Способ упрочнения целика

)е Е 21 С 41 16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ ТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ения щего нии в деюхней ного вном конт- ьная л. М ский итехническии инс.8)А 1 - 15 В,В.идр, ых пор 1976.Химический посо 1977 пло ниемВсе иэл сече щих ажи- вуюабл,(54) СПОСОБ У (57) Изобретен и м.б, использ ки с оставлен ния - повыш ПРОЧНЕНИЯ ЦЕЛИКА ие относится к горному делу вано при системах разработем целиков. Цель изобретение эффективности укрепие относится к горному использовано преимущтемах разработки мощй с оставлением столбч деес ве пи, н е еж- ние Наиболее близким к ляется способ упрочнени основанный на нагнетан ко-химических составов, быть использован для уп Способ заключается в б редлагаемому явгорного массива и в массив физии который может рочнения целика рении рабочих и(56) Патент СШМ 3971122, кл.Давыдов Вукрепления горс.139. Изобретени может бытьнно при сисрудных залежецеликов.Известен спомощью напрвключающий бцелике. раэмещных элементових,в, У.С.Коянбаев и Б,Хам соб упрочнения целик женной анкерной кр ение сквозных скваж ние в скважинах кре атяжение и фиксиров ления эа счет более полного заполн трещин и снижения расхода скрепляю раствора. Способ основан на нагнета целик скрепляющего раствора из теер щих составов. В целик на нижней и вер границах зон одноосного и неодноо сжатия бурят рабочие скважины. На ра расстоянии от границ этих зон бурят рольные скважины, причем контрол скважина расположена с соответству ми ей рабочими скважинами в одной скости, совпадающей с напраеле действия максимального напряжения скважины бурят параллельно малой ос липса, вписывающегося в поперечное ние целика. Нагнетание твердею составов производят через рабочие скв ны до появления раствора в соотеетст щих контрольных скважинах. 1 ил 1 т контрольных скважин и подаче через них скрепляющих растворов.Недостатком известных способов упрочнения целика является их низкая эффективность, так как не учитывается напряженно-деформированное состояние цел ика.Известно, что в целике распределение напряжений неодинаково как в поперечном его сечении, так и по высоте. Следовательно, имеются участки в целике как с благоприятными условиями для движения и твердения скрепляющего раствора, так и с неблагоприятными условиями.Неблагоприятные условия для нагнетания раствора имеются на участках целика, в которых породы находятся в объемном на 17055665 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пряженном состоянии (зоны неодноосного сжатия), Образование и рост техногенных трещин в этих зонах происходит только после завершения роста трещин в зоне одноосного сжатия, т.е. после завершения режима разупрочнения целика.Участки целика в зонах неодноосного сжатия "не работают", пока не завершится рост трещин в зоне одноосного сжатия и поэтому проводить упрочнение пород в "неработающих" зонах нецелесообразно, Более того, из-за отсутствия развитой сети техногенных трещин в зонах неодноосного сжатия требуется высокое давление нагнетания, что.приводит к отжиму (отслоению) отдельных кусков пород с поверхности целика. Это вызывает уменьшение размеров поперечного сечения целика, а значит, и уменьшение его несущей способности и устойчивости,Цель изобретения - повышение эффективности способа упрочнения целика за счет нагнетания скрепляющего раствора в зону с развитой техногенной трещиноватостью.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочнения целика, заключающемуся в бурении рабочих и контрольных скважин в целик и нагнетании через них скрепляющих растворов, рабочие скважины бурят на границе зон одноосного и неодноосного сжатия, а контрольные скважины бурят на равном удалении от верхней и нижней границ зон одноосного и иеодноосного сжатия, причем и контрольные и рабочие скважиныбурят параллельно малой оси эллипса, который вписывается в поперечное сечение целика.Согласно предлагаемому способу рабочие скважины бурят на границе зон одноосного и неодноосного сжатия и скважины бурят параллельно малой оси эллипса.На чертеже представлен столбчатый целик, подготовленный к упрочнению по предлагаемому способу.Столбчатый целик содержит зону 2 одноосного сжатия, зону 3 неодноосного сжатия, границу 4 между зонами 2 и 3, рабочие скважины в верхней части 5 целика, в нижней части 6, контрольные скважины 7. Кроме того, приняты следующие обозначения: 2 а и 2 в соответственно большая и малая оси эллипса, который можно вписать в поперечное сечение целика; сг - вектор действия максимального напряжения, 2 п высота целика.