Способ упрочнения пород

с ком способа являетие сопряжено с больняющего раствора,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР(71) Донецкий политехнический институт (72) А:О.Новиков, Н.Н,Касьян А.П.Клюев, В,И,Лысенко, А.И.Сусло и Ю.А.Петренко (53) 622.285.9(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 973852, кл. Е 21 О 11/00, 1980.Заславский Ю.З. и др, Инъекционное упрочнение пород, М,; Недра, 1984, с, 176; (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОРОД (57) Изобретение-относится к горному делу и м,.б. использовано в работах, направлен-, ных на повышение устойчивости подземных сооружений игорных выработок. Цель,изобретения - повышение эффективности упрочнения пород и снижение затрат. Это достигаетсятем, что в поддерживаемой горится к горному делу овано в работах, нашение устойчивости й горных выработок ыполнение работ по его массива пород, упрочнения пород щийся в нагнетании ив через скважины а, который затвердеиноватый массив. вспособную выдергрузку чем не упрочИзобретение относи может быть использправленных на повыподземных сооруженийи снижение затрат на вупрочнению окружающИзвестен способтампанажем, заключаюв трещиноватый массскрепляющего растворвает и скрепляет трещмонолитную оболочку,жать более высокую наненный массив.Основным недостатся то, что его примененшими потерями упроч 2ной выработке 1 бурятся скважины 2 в упрочняемую область пород 3, находящуюся на расстоянии а от контуравыработки. В скважины 2 устанавливают на расстоянии в от контура выработки инъекторы 4 нагнетания упрочняющего раствора и иньекторы 5 для откачки воздуха,оборудованные распорно-изолйрующими устройствами 6, Одновременно в скважины 2 на расстоянии и от контура выработки 1 устанавливают инъекторы 7 для нагнетания сжатого воздухе, оборудованные распорно-изолирующими устройствами 8, После этого одновременно через иньекторы 4 нагнетают упрочняющий раствор, через иньекторы 5 откачивают воздух и через иньекторы 7 подают сжатый воздухПри этом соотношение между дав- . ф лением нагнетаемого раствора и нагнетае-.мого воздуха составляет не менее 1:2. 1 ил, У( который вытекает через трещиноватый приконтурный массив в полость выработки. Ори реализации этого способа процесс упрочнения породного массива носит,неуправляемый характер, Это связано с тем, что подаваемый в трещиноватый массив через скважины упрочняю,ий раствор в первую очередь заполняет те трещины, которые ймеют выход на контур выработки и значительную ширину раскрытия. Проникновение упрочняющего раствора в более отдаленйые трещины с меньшей шириной раскрытия сильно затруднено из-за заку-. порки воздуха в них, так как они не связаны с контуром выработки. Это обуславливает низкую эффективность упрочнения пород при применении этого способа. Способ так-;ке не представляет возмокности диффе- разрушенных пород имеют место как паралренцированногоупрочнения некоторогоза- лельные, таки радиальные трещины по отданного объема пород, расположенного на . ношению к контуру выработки,каком-то расстоянии от контура выработки, Упрочняющий раствор, подаваемый в поИзвестен способ упрочнения пород, 5 родный массив, попадает в параллельныевключающий бурение скважин, нагнетание . контуру выработки трещины. Если паралв один из них упрочняющего раствора илельныетрещинынесообщаютсясрадиалькойтроль за истечением его из соседних ными, то происходит закупоркаскважин, в котором одновременно с нагне- имеющегося в них воздуха, который препяттвнием упрочняющего раствора в одни 10 ствует проникновению упрочняющего рассквакины дополнительно производят от- твора, Если же параллельные трещиныкачку воздуха из соседнихсообщаются с радиальными, то упрочняюПримененйе данного способа повыша- щий раствор под действием сил гравитацииет эффективность упрочнения пород за счет стремится к контуру выработки по радиальустранения закупорки воздуха в устьях тре йым трещинам; Вследствие этого образуетщин и создания условий для свободного ся упрочненная оболочка пород как выше,.