Способ управления труднообрушаемыми кровлями

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 536 19 1/16 51 5 Е ОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (71) вател 4430700/23-0326.05.8830.03.90. Бюл.Государственный ньский, проектно-кектный угольный иентальным заводом учно-исследонструкторский ститут с экс"Печорниипропери 1 ект" (72) и П. (53) (56)906(54) СП МЫМИ КР (57) И вано п рожден шаемь НООБРУ 1 ь использо-вых местоуднообруь - создапы а 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМпРи Гннт сссР ОПИ САНИ Л.М.Гусельников, А.Н.ОсиповП,Кретов622,271 (088,8)Авторское свидетельство СССР463, кл. Е 21 С 41/04, 1979,торское свидетельство СССР730, 1975,ОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТР ОВЛЯМИобретение может бы и разработке пласт ий для управления т щи кровлями (ТК). Це ние управляемого процесса измененияпрочностных и структурных свойствТК и повьппение эффективности трещинообразования. Процесс разупрочненияТК проводят в три.этапа. На первомэтапе скважина (С) находится вне зонопорного горного давления очистногозабоя (ОГДОЗ). Производят предварительное увлажнение массива и последующее взрывание торпед 8 в жидкостиповышенной вязкости (ИПВ). На второмэтапе С находится в зоне ОГДОЗ. Производят нагнетание ЖПВ по заданнымпараметрам. На третьем этапе С находится в зоне максимума ОГДОЗ. Производят нагнетание ЖПВ с добавками ПАВдо тех пор, пока не произойдет прорывжидкости по трещьйам в выработанноепространство очистного забоя, послечего разупрочнение ТК переносят наследующую С по ходу отработки ла7Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке пластовых месторождений для управления трудиообру 5 шаемыми кровлями.Целью изобретения является создание управляемого процесса изменения прочностных и структурных свойств пород кровли и повышение эффективности 10 трещинообразования эа счет исключения явления степени раскрытссти трещин под действием опорного горного давле,ния на проникновение жидкости вглубь,пород кровли, 15На фиг. 1 показана схема расположения скважины в выемочном столбе лавы, вид в плане;, на фиг,2 - то же, в,зоне влияния опорного горного давления; на фиг,3 - то же, в зоне максимума опорного горного давления; на фиг.ч - сечение А-А на фиг.1; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.3; на фиг.7 - схема перемещений эпюры нап ряжений опорного горного давления по отношению к скважине по мере подвигания очистного забоя.Способ осуществляется следующим образом. заПри разработке пластовых месторождений с труднообрушаемыми кровлями или при переходах очистных забоев зон повьппенного горного давления под целиками с оконтуривающей выработки 1 бурят скважины , пересекающие породы235 основной кровли по длине очистного забоя 3. Бурение скважины 2 в первом :,случае производится через требуемый шаг обрушения основной кровли, во40 втором - в зону концентрации напряжения под (над) целиками. После окончания бурения устья скважин 2 обсаживаются трубами и герметизируются песчано-цементной эабойкой. 45До начала ведения взрывных работ производится прецварительное увлажнение пород кровли. В ближнюю к очистному забою 3 скважину 2 с помощью высоконапорной установки 4 нагнетают50 жидкость, например воду. Параметры нагнетания контролируют с помощью манометра 5 и расходомера 6, которыми оборудована высоконапорная установка 4. Нагнетание воды производят от шахтного водостава 7. По акогчании пред варительного увлажнения пород кровли воду из скважины сливают и досыпают на заданную глубину торпеду 8, сиаряженную зарядами ВВ. После этого устье скважины герметизируют противо- ударной приставкой и посредством высоконапорной установки нагнетают в скважину жидкость повьппенной вязкости, чем при нагнетании жидкости при увлажнении пород кровли, из емкости 9, где ее предварительно раз шивают до определенной консистенции. При нагнетании жидкости повышенной вязкости пшанг от шахтного водостава заглушают, После заполнения скважины жидкостью повьппенной вязкости производят взрывание торпеды, причем взрывание производят вне эоны 10 опорного горного давления очистного забояПри этом происходит закупорка пор и трещин массива вокруг скважины в зоне 11 радиальной трещиноватости, что препятствует свободному дренированию воды, ранее закачанной при увлажнении пород кровли, обратно в скважину, Кроме того, жидкость повы,шенной вязкости под действием продуктов взрыва, проникая в поры и трещинь 1 массива за счет расклинивающего действия самой жидкости, увеличивает их размеры и, воздействуя нг ранее закачанную воду, вытесняет ее в глубь массива, тем самым значительно увеличивая зону 12 наведенной трещиноватости (микротрещиноватости) вокруг скважины.По мере подвигания очистного забоя скважина попадает в зону 13 все увеличивающегося опорного горного давления. Для того, чтобы сохранить трещины в зоне 11, созданные взрывом и гидроразрывом, в раскрытом состоянии и продолжить процесс образования новых трещин в зоне 12, производится дальнейшее нагнетание жидкости повышенной вязкости в скважину, при этом одновременно контролируют давление нагнетания по манометру и расход жидкости расходомером, В процесс нагнетания в скважину жидкости поиьппенной вязкости по мере изменения фильтрационных свойств массива изменяют параметры нагнетания жидкости. Так, при падении давления в скважине, происходящего в момент раскрытия новых трещин, происходит увеличение проницаемости массива, тогда. для подДержания расклинивающего действияжидкости повышенной вязкости на стенки трещин повышают расход и давле 1553680ние жидкости. При признаках гидро- разрыва - резком увеличении давления нагнетания и снижения расхода жидкости происходящего в момент заУ5 полнения всех трещин жидкостью, высоконапорную установку отключают, а процесс образования новых трещин и дальнейшее раскрытие существующих трещин происходит не только за счет расклинивающего действия самой вязкойжидкости, но и за счет создания в скважине постоянного подпора, компенсирующего все возрастающее горное давление. В результате этого происходит дальнейшее расширение зон 11 и 2 радиальной и наведенной трещиноватости вокруг скважины на более значительные расстояния.