PL194189B1

PL194189B1 - Method of introducing filling materials into abandoned mine working voids and set of equipment therefor

Info

Publication number: PL194189B1
Application number: PL343979A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Kubański; Jarosław Kubański; Marek Fularski; Stanisław Zawada
Original assignee: Kubanski Andrzej
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2007-05-31
Also published as: PL343979A1

Abstract

Sposób wprowadzania materiałów podsadzkowych do pustek po wyrobiskach górniczych, obejmujący podawanie suchych i płynnych składników zaczynu podsadzkowego przez otwór wiertniczy, znamienny tym, że do pustki dostarcza się grawitacyjnie przy pomocy podajnika dozującego przynajmniej jeden stały składnik (A) zaczynu, który w wypełnianej pustce przed opadnięciem na jej dno poddany jest działaniu przynajmniej jednego promieniowo skierowanego strumienia płynnego nośnika (B), korzystnie stanowiącego środek gaśniczy, przy czym przewód wiertniczy (1) korzystnie podciąga się w czasie operacji ku górze pustki.Method of introducing proppant materials to voids after mining excavations, including the administration of dry and liquid ingredients of the filling slurry through a borehole characterized in that to the voids are fed by gravity with the help of at least one fixed dosing feeder ingredient (A) of the grout that in the void being filled before falling to its bottom it is subjected to operating at least one radially directed stream of liquid carrier (B), preferably constituting an extinguishing agent, for example with which the drill string (1) preferably pulls up up the void during the operation.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wprowadzania materiałów podsadzkowych do pustek po wyrobiskach górniczych oraz zestaw urządzeń do realizacji tego sposobu.The subject of the invention is a method of introducing proppant materials into voids after mining excavations and a set of devices for the implementation of this method.

Pustki po nieczynnych wyrobiskach górniczych, z uwagi na ochronę powierzchni oraz znajdujących się na niej budowli, a także środowiska naturalnego, powinny być niezwłocznie zabezpieczane poprzez wypełnienie.Voids left by closed mining excavations, due to the protection of the surface and the buildings on it, as well as the natural environment, should be immediately secured by filling.

Dotychczas zwykle wykonywano tę operację na drodze wtłaczania grawitacyjnego lub pod ciśnieniem przez uprzednio wywiercone otwory wiążących lub niewiążących zaczynów wodnych o określonym składzie i własnościach technologicznych, przygotowywanych porcjami. Zaczyny zawierały często takie materiały, jak piasek, cement, pyły dymnicowe i mogły być podawane grawitacyjnie lub też za pomocą agregatów cementacyjnych albo specjalnych głowic mieszających.Until now, this operation was usually performed by gravity or pressure forcing through previously drilled holes for binding or non-binding aqueous slurries of specific composition and technological properties, prepared in portions. The starters often contained such materials as sand, cement, smoke fumes and could be fed by gravity or by means of cementing aggregates or special mixing heads.

W praktyce, w celu uzyskania odpowiednich własności wytrzymałościowych wypełnienia, dążono do wtłaczania zaczynów o dużej gęstości i ograniczonej płynności, o konsystencji zbliżonej dopasty. Materiał taki zwykle miał tendencję do gromadzenia się w okolicy wylotu rury, przez którą prowadzono wtłaczanie, oraz do rozprzestrzeniania się w sposób niekontrolowany w pustce, co powodowało konieczność odwiercania szeregu otworów. Jednocześnie dotychczas znane sposoby wymagały wcześniejszego przygotowania zaczynu w specjalnych mieszalnikach poprzez zmieszanie wody i składników stałych oraz transportowania tego zaczynu do wyrobiska.In practice, in order to obtain the appropriate strength properties of the filling, efforts were made to inject slurries of high density and limited fluidity, with a consistency similar to dopasty. Such material usually tended to accumulate in the vicinity of the exit of the press fitting pipe and to spread out uncontrolled through the void, necessitating the drilling of a series of holes. At the same time, the methods known so far required prior preparation of the slurry in special mixers by mixing water and solids and transporting the slurry to the excavation.

W sposobie według wynalazku do pustki po wyrobisku górniczym dostarcza się przy pomocy podajnika dozującego przynajmniej jeden stały składnik zaczynu, który w wypełnianej pustce przed opadnięciem na jej dno poddany jest działaniu przynajmniej jednego promieniowo skierowanego strumienia płynnego nośnika. Szczególnie korzystną efektywność sposobu według wynalazku uzyskuje się, gdy płynny nośnik podaje się z szeregu dysz, rozmieszczonych na pobocznicy czołowego odcinka przewodu wiertniczego. Korzystnie również, gdy płynny nośnik stanowi sprężony gaz i/lub woda i/lub zaczyn wiążący, które mogą pełnić jednocześnie rolę środka gaśniczego. Dobrą jakość wypełnienia uzyskuje się, gdy przewód wiertniczy podciąga się w czasie operacji ku górze pustki.In the method according to the invention, at least one solid component of the slurry is supplied to the mining void by a metering feeder, which in the filled void is subjected to the action of at least one radially directed stream of liquid carrier before falling to its bottom. A particularly advantageous efficiency of the method according to the invention is obtained when the fluid carrier is fed from a series of nozzles arranged on the side of the leading section of the drill string. It is also advantageous when the liquid carrier is a compressed gas and / or water and / or a binding slurry which can also act as an extinguishing agent. Good filling quality is achieved when the drill string is pulled up into the void during the operation.

