Способ инжектирования скрепляющих растворов в горные породы

(56) Латышев О.Г, Перспективы использования ПАВ для управления свойствами горныхпород в процессе строительства шахт СУБРа О Строительство шахт, рудников и подземных сооружений, Свердловск, 1988,с, 69-73.Авторское свидетельство СССРЦю 1587190, кл. Е 21 Р 11/00, 1990,(54) СПОСОБ ИНЖЕКТИРОВАНИЯ СКРЕПЛЯЮЩИХ РАСТВОРОВ В ГОРНЫЕ ПОРОДЫ(57) Использование; изобретение относитсяк области горного дела и строительства иможет быть использовано для нагнетанияскрепляющих растворов о приконтурныегорные породы. Сущность изобретения: дляповышения эффективности за счет увеличеия системы трещин и проницаемости горного массива за счет приведения Изобретение относится к области гор,ного дела и различным видам строительства, в частности, гидротехнического, и может быть использовано для нагнетания скрепляющих растворов в грунты и горные породы на основе упругого миграционного геоэффекта и эффектов кавитации, имеющих мес; . то в Грунтах и породах при распространениив них упругих волн.Цель изобретения - повышение эффективности способа за счет увеличения систе. мы трещин и проницаемости массива и ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) локального участка горных пород в возбужденное состояние в приконтурном горном массиве бурят скважины, устанавливаютв них виброисточники, синхронизируют их работу в выбранном диапазоне частот и нагнетают в нагнетательные скважины скрепляющие растворы, например тонкозернистый цемент, причем вибровоздействия осуществляют в несколько этапов;вначале приводят массив в возбужденное состояние в диапазоне 60 - 1500 Гц в совокупности с нагнетанием ПАВ в горные породы, затем переходят на частот вибровоздействия, равную собственной частоте нагнетания раствора гидроимпульсатором, и воздействия осуществляют в течение времени, при котором прочность 3 скрепляющих растворов не достигнет примерно половины предела прочности нормативого предела, что позволяет значительно снизить затраты энергопотребления, объемы бурения шпуров по сравне- ф нию с известными классическими способами. 7 з.п. Ф-лы, 1 ил.евай снижение энергоемкости процесса иньектирования.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приводят массив в возбужденное состояние в диапазоне 60-1500 Гц, затем переходя на частоту вибровоздействия, равную частоте собственных колебаний пород, и нагнетают в породы рабочие растворы с добавкой. ПАВ и вибровоздействия осуществляют в течение времени, при которой деформации сжатия сменят деформации растяжения, после чего нагнетают в1812316 3породы скрепляющие растворы с частотойнагнетания рабочих растворов,С целью предотвращения динамических проявлений горного давления, вибровоздействия в диапазоне 60-1500 Гц в 5совокупности с нагнетанием ПАВ в приконтурные горные породы производят в течение времени, при котором напряжения вгорном массиве не снизятся до величины,равной 0,5-0,6 от разрушаемых, .10С целью. снижения прочности породтехнологический раствор нагревают до 80 ОС,С целью увеличения гидро- иаэродинамических свойств горного массива в раствор добавляют 1-2 О расклинивающих 15агентов с размерами 0,1-0,9 мм и плотностью 2,8-4 6 г/см,В качестве расклинивающих агентов используют сажу или кварцевый песок,С целью снижения прочности пород при 20их разупрочнении возбуждают в гарноммассиве колебания на частоте собственныхколебаний горного массива и воздействуютна массив в резонансном режиме.С целью увеличения проницаемости 25горного массива, определяют скорость миграции в нем флюидов, нагнетают в направлении простирлния микро- и макротрещиннагретые растворы и воздействуя упругимиколебаниями в диапазоне 60-1500 Гц вазбуждают в массиве эффекты кавитации.Измеряют скорости распространенияупругих волн до, во время и после оибровоздействия и по их изменению судят а достигнутом эффекте, . 