Способ реализуют следующим обра.зом.В столбчатом целике 1 высотой 2 п определяют направление осей эллипса, который можно вписать в поперечное сечение целика, а также размеры зон одноосного 2 и неодноосного 3 сжатия. На границе 4 этих зон бурят рабочие скважины 5 в верхней части целика и в нижней 6, На равном расстоянии от границ этих зон бурят контрольные скважины 7. Скважины 5, 6 и 7 бурят параллельно малой оси эллипса 2 в, причем каждая контрольная скважина 7 расположена относительно соответствующих ей скважин 5 и 6 в одной плоскости, совпадающей с направлением действия максимального напряжения д, образуя комплект скважин 5-6-7.Расстояние между одноименными скважинами соседних комплектов определяется исходя из радиуса распространения раствора вокруг скважин 5 или 6 по известным формулам.Зона 2 одноосного сжатия расположена в центральной части целика 1. В зоне 2 прявляются деформации сжатия - растяжения. Поэтому в процессе деформации целика в этой зоне образуются трещины Х, направленные вдоль вектора действия максимального напряжения ои параллельно большей оси эллипса 2 а (в случае целика с прямоугольным поперечным сечением трещины параллельны большей поверхности целика). В этом случае пробуренные скважины 5, 6 и 7 оказываются нормальными к плоскости трещин (не показаны).Установление границы между зонами 2 и 3 инструментальными методами является трудоемким и неточным процессом, поэтому для этого используются зависимости размеров зон 2 и 3 от формы и геометрических размеров целика,Для удобства работы эти зависимости представлены в таблице, где е - эксцентриситет эллипса; и - половина высоты целика; г - расстояние от кровли (почвы) целика до границы зон одноосного 2 и неодноосного 3 сжатия,После бурения скважин 5, 6 и 7 в скважины 5 и 6 нагнетают скрепляющий раствор до тех пор, пока в соответствующей им контрольной скважине 7 не появится раствор. Это свидетельствует о прохождении скрепляющим раствором участка целика между скважинами 5(6) и следовательно об окончании укрепления участка целика в районе одного комплекта скважин 5-6-7, Затем приступают к нагнетанию раствора в следующий комплект скважин.Данный способ повышает эффективность упрочнения целика по следующимпричинам,Нагнетание упрочняющего растворапроизводится в той части целика, которая в 5процессе его эксплуатации наиболее подвержена разрушению(расслоению) и в которой образуется система трещин ориентирования. Трещины, как показывают расчет иэксперимент, имеют длину в пределах ширины зоны одноосного сжатия. Пробуренные скважины пересекают плоскоститрещин под углом, близким к прямому, т.е.каждая скважина пересекает несколькоплоскостей трещин. Такое расположение 15скважин относительно трещин облегчаетпроцесс движения нагнетаемого растворапо трещинам. Поэтому давление нагнетания небольшое, расход скрепляющего раствора минимален и он целиком расходуется 20по основному назначению - заполнять трещины,Устраняется опасность отжима пород споверхности целика давлением нагнетаемого раствора, поэтому не уменьшаются 25размеры поперечного сечения целика. Этоспособствует сохранению несущей способности целика и его устойчивости. Таким образом, предлагаемый способ позволяет испольэовать меньшее давление для нагнетания, уменьшить расход скрепляющего раствора и исключить отслоение пород с поверхности целика. Этим достигается повышение эффективности упрочнения целика.Формула изобретенияСпособ упрочнения целика, включающий бурение рабочих и контрольных скважин в целик, нагнетание в рабочие скважины скрепляющего раствора до его появления в контрольных скважинах, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности укрепления за счет более полного заполнения трещин при снижении расхода скрепляющего раствора, предварительно определяют верхнюю и нижнюю границы зон одноосного и неодноосного сжатия, рабочие скважины бурят на границах зон одноосного и неодноосного сжатия, контрольные скважины бурят на равном удалении от указанных границ, причем скважины бурят параллельно малой оси эллипса, вписывающегося в поперечное сечение целика.1705566 Составитель Н.ЧертовТехред М,Моргентал Редактор А.Долинич орректор М.Демчик эдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ои ств аказ 181 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5