SU1506104A1 - Способ подготовки горных пород к разрушению при проходке горных выработок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горнорудной промышленности. Цель - повышение производительности и качества подготовки горных пород за счет увеличени  несущей способности горных пород по контуру выработки. Дл  этого по контуру выработки бур т дополнительные скважины. Через последние осуществл ют нагнетание тампонажного раствора в режиме удельного водопоглощени  массива после начала. Затем одновременно с нагнетанием ПАВ через скважину в центре забо  уравнивают давлени  нагнетани  ПАВ и тампонажного раствора. Ступенчато синхронно уменьшают дисперсность тампонажного раствора и увеличивают его концентрацию. На каждой ступени выдержку параметров нагнетани  увеличивают в 1,5-2 раза. После схватывани  раствора повтор ют цикл нагнетани  раствора ПАВ. В процессе нагнетани  вибровоздействуют на растворы. Нагнетание производ т во врем  наибольшего суточного гравитационного расширени  литосферы. Пропитку массива производ т в направлении от забо  скважины к забою выработки во врем  наибольшего суточного гравитационного расширени  атмосферы. Это обеспечивает увеличение влажности массива. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к горнорудной промышленности и может быть использовано при проходке горных выработок по массивам различной крепости и устойчивости, по полезным ископаемым различной крепости и устойчивости, а также по массивам, опасньм по газо- и гидродинамическим  влени м, по массивам обводненным, склонным к смещению и пучению.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и качества подготовки горных пород за счет увеличени  несущей способности горных пород по контуру выработки.

На фиг. 1 изображены схема осуществлени  способа подготовки горных массивов к разрушению и устройство дл  его осуществлени  при проведении выработок; на фиг. 2 - график изменени  режимов нагнетани  во времени.

На фиг. 1 и 2 обозначены тампо- нажна  насосна  установка I, всасывающий 2 и нагнетательный 3 патрубки тампонажной насосной установки, рукав 4 низкого давлени , рукав 5 высокого давлени  от тампонажной насосной установки, горловина 6, трубопровод 7 высокого давлени , кран 8, растворосмеситель 9 тампон;гжного

сл

о

О5

315

раствора, патрубок 10 дл  выпуска тампонажного раствора, кран 11, тру- боп ровод 12 высокого давлени , нагнетательный патрубок 13 насосной ус- тановки дл  нагнетани  понизител  прочности массива IIAB, насосна  установка 14 дл  нагнетани  в массив понизител  прочности, всасывающий патрубок 15 насосной установки, шка- ла 16 с отметкой О и соответственно делени  вправо и влево от нул , гидроцилиндры 17, шток 18 со стрелкой , расходомер 19, манометр 20, синхронизатор С, расходомер 21, ма- нометр 22, горловина 23, растворо- смеситель 24 понизител  прочности массива, патрубок 25 дл  выпуска раствора понизител  прочности массива , рукав 26 низкого давлени , пакер 27, скважина 28, вибратор 29, пакер 30, вибратор 31, давление Р нагнетани , МПа, врем  t нагнетани , дисперсность Д частиц растворами, коллектор К растворов, концентраци  С веществ в растворе, %,

Оборудование дл  нагнетани  растворов в массив подгон ют электровозом к забою выргботки и производ т монтаж. Растворосмегители рукавами низкого давлени  соедин ют с насосными установками, монтируют краны 8 и 11 на высоконапорных рукавах и соедин ют их с помощью трубопроводов высокого давлени  с растворосмесите- л  9 и 24. Устанавливают синхронизатор между высоконапорными рукавами и далее высоконапорные рукава подсоедин ют к пакерам 27 и 30. Предварительно бур т скважины: одну по центру забо  и по контуру количество скважин в зависимости от сечени  выработки и фильтрационных свойств массива, например при сечении выра

ботки 16 м 6 шт, располагают их радиально и равномерно по всему периметру выработки с учетом того, чтобы горный массив со стороны почвы , боков и кровли выработки за проектным контуром Ъът эффективно насы- щей растворами. Такое расположение скважин обеспечивает симметричное упрочнение массива за проектным контуром выработки, разупрочнение массива в проектном контуре и перенос опорного горного давлени  вглубь массива. Этим также обеспечиваетс  дегазаци  массива, разгрузка от напг O 5

5 0

0

5

0

5 Q 5

р жений и ликвидаци  газодинамических  влений. Тампонажный раствор по рукаву 5 поступает в коллектор К, откуда по отводам на пакеры.

Способ осуществл ют следующим образом .