Granulacja stałego składnika może być dowolna i uwarunkowana jest ona jedynie konstrukcją podajnika. W razie potrzeby stały składnik można poddać wstępnemu rozdrabnianiu.The granulation of the solid component can be any and it is only conditioned by the construction of the feeder. If necessary, the solid component can be subjected to a preliminary grinding.

W sposobie według wynalazku wysokoenergetyczny strumień płynnego nośnika natrafia na spadające swobodnie z podajnika ziarna stałego składnika i, przekazując im część swojej energii, powoduje ich promieniowe rozrzucenie na znaczną odległość, większą od promienia rozrzutu przy znanym, grawitacyjnym spadaniu. Mieszanie składników wypełnienia dokonuje się w pustce, co nie stwarza zagrożenia związania zaczynu wiążącego w przewodzie i pozwala umknąć zapylenia powierzchni. Sposób według wynalazku pozwala wyeliminować operację mieszania składników zaczynu wypełniającego w specjalnym mieszalniku. Sposób według wynalazku daje możliwość dokładnego wypełniania pustek przy zredukowanej znacznie ilości koniecznych otworów wiertniczych.In the method according to the invention, the high-energy stream of the carrier fluid meets the grains of the solid component that fall freely from the feeder and, by imparting some of their energy to them, causes them to be spread radially over a considerable distance, greater than the spread radius, in a known gravitational fall. The filling components are mixed in the void, which does not pose a risk of binding the binding slurry in the conduit and allows avoiding surface dust. The method according to the invention makes it possible to eliminate the operation of mixing the ingredients of the filling slurry in a special mixer. The method according to the invention makes it possible to fill the voids accurately while the number of required boreholes is significantly reduced.

W przypadku zastosowania nośnika o własnościach gaśniczych sposób według wynalazku umożliwia jednoczesne wykonywanie operacji podsadzania pustki i gaszenia ewentualnego pożaru.In the case of using a carrier with fire-extinguishing properties, the method according to the invention allows simultaneous operation of filling the void and extinguishing a possible fire.

Sposób według wynalazku realizować można przy pomocy zestawu urządzeń, stanowiącego również przedmiot wynalazku.The method according to the invention can be carried out with a set of devices, which are also the subject of the invention.

Zestaw urządzeń do wprowadzania materiałów podsadzkowych do pustek po wyrobiskach górniczych sposobem według wynalazku obejmuje przewód wiertniczy z wewnętrznym osiowym kanałem, zaopatrzony w górnej części w podajnik śrubowy i wyposażony w umieszczone na pobocznicy czołowego odcinka przewodu wiertniczego dysze połączone z kanałem, do którego od góry doprowadzone jest wyjście pompy i/lub sprężarki płynu nośnego, przy czym podajnik śrubowy posiada zewnętrzny lej zasypowy, nad którym umieszczone jest urządzenie rozdrabniające stały składnik.The set of devices for introducing proppant materials into the voids after mining excavations using the method according to the invention includes a drill string with an internal axial channel, provided in its upper part with a screw feeder and equipped with nozzles located on the side of the leading section of the drill string, connected to the channel to which it is led from the top. an output of a pump and / or compressor of a carrier fluid, the screw feeder having an external hopper over which a device for grinding the solid component is located.

Zestaw urządzeń według wynalazku przedstawiony jest schematycznie w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, który ukazuje go w stanie zabudowanym w wykonanym otworze wiertniczym.The set of devices according to the invention is schematically represented in the embodiment in the attached drawing, which shows it in a fitted state in the borehole made.

