RU2133342C1 - Method for preventing flooding of potassium mines - Google Patents
Method for preventing flooding of potassium mines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133342C1 RU2133342C1 RU97113888A RU97113888A RU2133342C1 RU 2133342 C1 RU2133342 C1 RU 2133342C1 RU 97113888 A RU97113888 A RU 97113888A RU 97113888 A RU97113888 A RU 97113888A RU 2133342 C1 RU2133342 C1 RU 2133342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brine
- water
- bore
- wells
- holes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для предотвращения затопления калийных рудников. The invention relates to mining and can be used to prevent flooding of potash mines.
При разработке калийных месторождений всегда следует учитывать растворимость солей в пресной воде и связанную с этим опасность катастрофического обводнения выработок. When developing potash deposits, one should always take into account the solubility of salts in fresh water and the associated danger of catastrophic flooding of workings.
В истории разработки калийных солей шахтным способом известны десятки случаев, когда проникновение в горные выработки даже небольшого количества воды из водоносных горизонтов заканчивается гибелью рудника. In the history of the development of potash salts by the mine method, dozens of cases are known where penetration into the mine workings of even a small amount of water from aquifers results in the death of the mine.
В Германии погибло от затопления более 35 калийных рудников, некоторые из них были затоплены за несколько часов, на других с водопритоками боролись в течение десятков лет. В России в 1986 году был затоплен наиболее производительный, оснащенный самым современным и мощным оборудованием рудник Третьего Березниковского рудоуправления. In Germany, more than 35 potash mines died from flooding, some of them were flooded in a few hours, while others struggled with water inflows for decades. In Russia, in 1986 the most productive mine, equipped with the most modern and powerful equipment, was flooded at the Third Bereznikovsky mine administration.
Как показывает многолетний пыт, путями проникновения воды и рассолов в выработанное пространство могут являться: геологоразведочные скважины, тектонические или другие геологические нарушения соляных залежей, нарушения сплошности пород под влиянием горных работ. As shown by many years of torture, the ways of penetration of water and brines into the worked out space can be: exploration wells, tectonic or other geological disturbances in salt deposits, disturbances in the continuity of rocks under the influence of mining.
Для предотвращения угрозы затопления рудников до начала эксплуатации тщательно изучают гидрогеологические условия калийных месторождений и в первую очередь выясняется степень водоносности покровной толщи и ее контактов с соляным массивом. Например, на Верхнекамском месторождении в нижней части соляно-мергельной толщи установлено повсеместное распространение рассольных горизонтов [1]. To prevent the threat of flooding of mines before the start of operation, the hydrogeological conditions of potash deposits are carefully studied and, first of all, the degree of water content of the cover stratum and its contacts with the salt mass is determined. For example, in the Verkhnekamskoye field in the lower part of the salt-marl stratum, the widespread distribution of brine horizons was established [1].
Опасность проникновения вод в подземные выработки учитывают при ведении эксплуатационной разведки, решении вопросов вскрытия и выборе способа отработки месторождения. The risk of water penetration into underground workings is taken into account when conducting operational exploration, solving the problems of opening, and choosing a method for developing the field.
С этой целью проводят (раздельно или комплексно) следующие мероприятия технического и организационного характера:
- специальные методы ликвидационного тампонажа разведочных и технических скважин;
- специальные способы проходки и крепления шахтных стволов;
- оставление между водоносными горизонтами и горными работами водоупорного целика (водозащитной толщи);
- оставление предохранительных целиков между шахтными полями, около разведочных скважин и в местах геологических нарушений;
- выбор систем разработки, обеспечивающих целостность (сохранение сплошности) водозащитной толщи;
- закладку выработанного пространства;
- организацию специальной службы наблюдений за водопроявлениями в руднике [2].To this end, conduct (separately or comprehensively) the following activities of a technical and organizational nature:
- special methods of liquidation grouting of exploratory and technical wells;
- special methods of driving and fastening mine shafts;
- leaving between the aquifers and mining operations a water-resistant pillar (water-proof stratum);
- leaving safety pillars between mine fields, near exploratory wells and in places of geological disturbances;
- the choice of development systems that ensure the integrity (preservation of continuity) of the water protection stratum;
- bookmark the worked out space;
- Organization of a special service for observing water occurrences in the mine [2].
