыщения им контролируемого упрочненного участка массива и определяют соотношение элекросопротивления этого участка и ненарушенных пород, при этом расположение и размеры зон с неполным заполнением трещин определяют по значениям электросопротивления упрочненных пород, которое меньше его значения для ненарушенных пород, а степень заполнения трещин - по соотношению электросопротивлений упрочненных и ненарушенных пород, при этом качество упрочнения считают удовлетворительным при его значении не менее 0,8.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве раствора элекролита используют шахтную техническую воду.1694912 Фиг ндура едак Заказ 4143 Тирак Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго л. Гагарина Бетонная РЬюоюа ИекачеслбенноеЦЯЭОЧНВНУЕг Составитель С, БачуринТехред М,Моргентал Корректор О. Кунд