35. На чертеже приведена схема реализации способа, где 1 - горный массив, 2 -горная выработка, 3 - нагнетательные скважины,4- гидроимпульсатор для нагнетаниятехнологических растворов, 5 - скважины 40для размещения виброисточников, 6 -виб-роисточники, 7 - упруговязкое тело, 8- компрессор высокого давления ЭУили ЭУ,9 - электронный пульт управления для,синхронизации работы группы виброисточни. ков, 10 - блок согласований, 11микроЭВМ, 12 - модуль памяти, 13 - пультовый терминал, 14 - цифропечатающее устройство;Способ осуществляют следующим образом: из горной выработки 2 бурят сериюнагнетательных скважин 3, устанавливают вних датчики давления горных пород и определяют поле напряжений и минимальное имаксимальное главные напряжения в горном массиве 1. Также определяют величинУразрушающих напряжений в горном массиве 1.Из выработки, пройденной параллельно выработке 2, бурят скважины 5 и размещают в них виброисточники 6, причем источники устанавливают в плоскости проходящей через линию действия минимальногонапряжения,Максимальный диаметр скважины 5 иее глубину выбирают исходя из оптимальных условий возбуждения сейсмических колебаний в выбранном диапазоне частот,составляющем 60-1500 Гц, при которыхимеет место "максимальная закачка" упругой энергии в массив 1 и составляющая от 3до 9, всей энергии, поступающей в источник 6 от компрессора ЭУили ЭУ - 7 высокого давления - от 60 до 300 атм и выше,Глубина размещения виброисточников 6 вскважинах 5 обусловлена величиной давления обеспечиваемого на источник упруговяэким телом 7, в качестве материалакоторого используют мокрый кварцевый песок, штыб и другие минеральные добавкипри условии, что Ъ Спороды РС упруговязкого тела, где рспи Ги р Су-.т - соответственно акустическое сопротивление породыи упруга-вязкого тела, причем,рп и р- плотности породы и материа-.ла упруго-вязкого тела Ся и Супруго-вязкоготела - их скорости распространения.Максимальная передача упругой энергии от виброисточника 6 в массив 1 наблюдаетсй при условии, что величиныакустических сопротивлений породы и упру- .го-вязкого тела примерно равны между собой. Величина давления материалаупруго-вязкого тела 7 на источник 6 пример.но равна 7-:12 м, что определено экспериментально при работе виброисточников 6 вморской сейсморазведке на акваториях;Скважины 5 бурят. на удалении 3-.5 длинволн основной частоты, излучаемой источником. Исходя из условий волнового подобия при скорости Р-волн в массиве равной3000 м/с на частотах 60 и 1500 Гц длиныволн соответственно равны:на 60 Гц =(3000 м/с)/(60 гц) =50 мна 1500 Гц=2 м. тоесть наудалении 3-5 длин волн это составляет примерно 150 м, что в свою очередь обусловлено тем, что на таких удалениях поле упругихнапряжений излучаемое виброисточникомраспределено равномерно, в то время какна удалениях меньших длины волны - анораспределено неравномерно и работу группы виброисточников трудно синхронизировать и достичь положительного результата.Время воздействия - времй синхронной работы группы источников 6 в скважинах 5 дляприведения локального участка массива внеудароопасное состояние регулируют посредством электронного пульта управления10 1812316 Составитель В, бакулийактор С, Кулакова Техред М,Моргентал Корректор М. Керецма Заказ 1564 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент жгород, ул,Гагарина, 101 9сти горного массива, определяют скорость 8. Способ по п.1, отл и ч а ю щи й с я миграции в нем флюидов, нагнетают в на- тем, что измеряют скорости раснространеправлении простирания микро- и макротре- ния упругих волн до, во время и после вибщин нагретые растворы, и воздействуя ровоздействия и по их изменению судят о упругими колебаниями в диапазоне 60- 5 достигнутомэффекте.1500 Гц, возбуждают в массиве эффектыкавитации.