RU2030508C1

RU2030508C1 - Method for prevention of open pit landslides

Info

Publication number: RU2030508C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Хасаев; А.М. Азизов; З.Д. Исаева; Р.Б. Мурадов; М.Г. Годжаманов
Original assignee: Азербайджанский индустриальный университет им.М.Азизбекова
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: prevention of open pit landslides. SUBSTANCE: method for prevention of open pit landslides consists in formation of fissures in clay rocks by blasting explosive charges before injection of consolidating solution in form of chemical solution. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к обеспечению устойчивости бортов карьеров. При деформациях глинистые породы как в рабочих, так и в нерабочих бортах карьера значительно увлажнены, что придает оползню характер пластичного тела. Большинство наиболее опасных нарушений устойчивости происходит в откосах, сложенных глинистыми породами, так как эти породы характеризуются относительно небольшой прочностью и значительным снижением прочностных показателей при увлажнении и действии выветривания. The invention relates to mining, namely, to ensure the stability of the sides of quarries. During deformation, clay rocks in both the working and non-working sides of the quarry are significantly moistened, which gives the landslide the character of a plastic body. Most of the most dangerous stability disturbances occur in slopes composed of clay rocks, since these rocks are characterized by relatively low strength and a significant decrease in strength indicators when moistened and by weathering.

Известны способы и методы укрепления откосов бортов карьеров, например механические, изолирующие, защитные покрытия, упрочнение, а также комбинированные. Known methods and methods for strengthening the slopes of the sides of quarries, for example, mechanical, insulating, protective coatings, hardening, as well as combined.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ упрочнения породного массива вокруг выработки, включающий бурение шпуров, введение в них трубчатых анкеров и закрепляющего раствора, инъецирование последнего в трещины стенок шпуров с одновременной развальцовкой в них трубчатых анкеров посредством взрывания заряда взрывчатого вещества в полости каждого анкера [1]. Closest to the proposed method is a method of hardening the rock mass around the mine, including drilling holes, introducing tubular anchors and a fixing solution into them, injecting the latter into the cracks in the walls of the holes while expanding the tubular anchors into them by blasting the explosive charge in the cavity of each anchor [1 ].

Известные способы не учитывают в полной мере повышения устойчивости карьерных откосов путем увеличения прочности контакта глинистых пород с другими породами, по которым происходят деформации. Во время деформации внутри оползня отсутствуют существенные силы взаимосвязи между частицами горных пород. Поэтому движение оползня с помощью существующих методов может быть остановлено только сооружениями, создающими лобовое сопротивление. К тому же оползающие породы обычно значительно увлажнены, что придает оползню характер пластичного тела. Кроме того, данные способы имеют определенную область применения и их эффективность в ряде случаев экономически не рентабельно. The known methods do not take into account the full increase in the stability of quarry slopes by increasing the contact strength of clay rocks with other rocks, which deform. During deformation inside the landslide, there are no significant forces of interconnection between rock particles. Therefore, the movement of a landslide using existing methods can only be stopped by structures that create drag. In addition, creeping rocks are usually significantly moistened, which gives the landslide the character of a plastic body. In addition, these methods have a specific scope and their effectiveness in some cases is not economically viable.

Целью изобретения является повышение устойчивости и надежности откосов карьеров с глинистыми пропластками. The aim of the invention is to increase the stability and reliability of slopes of quarries with clay layers.

Достигается это путем формирования трещин в глинистых породах перед нагнетанием в них закрепляющего раствора посредством взрывания зарядов ВВ, а в качестве закрепляющего раствора используется химический раствор. This is achieved by forming cracks in clayey rocks before injection of a fixing solution into them by blasting explosive charges, and a chemical solution is used as a fixing solution.

В ряде разведуемых и эксплуатируемых месторождениях основной объем выработок проводится в сильнотрещиноватых, неустойчивых, рыхлых и глинистых породах с тяжелыми горно-геологическими условиями. Иногда положение усугубляется еще и тем, что в некоторых пологопадающих месторождениях между рудной массой и пустыми породами встречаются слои глины, поэтому в таких случаях управления уступами и бортами карьеров превращается в наиболее трудоемкий процесс. In a number of explored and exploited deposits, the main volume of workings is carried out in highly fractured, unstable, loose and clay rocks with difficult mining and geological conditions. Sometimes the situation is further aggravated by the fact that in some gently declining deposits clay layers are found between the ore mass and gangue, therefore in such cases the management of ledges and sides of quarries becomes the most labor-intensive process.

Повышение прочности сред обеспечивает, как известно, существенное уменьшение их деформации. В связи с этим возникает необходимость в повышение прочности сред. С целью повышения прочности глинистых пород применялся химический раствор на основе жидкого стекла с добавками ПАВ (сульфанол) и щавелевой кислоты в следующих соотношениях: жидкое стекло 98%, щавелевой кислоты 1,5% и ПАВ 0,5% (авт.св. СССР N 1553708). Было установлено, что воздействие на глинистые породы этим раствором обеспечивает устойчивость пород в связи с увеличением величины сцепления в 7 раз, уменьшение угла внутреннего трения и числа пластичности соответственно в 5 и 10 раз, что позволяет осуществить целенаправленное изменение физических свойств равномерно в пределах обрабатываемого участка, позволяющие обеспечить необходимую величину коэффициента запаса устойчивости борта карьера. Increasing the strength of the media provides, as you know, a significant reduction in their deformation. In this regard, there is a need to increase the strength of the media. In order to increase the strength of clay rocks, a liquid solution was used based on liquid glass with the addition of surfactants (sulfanol) and oxalic acid in the following ratios: liquid glass 98%, oxalic acid 1.5% and surfactant 0.5% (ed. St. USSR N 1553708). It was found that exposure to clay rocks with this solution ensures rock stability due to an increase in adhesion by 7 times, a decrease in the angle of internal friction and plasticity number by 5 and 10 times, respectively, which allows for a targeted change in physical properties uniformly within the treated area, allowing to provide the necessary value of the safety factor of the side of the quarry.