При обнаружении проникновения в рудник рассолов применяют специальные меры для ликвидации их притока: цементацию или битумизацию окружающих выработку пород, установку на отдельных участках выработок водонепроницаемой крепи, тампонаж скважин, установку водонепроницаемых перемычек [3]. When brines are penetrated into the mine, special measures are taken to eliminate their inflow: cementation or bituminization of the rocks surrounding the mine, installing waterproof lining in separate sections of the mine, grouting wells, and installing waterproof lintels [3].
Указанные известные способы не обладают достаточной надежностью, обычно приток возобновляется в наиболее проницаемых участках противофильтрационных экранов. These known methods do not have sufficient reliability, usually the flow resumes in the most permeable areas of the impervious screens.
Калийный рудник "Ванской" (Каминко) в Канаде был закончен строительством в 1969 году, а 27 августа 1970 года в стволе N 2, чуть ниже основания тюбинговой колонны, при проведении цементации закрепного пространства была вскрыта погашенная замораживающая скважина. Ее ликвидация была выполнена некачественно, и это создало водопроводящий канал от водоносных пород формаций Блермор и Ниску. The Vanskoy potash mine (Kaminko) in Canada was completed in 1969, and on August 27, 1970, in shaft No. 2, just below the base of the tubing string, a quenched freeze well was opened during cementation of the containment space. Its liquidation was performed poorly, and this created a water channel from the aquifers of the Blemor and Nisku formations.
Отверстие в бетонной крепи ствола за 6 часов увеличилось с 75 до 350 мм. Когда стало ясно, что поток воды с песком не остановить, в течение 10 часов наиболее ценное подземное оборудование было отведено на защищенные участки. The hole in the concrete trunk lining in 6 hours increased from 75 to 350 mm. When it became clear that the flow of water with sand could not be stopped, within 10 hours the most valuable underground equipment was allocated to protected areas.
В течение пяти суток рудник был затоплен и уровень воды стал подниматься в стволах. За это время в стволе N 2 были пробурены и оснащены трубами скважины для закачки цемента за крепь с поверхности. Параллельно было организовано бурение скважины на вероятное место аварии с поверхности. Для установления гидравлической связи с местом поступления воды в ствол в скважине было взорвано 5 кг взрывчатки. Затем в ствол стал подаваться рассол для изменения направления движения воды. По трубам в стволе стали нагнетать цемент, выносившийся вместе с рассолом во вмещающие породы. Дополнительное цементирование позволило изолировать место прорыва 9 сентября 1970 г. К июню 1971 г. рудник был полностью освобожден от воды. Добыча возобновилась в сентябре 1972 г. Within five days the mine was flooded and the water level began to rise in the trunks. During this time,
Данный известный способ предотвращения затопления калийных рудников, включающий бурение скважин с поверхности до верхнего контакта водопроводящего канала между водоносным горизонтом и горными выработками и закачку (нагнетание) тампонажного раствора, является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу и поэтому принят за прототип [4]. This known method of preventing flooding of potash mines, including drilling wells from the surface to the upper contact of the water channel between the aquifer and the mine workings and injecting (injecting) cement slurry, is the closest in technical essence to the proposed method and therefore adopted as a prototype [4].
Способ не обладает достаточной надежностью с отсутствием гидродинамической изоляции обрабатываемого объема пласта и необходимостью применения взрывчатки, вследствие чего может быть нарушена целостность водозащитной толщи. The method does not have sufficient reliability with the absence of hydrodynamic isolation of the treated volume of the reservoir and the need for the use of explosives, as a result of which the integrity of the waterproof layer can be impaired.
Цель изобретения - повышение надежности предотвращения затопления путем гидродинамической изоляции тампонируемого участка водозащитной толщи. The purpose of the invention is to increase the reliability of preventing flooding by hydrodynamic isolation of the plugged area of the waterproofing layer.
Поставленная цель достигается тем, что в районе нарушения водозащитной толщи бурят с поверхности две скважины и в ту из них, которая находится выше по потоку, осуществляют закачку тампонажного раствора, а из другой откачку рассола. Гидродинамическая изоляция нарушения осуществляется превышением дебита откачки над дебитом закачки. This goal is achieved by the fact that two wells are drilled from the surface in the area of violation of the water-proof strata, and cement is injected into the upstream one, and brine is pumped out from the other. The hydrodynamic isolation of the violation is exceeded by the pumping rate over the pumping rate.
В существующих источниках информации такой способ предотвращения затопления калийных рудников не известен. In existing sources of information such a way to prevent flooding of potash mines is not known.