В момент подхода скважины к зоне 14 максимума опорного горного давления очистного забоя процесс трещинообразования затухает, так как раскрытость и скорость образования трещин снижается вследствие воздействия 25 повышенного горного давления. Для того, чтобы продолжить процесс трещинообразования даже в зоне повышенного горного давления в нагнетаемую вязкую жидкость вводят добавки ПАВ для увеличения ее текучести с целью проникновения ее в более мелкие поры и трещины массива.Жидкость с добавками ПАВ, проникая в образовавшиеся трещины в концевых ее частях, снижает поверхностное напряжение, способствует раскрытию и росту скорости образования новых трещин при меньшем градиенте давления нагнетания. Кроме того, смазка поверхности трещин вязкой жидкостью резко уменьшает угол трения на их контакте, уменьшает силу сцепления между блоками и трещинами расслоений, что положительно оказывается на сдвижении блоков пород, При стремлении трещин к их закрытию под действием повышенного горного давления жидкость повышенной вязкости, концентрируясь в неровностях плоскостей трещин и расслоений, тормозит и не дает возможности трещинам полностью закрыться, При этом жидкость повышенной вязкости, обладая большей динамической вязкостью, чем вода, ,практически не выдавливается при падении давления нагнетанияв сторону скважины, как это может произойти на первоначальном этапе обработки кровли, а расклинивая трещины, задерживает воду. При увеличении градиента давления жидкость повышенной, вязкости, обладая уже более повышен ной текучестью вследствие добавок в нее ПАВ, проникает в более мелкие поры и трещины не только массива в целом, но и во внутрь самого блока пород, нарушая тем самым его сплошность и увеличивая его расслаиваемость.По мере возрастания радиуса трещиноватости под воздействием нагнетания и влияния опорного горного давления, а также при выходе скважины за зону 14 максимума опорного горного давления в момент прохождения очистным забоем створа забоя скважины возрастает количество и рас крытость трещин и соответственно фильтрационные свойства массива, Кроме того, на величину раскрытости трещин влияет степень сдвижения блоков пород относительно друг друга, возникающая при воздействии растягивающих усилий при входе скважины в зону активных смещений, Поэтому для расклинивания трещин, образованных сдвижением блоков пород, и поддержания их в раскрытом состоянии увеличивают расход и давление нагнетаемой жидкости с одновременным повышением" ее вязкости, т.е в нагнетаемую едкость прекращают подавать добавки ПАВ. Нагнетание жидкости повышенной вязкости уже без добавок ПАВ продолжают до тех пор, пока не произойдет резкое устойчивое падение давления.в скважине, происшедшее вследствие прорыва жидкости по трещинам в выработанное пространство очистного забоя. На этом процесс разупрочнения труднообрушаемой кровли на ближайшей к очистному забою сква- . жине прекращают, оборудование демонтируют, кроме запорной арматуры на устье скважины, и переходят на следующий участок выемочного столба, т.е. на следующую скважину по ходу отработки лавы. Формула изобретенияСпособ управления труднообрушаемыми кровлями при разработке пластовых месторождений, включающий бурение по ходу отработки скважин в кровлю пласта, нагнетание жидкости в скважину в режиме увлажнения пород кровли, раз 1553680мещение в скважине зарядов ВЯ и их взрывание и нагнетание жидкости в скважину в режиме гидроразрыва, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью создания управляемого процесса изменения прочностных и структурных свойств пород кровли .и повышение эффективности трещинообразования, бурение скважин ведут эа зоной опорного горного давления, дополнительно вних закачивают жидкость повышеннойвязкости, а взрывание зарядов ВВ производят после дополнительного нагне,тания указанной жидкости, затем про должают нагнетать жидкостьповышенной вязкости до давления гидроразрыва с последующим поддержанием расклинивающего действия жидкости и послеповторного достижения давления гидроразрыва и одновременного уменьшениярасхода укаэанной жидкости в скважину вводят ПАВ, который прекращаютподавать в скважину при установленииснижения давления и увеличения расхода жидкости, затем процесс нагне.ания жидкости повышенной вязкости додавления гидроразрыва повторяют доустановления устойчивого падения давления в скважине, после чего процессразупрочнения труднообрушаемой кровли переносят в следующую по ходу отработки скважину.аФв ФФ Фоставитель С.Сопнпко актор И,Бандур Техред М, Дидык О.Кравцов рек и роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, УжгорГагарина, 101Эьв Заказ 442 Тираж 396ВНИИПИ Государственного комитета по и113035, Москва, Ж,Подписноебретениям и открытияаушская наб., д, 4/5