Zestaw urządzeń według wynalazku obejmuje przewód wiertniczy 1 z wewnętrznym osiowym kanałem, zaopatrzony w górnej części w podajnik śrubowy 2 i wyposażony w umieszczone na pobocznicy czołowej części dysze 3 połączone z kanałem. Przewód wiertniczy 1 zabudowany jest w wiertnicy 4 samobieżnej. Stały składnik A podawany jest z urządzenia rozdrabniającego 5 do leja zasypowego 6 połączonego w otworem wiertniczym, w którym umieszczony jest przewód wiertniczy 1. Kanał przewodu wiertniczego 1 zasilany jest płynnym nośnikiem B, podawanym z pompy i/lub sprężarki 7 pod wysokim ciśnieniem. Strumień płynnego nośnika B wyrzucany jest z obracających się wrazThe set of devices according to the invention comprises a drill string 1 with an internal axial channel, provided in its upper part with a screw feeder 2 and provided with nozzles 3 located on the side surface of the front part and connected to the channel. The drill string 1 is built into the self-propelled drilling rig 4. The solid component A is fed from the grinding device 5 to a hopper 6 connected in a borehole in which the drill string 1 is placed. The drill string 1 is fed with a fluid carrier B fed from a pump and / or compressor 7 under high pressure. The stream of the liquid carrier B is ejected from the ones rotating together

PL 194 189 B1 z przewodem wiertniczym 1 dysz 3 w czołowej części przewodu wiertniczego 1, gdzie oddziałuje na spadające grawitacyjnie cząstki składnika stałego A przemieszczane w dół otworu wiertniczego przez podajnik śrubowy 2, powodując ich rozrzucenie.With the drill string 1 of nozzles 3 in the head portion of the drill string 1, where it acts on the gravity-falling particles of the solid component A being moved down the borehole by the feed auger 2, causing them to scatter.

Z uwagi na to, że podajnik śrubowy 2 oraz dysze 3 zlokalizowane są na wspólnym przewodzie wiertniczym 1, wydajność podsadzania jest wprost proporcjonalna do prędkości obrotowej podajnika śrubowego 2. Dzięki możliwości stosowania zmiennej prędkości obrotowej oraz zmiennej prędkości podciągania przewodu wiertniczego 1w połączeniu z regulowanym, odpowiednim ciśnieniem nośnika B, w porównaniu do znanych metod uzyskuje się dokładne wypełnienie pustki na znacznie większej przestrzeni.Due to the fact that the auger 2 and the nozzles 3 are located on the common drill string 1, the backfilling efficiency is directly proportional to the rotational speed of the auger 2. Due to the possibility of using a variable rotational speed and a variable pull-up speed of the drill string 1 in combination with an adjustable, appropriate Compared to the known methods, the pressure of the carrier B provides an exact filling of the void over a much larger space.

Zestawem urządzeń według wynalazku przeprowadzono operacje wypełniania pustki po wyrobisku górniczym. W tym celu po odwierceniu otworu wiertniczego i dojściu czoła przewodu wiertniczego 1 do dna pustki do uruchomionego urządzenia rozdrabniającego 5 podano składnik suchy A w postaci kruszywa mineralnego i ponownie włączono wiertnicę 4. Kanał przewodu wiertniczego 1 zasilono nośnikiem B, w tym przykładzie wykonania - wodą z pompy ciśnieniowej 7. W czasie prowadzenia operacji przewód wiertniczy 1 podciągano w otworze wiertniczym z umiarkowana prędkością. Wefekcie uzyskano całkowite wypełnienie cylindrycznej pustki o promieniu około 15 m materiałem podsadzkowym (A + B).With the set of devices according to the invention, the operations of filling the void left by the mining excavation were carried out. For this purpose, after drilling the borehole and reaching the bottom of the void, the dry component A in the form of mineral aggregate was fed to the activated grinding device 5 and the drilling rig was turned on again 4. The drill string 1 was fed with the carrier B, in this embodiment - with water from pressure pump 7. During the operation, drill string 1 was pulled up in the borehole at a moderate speed. As a result, the cylindrical void with a radius of about 15 m was completely filled with the proppant (A + B).

W innym przykładzie wykonania wynalazku zamiast wody jako nośnika B użyto sprężonego powietrza, podawanego ze sprężarki 7. W efekcie uzyskano wypełnienie pustki suchym materiałem podsadzkowym.In another embodiment of the invention, compressed air was used as carrier B instead of water, fed from compressor 7. The result was that the void was filled with dry proppant.

Claims

A method for introducing proppant materials into mining voids, comprising feeding dry and liquid components of the proppant slurry through a borehole, characterized in that the void is fed by gravity with a dosing feeder at least one solid component (A) of the slurry, which in the void to be filled is before falling to its bottom, it is subjected to the action of at least one radially directed stream of a liquid carrier (B), preferably constituting an extinguishing medium, the drill string (1) preferably being pulled up the cavity during the operation.

2. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the fluid carrier (B) is fed from a series of nozzles (3) arranged on the shoulder of the leading section of the drill string (1).

3. A set of devices for introducing proppant materials into voids after mining excavations, including a drill string with an internal axial channel, equipped with nozzles located on the side surface of the head section, connected to the channel, characterized in that the drill string (1) is provided with a screw feeder in the upper part (2), which has an external hopper (6) over which a grinding device (5) is arranged, and the outlet of the pump and / or compressor (7) is connected to the drill string (1).