проникновения упрочняющего состава в так и ниже распорно-изолирующего устройтрещиноватый массив. ства, Часть нагнетаемого упрочняющегоОсновным недостатком описанного раствора достигает по радиальным трещиспособа является наличие свободного исте нам контура и истекает внутрь выработки.чения упрочняющего раствора в полость вы- Зто приводит к значительным потерям упработкичерез трещиноватый рочняющего раствора, имеющего .значи приконтурный массив; что значительно по-," тельную стоимость.вышает стоимость работ по упрочнению. Цель изобретения - повышение зффек- .При реализации рассматриваемого спо тивйости упрочнения пород и снижение засоба не представляется возможным управ- трат на его реализацию,ление процессом нагнетания в смысле Зто достигается тем, чтоодновременноупрочнения определенно необходимого с нагнетанием упрочняющего раствора в одобьема пород. расположенного на некото-ни скважины и откачкой воздуха из другихром расстоянии от контура выработки, ЗО через все скважины на глубине от контураИзвестен способ упрочнения пород, выработкидо проектного контура областивключающий бурение скважин, установку упрочняемых пород подают в трещиноваинъекторов, оборудованных распорно-изо- тые породы сжатый, воздух, причем соотнолирующими устройствами и нагнетание уп- . шение между давлением нагнетаемогорочняющего раствора, причем 35 упрочняющего раствора и нагнетаемогораспорно-изолирующее устройство фикси- воздуха составляет не менее 1:2.- руетсяв скважине на определенном рассто- В отличие от известного способа черезя н и и от контура и одде ржи в а ем ой: дополнительно установленныев скважинахвыработки, Через инъекторы осуществляют . вблизи контура выработки ийъекторы, обо-подачу в породный ма".сив упрочняющего 40 рудованные распорно-изолирующими устраствора. Так.как в скважине установлено ройствами, в область скважин междураспорно-изолирующее устройство, то уп- установленными в них распорно-изолируюрочняющий раствор поступает в породнь 1 й щими устройствами подают сжатый воздух,массив выше места его установки. В резуль- причем соотношейие между давлением натате образуется оболочка упрочненных по гнетаемого упрочняющего раствора и народ, отнесенная на требуемое расстояние гнетаемого воздуха составляет не менее 1:2.от контура выработки Поскольку одновременно с нагнетаниНедостатком известного способа уп- ем упрочняющего раствора в одни скважирочнения является низкая эффективность ны через инъекторы, оборудованныеуправления процессом упрочнения пород, 50 распорно-изолирующими устройствами изневозмокность обеспечить дифференциро- соседних скважин, через инъекторы, оборуванное упрочнение некоторого заданного дованные распорно-изолирующими устройобъема пород, расположенного на каком-то ствамй, производят откачку воздуха, торасстоянии от контура выработки, Зто свя- снижается возможное количество закупозано с тем, что вокруг поддерживаемой вы ренного в трещинах объема возДуха. Такимработки со временем образуется зона образом при нагнетании облегчается поразрушенных пород, причем степень тре- ступЛение упрочняющего раствора к трещищиноватости вмещающего выработкумас- нам, в которых возможна закупорка воздухасйва йород увеличивается по мере и повышается эффективность упрочнения.приближения к контуру выработки. В зоне Так как распорно-изолирующие устройства10 20 ботки 30 35 зультате объем скрепляемых пород стано 40 Применение предлагаемого способа 50 и инъекторы для нагнетания упрочняющего раствора и откачки воздуха установлены наближней границе упрочняемой области пород, то воздух будет откачиваться, а упрочняющий раствор подаваться только в те породы, которые должны упрочняться. Поскольку между распорно-изолирующими устройствами в скважинах подается сжатый воздух, то происходит закупорка воздухом параллельных контуру выработки трещин в области пород между ближней границей зоны упрочняемых пород и поверхностью, проходящей через распорно-изолирующие устройства с инъекторами для нагнетания сжатого воздуха, Это предупреждает истечениеупрочняющего раствора в область пород, которые не должны упрочняться (в приконтурный слой) и в полость выработки,На чертеже показана схема способа упрочнения пород.