Способ осуществляют следующим образом (см. фиг. 1, 2). The method is as follows (see Fig. 1, 2).
В случае обнаружения связи поступающих в выработку 1 рассолов 2, с надсолевыми водами (рассолами) 3 определяют вероятные параметры зоны нарушения 4 в кровле водозащитной толщи 5. Затем в районе нарушения 4 бурят с поверхности и обсаживают трубами две скважины 6, 7 с установкой фильтров 8 в них на уровне рассольного горизонта. В случае его отсутствия осуществляют сбойку скважин с помощью гидроразрыва. In the case of detecting the connection of
Расстояние между скважинами определяется параметрами располагающейся между ними зоны нарушения толщи и варьирует в пределах 10-100 м. Расстояние менее чем 10 м не гарантирует перекрытия зоны нарушения областью циркуляции тампонажных растворов. При расстоянии более 100 м значительная длина пути фильтрации тампонажного раствора от закачной скважины 6 до зоны нарушения 4 затягивает сроки ликвидации рассолопроявления. The distance between the wells is determined by the parameters of the zone of disturbance between them and varies between 10-100 m. The distance of less than 10 m does not guarantee the overlap of the disturbance zone with the circulation zone of grouting mortars. At a distance of more than 100 m, a significant length of the grouting filtration path from the injection well 6 to the
Затем определяют уровни рассола в скважинах и в ту из них, которая находится выше по потоку, осуществляют закачку тампонажного раствора, а из другой откачку рассола. В качестве тампонажного раствора используют смесь, не агрессивную к соляным породам и близкую по вязкости к насыщенным рассолам, циркулирующим в микропустотах этих пород. Такая смесь состоит из насыщенного раствора соли в синтетического вяжущего, представленного винильными мономерами: акриламидом, солиакриловой кислотой, гидроокисью кальция и полиакриламидом [5]. Then determine the levels of brine in the wells and in that one, which is located upstream, carry out the injection of grouting mortar, and from another pump out the brine. As a grouting mortar, a mixture is used that is not aggressive to salt rocks and is close in viscosity to saturated brines circulating in micro hollows of these rocks. Such a mixture consists of a saturated salt solution in a synthetic binder, represented by vinyl monomers: acrylamide, salt acrylic acid, calcium hydroxide and polyacrylamide [5].
Процесс тампонирования заключается в постоянной подаче тампонажного раствора в закачную скважину с дебитом Q3 и откачке рассолов из откачной скважины с дебитом Q0 при Q0 > Q3. При этом откачная скважина одновременно выполняет две функции - вывода на поверхность земли рассолов из нарушенного объема пласта и гидродинамической изоляции этого объема от окружающей площадки. Отношение дебитов отвечает уравнению Qo= α Q3 при α ≥ 2.
Форма и размеры площади, в пределах которой реализуются в таких условиях фильтрация тампонажного раствора и тампонирование зоны нарушения в кровле водозащитной толщи определены путем теоретического решения задачи о фильтрационном поле двух скважин с дебитами разного знака и величины [6].The plugging process consists in the constant supply of cement slurry into the injection well with a flow rate of Q 3 and pumping brines from the pumping well with a flow rate of Q 0 at Q 0 > Q 3 . In this case, the pumping-out well simultaneously performs two functions - bringing brines to the surface of the earth from the disturbed volume of the formation and hydrodynamic isolation of this volume from the surrounding area. The flow rate ratio corresponds to the equation Q o = α Q 3 for α ≥ 2.
The shape and size of the area within which filtration of the cement slurry and plugging of the disturbance zone in the roof of the water-proof stratum are realized under such conditions are determined by theoretically solving the problem of the filtration field of two wells with flow rates of different signs and sizes [6].
Подача тампонажного раствора в закачную скважину и откачка рассола из откачной скважины начинаются одновременно и ведутся непрерывно с постоянными дебитами. Величина коэффициента дебаланса α принимается в интервале значений от 2 до 4. При величине α > 4 область циркуляции тампонажного раствора может не совпадать с зоной нарушения водозащитной толщи (см. фиг. 3). The supply of grouting mortar to the injection well and the pumping of brine from the pumping well begin simultaneously and are conducted continuously with constant flow rates. The value of the unbalance coefficient α is taken in the range of values from 2 to 4. At a value of α> 4, the circulation region of the grouting mortar may not coincide with the zone of violation of the waterproofing layer (see Fig. 3).