В растворосмесители 9 и 24 ввод т компоненты соответственно тампонажного раствора и раствора понизител  прочности массива (поверхностно-активные вещества - ПАВ), включают их приводы и образуют у выходных патрубков 10 и 25 максимальную дисперсность дл  данных компонентов раствора и минимальную их концентрацию, концентраци  веществ в тампонажном растворе при максимальной их дисперсности принимаетс  равной 0,1%. Включают насосную установку 14 и раствор понизител  прочности массива нагнетают в проектный контур массива и за проектный контур массива, при этом раствор поступает по трубопроводу 12 высокого давлени , через кран 11, пакер 30 и в массив, насыщение массива производ т в режиме удельного водопот лощени  массива. Затем включают насосную установку 1 и тампонаж}П,1Й раствор поступает в массив за проектный контур выработки после уравнивани  потоков двух растворов в массиве на контуре выработки . При этом п массив за проектный контур поступает тампонажный раствор максимальной дисперсности и концентрации 0,1%. После прохода фронтом тампонажного раствора границы начала неупругих деформаций в массиве (это зона за проектным контуром выработки, где в массиве не образуетс  смещени  и деформаций в процессе проведени  выработки и ее эксплуатации, величина эта находитс  в пределах 5-10 м вглубь массива за проектным контуром выработки) повы- щают параметры нагнетани  и измен ют дисперсность у выходного патрубка растворосмесител  и соответственно увеличивают концентрацию веществ тампонажного раствора у выходного патрубка раство1)осмесител  тампонажного раствора. Так, например, давле ние на тампонажной насосной установке в режиме удельного водопоглощени  массива составл ет 6,0 МПа, дисперсность в жущего в тампонажном растворе у выходного патрубка растворосме5

, коицентрапм  его

сител  0,001 мм

0,1%, далее следуют такие операции.

Перва  cTyiiBHF, нагнетани  - это вышеприведенна .

Втора  ступень нагнетани  - дис- нерсность в  оу тцего тамнонажного расвора у выходного патрубка растворо- смесител  образуют равной 0,005 мм, концентраци  веществ тампонажного раствора 0,5%, давление нагнетани  повышают на 3,0 МПа, т.е. общее давление нагнетани  состлвл ет 9,0МПа, врем  нагнетани  10 мин (на первой ступени 5 мин).

Треть  ступень нагнетани  - образуют дисперсность у выходного патрубка тампона кного растворосмесител равной 0,008 мм; конце}1траци  веществ тампонажного раствора 0,8%, давление нагн  ни  повышают на 3,0 МПа, общее давление 12,0 МПа, врем  нагнетани  15 мин.

И в такой последовательности процесс нагнетани  повтор етс . При этом режим на насосной установке, служащей дл  нагнетани  в массив понизител  прочности, дублируетс  при помощи синхронизатора, состо щего из гидроцилиндров 17 со щтоком 18 со стрелкой, шкалы 16, кранов 8, 11 и измерительной аппаратуры манометров и расходомеров. Поддержание равного давлени  потоков жидкости в массиве на контуре выработки тампо- нажного раствора и понизител  прочнсти осу1дествл ют при помощи кранов 8 и 11 регулированием подачи раствора в массив через скважины или части обратно в растворосмесители, добива  сь чтобы стрелка на шкале была на нулевом положении, а параг 1етры нагнетани  фиксируют измерительные приборы - манометры и расходомеры. Во врем  бурени  скважин и во врем  на сыцени  массива растворами растворы вибрируют, дл  чего включают вибраторы 29 и 31.

Пропитку массива производ т в направпении от забо  скважин к забо выработки во врем  наибольшего суточного гравитационного расширени  литосферы, это обеспечивает увеличение влажности массива. Неснижаамое опережение подготовленного массива к разрущению перед проведением выработки составл ет не менее суточного

проведени  выработки дл  отверждени  тампонажного раствора в массиве за проектным контуром выработки до заданных прочностных свойств.

Claims (4)

1. Формула изобретени 

   I .Способ подготовки горных пород к разрушению при проходке горных выработок , включающий бурение скважины из центра забо  на глубину 1,3 -2 величины суточного подвигани  забо , нагнетание в массив через эту скважину в пределах проектного контура разрушени  раствора ПАВ в режиме увлажнени , гидрорасчленени  и гидроразрыва , нагнетание в массив за проектный контур выработки тампонажного раствора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и качества подготовки горных пород за счет увеличени  несущей способности горных пород по контуру выработки, по контуру забо  выработки бур т дополнительные сква- ж ны, через них осуществл ,от нагнетание тампо {ажного рлствора в режиме удельного водопоглошени  массива после начала и затем одповременно с наг- нетанием ПАВ чсфез скважину в центре забо  уравнивают давлени  нагнетани  ПАВ и тампонажного раствора, ступенчато синхронно повышают давление их наг}(етани , ступенчато синхронно уменьша  дисперсность тампонажного раствора и увеличива  его концентрацию , причем на каждой ступени выдержку параметров нагнетани  уве- ли гивают в 1,5-2 раза, а после схватывани  тампонажного раствора повтор ют цикл нагнетани  раствора ПАВ.
2. 2.Способ по п. 1,отличаю- щ и и с   тем,, что в процессе нагнетани  осуществл ют впбровоздейст- вие на растворы.
3. 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что нагнетание осуществл ют во врем  наиболммсто суточного гравитационного расширени  литосферы .
4. 4.Способ по п. 1,отличаю- щ и и с   тем, что нагнетание осуществл ют с суточным опереж(нисм разрушени  при выемке подготовленных горных пород.

   нагнетание понизител  npwHocmu

   - - нвгне/поние /nanmHO HOto pac/ndofra

   Д,, Ct Ct iCj- Cff

   AiCt

   врем  пролитки

   Фиг. 2

   t,HUft