П р и м е р. В поддерживаемой горной выработке 1 бурятся скважины 2 в упрочняемую область пород 3, находящуюся на расстоянии гп от контура выработки, В 2 скважины 2 устанавливают на расстоянии т от.контура выработки иньекторы 4 для нагнетания упрочняющего раствора и инъекторы 5 для откачки воздуха, оборудованные распорно-изолирующими устройствами 6.Одновременно в скважины 2 на расстоянии и от контура выработки 1 (игп) устанавливают инъекторы 7 для нагнетания сжатоговоздуха, оборудованные распорно-изолирующими устройствами 8, После этого одновременно через иньекторы 4 нагнетают упрочняющий раствор, через иньекторы 5 откачивают воздух и через иньекторы 7 подают сжатый воздух, причем соотношение между давлением нагнетаемого раствора и нагнетаемого воздуха не менее 1:2, Поскольку в скважинах 2 на ближней к контуру выработки 1 границе упрочняемого слоя по- род 3 установлены инъекторы 4 с распорноизолирующими устройствами 6, то 4 упрочняющий раствор подается только на участок скважины 2, находящейся в пределах,упрочняемого слоя пород, Так как в скважинах 2 на ближней к контуру выработки 1 границе упрочняемого слоя пород 3 установлены инъекторы 5 с распорно-изолирующими устройствами 6, то воздух отка чивается иэ трещин в породах, которье должны упрочняться, что обеспечивает проникновенйе в них упрочняющего раствора. 5 Так как на расстоянии и от контура выработки 1 в скважинах 2 установлены иньекторы7, оборудованные распорно-изолирующими устройствами 8, то сжатый воздух по инъекторам 7 нагнетается на участках скважин 2 между местом установки распорно-изолирующих устройств 6 и 8. Это позволяет.закупорить параллельно контуру выработки трещины, расположенные во вмещающем ее породном массиве между нижней границей упрочняемого слоя пород 3 и поверхностью,. проходящей через рэспорно-изолирующие устройства 8, нагнетаемым через инъекторы 7 сжатым воздухом, Созданная таким образом"опалубка" из нагнетаемого сжатого воздуха, расположенная ниже ближней границы упрочняемой области пород, дополнительно препятствует попаданию нагнетаемого упрочняющего раствора по радиальным трещинам в породь 1, которые не должны упрочняться и внутрь. самой выработки 1 Созданная "опалубка" из сжатого воздуха обеспечивает надежное и эффективное управление процесСом упрочнения пород,исключает перерасход дорогостоящего упрочняющего раствора за счет устранения возможности его попадания в породы, которые не должны упрочняться и внутрь выраСоотношение между давлением нагнетаемого раствора и нагнетаемого воздуха должно составлять не менее 1:2, Это объясняется тем, что при попадании сжатого воздуха в породный массив по мере удаления от устья шпура осуществляются его потери.Если соотношение меньше приведенного,то воздушная опалубка имеет вогнутую в сторону контура выработки форму, В ревится больше, э эффективность данногоспособа ниже, При соотношении 1:2 воз-душная опалубка имеет прямолинейную .форму (акт лабораторных исследований). упрочнения пород на 1;5-2 руб м позволяетсократить затраты на поддержание подготовительных выработок,Формула изобретения Способ упрочнения пород, включающий бурение скважин, установку инъекторов, оборудованных распорно-изолирующими устройствами на расстоянии от контура поддерживаемой выработки и нагнетание упрочняющего раствора в породный массив, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности упрочнения пород и снижения затрат, при нагнетании упрочняющего раствора в одним скважины производят откачку воздуха из соседних скважин и дополнительно во все скважины подают сжатый воздух, при этом нагнетание упрочняющего раствора, откачку воздуха и подачу воздуха осуществляют одновременно на участках,,Черн Заказ 2484 . Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Пр водственйо-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 разделенных распорно-изолирующими устройствами, а соотношение между давлением нагнетаемого упрочняющего раствора и нэгнетаемого воздуха составляет не менее 1;2.