Через определенное время фронт движения тампонажного раствора достигает зоны нарушения и его часть начинает проникать в трещины и пустоты водозащитной толщи, постепенно заполняя их и изолируя от вышележащего рассольного горизонта. Тампонирование прекращают после полного прекращения притока рассола в горные выработки. After a certain time, the front of the movement of the grouting mortar reaches the disturbance zone and part of it begins to penetrate into the cracks and voids of the waterproofing layer, gradually filling them and isolating them from the overlying brine horizon. The plugging is stopped after the complete cessation of brine inflow into the mine workings.
Пример осуществления способа. На Верхнекамском месторождении калийных солей при возобновлении притока рассола в выработки в районе 4 блока 1 северо-восточной панели Березниковского калийного рудоуправления N 4 установлена связь рассолопроявления (по данным химического анализа) с надсолевыми водами. В действие вводятся соответствующие позиции "Плана ликвидации аварии", предусматривающие действия на различных стадиях ликвидации аварии. An example implementation of the method. In the Verkhnekamsk potash deposit, when the brine inflows to the mine in the
В районе 4 блока бурят одновременно две скважины станками ЗИФ-650 без отбора керна шарошечными долотами диаметром 190-243 мм. Расстояние между скважинами 20 м, вероятная зона нарушения находится посередине, глубина скважин 260 м. In the area of
После окончания бурения скважины обсаживают трубами диаметром 146 мм. Фильтры того же диаметра устанавливают в интервале 250 - 260 м. Затем производят пробную откачку и определяют уровни рассола в скважинах. After drilling is completed, wells are cased with pipes with a diameter of 146 mm. Filters of the same diameter are installed in the range of 250 - 260 m. Then test pumping is performed and the levels of brine in the wells are determined.
В находящуюся выше по потоку скважину осуществляют закачку насыщенного раствора хлористого натрия, содержащего акриламид, солиакриловую кислоту, гидроокись кальция и полиакриламид. Гидродинамическая изоляция обрабатываемого объема пласта достигается превышением дебита откачной скважины над дебитом закачной в 2 раза. Тампонирование прекращают после ликвидации притока рассола в выработку. A saturated sodium chloride solution containing acrylamide, acrylic acid, calcium hydroxide and polyacrylamide is injected into an upstream well. Hydrodynamic isolation of the treated volume of the reservoir is achieved by exceeding the flow rate of the pumping well over the flow rate of the injection by 2 times. The plugging is stopped after eliminating the influx of brine into the production.
Источники информации
1. Ходьков А.Е. Вопросы формирования и использования естественных рассолов Верхнекамского месторождения. -Л.-М.; Тр. ВНИИГ, 1953, вып.28, с.3-36.Sources of information
1. Hodkov A.E. Issues of the formation and use of natural brines of the Verkhnekamsk field. -L.-M .; Tr. VNIIG, 1953, issue 28, pp. 3-36.
2. Указания по защите рудников от затопления и охране объекта на земной поверхности от вредного влияния подземных горных разработок в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей. С.П. АО "ВНИИГ", 1994. 2. Guidelines for the protection of mines from flooding and the protection of an object on the earth's surface from the harmful effects of underground mining in the conditions of the Verkhnekamsk potash deposit. S.P. JSC "VNIIG", 1994.
3. Временное руководство по ликвидации возможных рассолопроявлений в калийных рудниках Верхнекамского месторождения. -ВНИИГ, 1990. 3. Interim guidance on the elimination of possible brine occurrences in potash mines of the Verkhnekamsk deposit. -VNIIG, 1990.
4. Шиман М.И. Предотвращение затопления калийных рудников. -М.: Недра, 1992, с.21-23. 4. Shiman M.I. Prevention of flooding of potash mines. -M .: Nedra, 1992, p.21-23.
5. Пермяков Р. С. и др. Технология добычи солей. -М.: Недра, 1981, с. 42-43. 5. Permyakov R. S. et al. Technology of salt production. -M .: Nedra, 1981, p. 42-43.