Для нагнетания химического раствора в глинистый пласт предлагается взрывной гидроразрыв пласта, т.е. нагнетание химического раствора в массив под действием высокого мгновенного давления, которое достигается во время взрыва. В данном случае гидравлический разрыв пласта применяется для увеличения поглотительной способности (приемистости) нагнетательных скважин. Это происходит за счет создания в пласте горизонтальных или вертикальных трещин, рационально расходящихся от скважин. Создание трещин в пласте происходит в результате высокого гидравлического давления жидкости, нагнетаемой в скважину. В данном случае для гидроразрыва глинистого пласта необходимо создать гидравлическое давление, намного превышающие градиент разрывного давления. Этот факт исключает возможность применения насосного агрегата для гидроразрыва. Из-за сравнительного неглубокого залегания глинистого слоя (8-35 м) во время нагнетания раствора происходит "грифон жидкости". To pump a chemical solution into a clay formation, explosive hydraulic fracturing is proposed, i.e. injection of a chemical solution into the array under the action of high instantaneous pressure, which is achieved during the explosion. In this case, hydraulic fracturing is used to increase the absorption capacity (injectivity) of injection wells. This is due to the creation of horizontal or vertical fractures in the formation that are rationally diverging from the wells. The formation of cracks in the reservoir occurs as a result of the high hydraulic pressure of the fluid pumped into the well. In this case, for hydraulic fracturing of a clay layer, it is necessary to create hydraulic pressure far exceeding the burst pressure gradient. This fact excludes the possibility of using a pumping unit for hydraulic fracturing. Due to the comparatively shallow occurrence of the clay layer (8-35 m), a “liquid griffin” occurs during the injection of the solution.

На фиг.1 показана принципиальная схема выполнения взрывного гидроразрыва пласта; на фиг.2 - схема "грифона жидкости". Figure 1 shows a schematic diagram of the implementation of explosive hydraulic fracturing; figure 2 is a diagram of the "griffin fluid".

Схема выполнения взрывного гидроразрыва имеет: изолирующий материал 1, буферную жидкость 2, химический раствор 3, детонирующий шпур 4, ВВ 5. The explosive hydraulic fracturing execution scheme has: insulating material 1, buffer liquid 2, chemical solution 3, detonating hole 4, BB 5.

Для достижения гидроразрыва используют стандартное патронированное ВВ (аммонит N 6 ЖВ) общей массой 1 кг. Ясно, что радиус проникновения раствора прямо пропорционален количеству жидкости в скважине. После взрыва большая часть энергии взрывной волны расходуется на гидроразрыв пласта. Остаточная часть энергии направлена к устью скважин, которое герметично закрыто изолирующим материалом. Взрывная волна, ударяясь об изолирующий материал, меняет направление и вторично нагнетает раствор в глинистый слой до затухания взрывной волны. Дальнейшее нагнетание раствора производится насосами типа ЦНС 180-950. Расстояние между скважинами определяется экспериментальным путем из условия минимальных удельных затрат труда на упрочнение горных пород. Нагнетание рекомендуется производить одновременно в трех-четырех скважинах. Это способствует более равномерному направлению массива раствором. To achieve hydraulic fracturing, a standard cartridge explosive (ammonite N 6 LH) with a total weight of 1 kg is used. It is clear that the penetration radius of the solution is directly proportional to the amount of fluid in the well. After the explosion, most of the energy of the blast wave is spent on hydraulic fracturing. The rest of the energy is directed to the wellhead, which is hermetically sealed with insulating material. The blast wave, striking against the insulating material, changes direction and secondarily pumps the solution into the clay layer until the blast wave attenuates. Further injection of the solution is carried out by pumps of the central nervous system 180-950. The distance between the wells is determined experimentally from the condition of minimum specific labor costs for hardening rocks. Injection is recommended to be performed simultaneously in three to four wells. This contributes to a more uniform direction of the array with the solution.

Промышленное испытание разработанного нами способа повышения устойчивости откосов глинистых пород карьеров, основанный на направленном изменение физических свойств массива за счет воздействия укрепляющего раствора путем инъекции его в разрыхленный, энергией взрыва пласт через скважины, показало его высокую эффективность для предотвращения оползневых явлений в карьерах. An industrial test of the method we developed to increase the stability of slopes of clayey rocks of quarries, based on the directional change in the physical properties of the massif due to the effect of a strengthening solution by injecting it into a loosened, explosive formation through wells, showed its high efficiency for preventing landslide phenomena in quarries.

Claims

1. METHOD FOR PREVENTING LANDSCAPES ON CAREERS, including drilling wells into an array, charging their explosives, filling a well with a fixing solution, plugging a wellhead with a plug, injecting a fixing solution into the cracks of an array by blasting explosives, characterized in that, in order to increase the stability and reliability of slopes quarries with clay interlayers, cracks are formed in clay rocks before injection of a fixing solution into them by blasting explosive charges, and chemical cement is used as a fixing solution esky solution.

2. The method according to claim 1, characterized in that the composition is used as a chemical solution,%:
Liquid glass - 97 - 98
Surfactant (sulfanol) - 0.5 - 1.0
Oxalic acid - 1.5 - 2.0