6. Грабовников В.А. Геотехнологические исследования при разведке металлов. -М.: Недра, 1983. 6. Grabovnikov V.A. Geotechnological research in the exploration of metals. -M .: Nedra, 1983.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97113888A RU2133342C1 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Method for preventing flooding of potassium mines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97113888A RU2133342C1 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Method for preventing flooding of potassium mines |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2133342C1 true RU2133342C1 (en) | 1999-07-20 |
Family
ID=20196300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97113888A RU2133342C1 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Method for preventing flooding of potassium mines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2133342C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA009799B1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-04-28 | Открытое Акционерное Общество "Белгорхимпром" | Method of potash mine protection against flooding |
RU2608140C2 (en) * | 2015-04-01 | 2017-01-16 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Технология" | Method for underground mining potassium salts deposits affected by breachings or floodings |
RU2642610C1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-01-25 | Владимир Викторович Белкин | Method of preventing flooding of potash mine over reef array |
CN114294022A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 | Water leakage plugging method for waterproof airtight wall |
-
1997
- 1997-08-13 RU RU97113888A patent/RU2133342C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Ходьков А.Е. Вопросы формирования и использования естественных рассолов Верхнекамского месторождения. Л. - М.: Труды ВНИИГ, 1953, вып.28, с.3 - 36. Указания по защите рудников от затопления и охране объектов на земной поверхности от вредного влияния подземных горных разработок в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей. С.-Пб.: АО "ВНИИГ", 1994. Временное руководство по ликвидации возможных рассолопроявлений в калийных рудниках Верхнекамского месторождения. - ВНИИГ, 1990. Пермяков Р.С. и др. Технология добычи солей. - М.: Недра, 1981, с.42 - 43. * |
Шиман М.И. и др. Предотвращение затопления калийных рудников. - М.: Недра, 1992, с.21 - 23. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA009799B1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-04-28 | Открытое Акционерное Общество "Белгорхимпром" | Method of potash mine protection against flooding |
RU2608140C2 (en) * | 2015-04-01 | 2017-01-16 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Технология" | Method for underground mining potassium salts deposits affected by breachings or floodings |
RU2642610C1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-01-25 | Владимир Викторович Белкин | Method of preventing flooding of potash mine over reef array |
CN114294022A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 | Water leakage plugging method for waterproof airtight wall |
CN114294022B (en) * | 2021-12-31 | 2023-11-21 | 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 | Water leakage blocking method for waterproof sealing wall |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2614569C (en) | Method of increasing reservoir permeability | |
CN106761852B (en) | The underwater coal petrography deep hole pressure-bearing microexplosion grouting water blocking method of wide area | |
AU2012272545A1 (en) | Mining method for gassy and low permeability coal seams | |
RU2630519C1 (en) | Method for well construction in complicated conditions | |
RU2117764C1 (en) | Method for degassing of coal seams | |
RU2133342C1 (en) | Method for preventing flooding of potassium mines | |
RU2365735C2 (en) | Opening method of high-pressure stratums, saturated by strong brines | |
RU88052U1 (en) | DEEP WELL CONSTRUCTION | |
Rimmelin et al. | Hydraulic fracturing in cave mining: Opportunities for improvement | |
Zhou et al. | Geological barrier–a natural rock stratum for preventing confined karst water from flowing into mines in North China | |
RU2076923C1 (en) | Method of formation of flagging screen in water-encroached rocks | |
RU2730688C1 (en) | Method of directed hydraulic fracturing of coal bed | |
RU2363848C1 (en) | Method of anthropogenic epigenesis of backfilling water permeable areas or zones in salt rock | |
RU2223403C1 (en) | Process of preparation of mass of permafrost and flooded rock mass for driving workings | |
RU2347034C1 (en) | Method for water resource protection by means of horizontal (interformation) cutoffs and cutoff erection technique | |
RU2095574C1 (en) | Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks | |
RU2735504C1 (en) | Method for opening high-pressure formations saturated with strong brines | |
RU2229587C2 (en) | Method for extracting liquid mineral inclined to temperature phase transition | |
RU2163968C2 (en) | Method of cover caving | |
RU2741978C1 (en) | Method for rapid isolation of absorbing zone in well with high-flow inter-compartment flow from superhigh stratum saturated with strong brines, and packer equipment for implementation thereof | |
RU2757836C1 (en) | Method for development of a zonal-heterogeneous oil reservoir | |
RU2075572C1 (en) | Method of forming isolation curtain around mine workings | |
RU2499140C2 (en) | Method of well hydromining at excavation with preliminary drying of minerals | |
RU2740884C1 (en) | Method for simultaneous production of fluids prone to temperature phase transition | |
SU1535999A1 (en) | Method of plugging a hole |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090814 |