RU2422629C2

RU2422629C2 - Mine rock breaking method (versions)

Info

Publication number: RU2422629C2
Application number: RU2009106701/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Георгиевич Кю (RU); Николай Георгиевич Кю
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН (ИГД СО РАН)
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2011-06-27
Also published as: RU2009106701A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: as per the first version, mine rock breaking method involves creation of a crack through the well and supply to it of fixative material mixed with putty. Crack is created with breaking boundary not protruding beyond bottom hole by displacement of mixture of certain volume from the well to the bed. Pipe is moved into the well and sealed in the section where mixture is available in the crack. Liquid is pumped into the gap between the pipe and walls of the well and putty is washed away from mixture by means of the above liquid through the zone between boundaries of mixture and crack and through the pipe. After putty is washed away from mixture, metal salt solution is supplied to the crack, which by means of chemical replacement reaction is deposited on fixative material and surface of crack till solid electrically conducting layer is formed. Then, the crack is electrically connected to receiving-transmitting system. As per the second version of the method, two cracks are created in one plane through two separate wells. The, the first and the second cracks are electrically connected to receiving-transmitting system. As per the third version of the method, after the crack (the first one) is created, as per the first version the well is deepened and the second crack is created, which is similar to the first one so that the first and the second cracks are in one and the same plane and have no electric contact between each other; after that, the first and the second cracks are electrically connected to receiving-transmitting system.

EFFECT: higher breaking efficiency of mine rocks owing to creating cracks with high electrical conductivity providing the possibility of transmitting and receiving the electromagnetic energy.

10 cl, 5 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу и может быть использовано для создания в породных массивах сплошных трещин с высокой электрической проводимостью, обеспечивающих прием и передачу электромагнитной энергии, например, с целью оповещения об аварийной ситуации в шахтах и рудниках, организации связи в подземных условиях, контроля состояния горных пород вокруг выработок.The technical solution relates to mining and can be used to create continuous cracks in the rock massifs with high electrical conductivity, providing reception and transmission of electromagnetic energy, for example, with the aim of warning of an emergency in mines and mines, organizing communications in underground conditions, and monitoring the condition rocks around the workings.

Известен способ гидравлического разрыва пласта по патенту РФ №2164290, кл. Е21В 43/26, опубл. в БИ №8, 2001 г., включающий закачку жидкости разрыва при забойном давлении выше давления разрыва пласта и создание трещины, снижение забойного давления ниже давления разрыва пласта, закачку суспензии с закрепляющим материалом и закачку продавочной жидкости с темпом, обеспечивающим подъем забойного давления выше давления разрыва пласта. Жидкость разрыва закачивают в объеме, обеспечивающем создание трещины длиной, превышающей радиус прискважинной зоны пласта сниженной проницаемости. При этом используют суспензию с закрепляющим материалом в виде геля и закачивают ее в объеме, большем объема созданной трещины.A known method of hydraulic fracturing according to the patent of the Russian Federation No. 2164290, class. ЕВВ 43/26, publ. in BI No. 8, 2001, which includes injecting the fracturing fluid at the bottomhole pressure above the fracture pressure and creating a crack, lowering the bottomhole pressure below the fracture pressure, injecting the suspension with fixing material and injecting the displacement fluid at a rate that ensures the bottomhole pressure rises above the pressure fracturing. The fracture fluid is pumped in a volume that ensures the creation of a fracture with a length exceeding the radius of the near-wellbore zone of the formation of reduced permeability. In this case, a suspension with a fixing material in the form of a gel is used and it is pumped in a volume larger than the volume of the created crack.

В этом способе необходим относительно большой расход продавочной жидкости (для подачи закрепляющего материала на значительное расстояние от скважины). Закрепляющий материал в виде геля распределяется в обрабатываемой области неравномерно. Сплошной трещины, как правило, не образуется. Процесс формирования трещины практически неуправляем. Способ не предусматривает использование трещин для излучения и приема электромагнитной энергии. Поэтому способ обладает низкой эффективностью.In this method, a relatively large flow rate of the squeezing fluid is required (for supplying the fixing material at a considerable distance from the well). The fixing material in the form of a gel is distributed unevenly in the treated area. A solid crack, as a rule, does not form. The crack formation process is practically uncontrollable. The method does not include the use of cracks for radiation and reception of electromagnetic energy. Therefore, the method has low efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ разрыва пласта по патенту РФ №2334872, кл. Е21В 43/26, опубл. в БИ №27, 2008 г., включающий создание через скважину трещины и подачу в трещину закрепляющего материала в смеси с пластичным веществом. Трещину создают заданных размеров, с границей разрыва, не выходящей за забой скважины, вытеснением из скважины в пласт смеси определенного объема. После этого в скважину подают трубу, герметизируют скважину на участке нахождения смеси в трещине, а в зазор между трубой и стенками скважины нагнетают жидкость, с помощью которой вымывают из смеси пластичное вещество через зону между границами смеси и трещины и трубу.The closest in technical essence and the set of essential features is the method of fracturing according to the patent of the Russian Federation No. 2334872, class. ЕВВ 43/26, publ. in BI No. 27, 2008, which includes the creation of cracks through the borehole and the flow of fixing material into the crack in a mixture with a plastic substance. A crack is created with predetermined dimensions, with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the well, displacing a certain volume of mixture from the well into the formation. After that, a pipe is fed into the well, the well is sealed at the location of the mixture in the crack, and a fluid is pumped into the gap between the pipe and the walls of the well, with the help of which plastic substance is washed out of the mixture through the zone between the boundaries of the mixture and the crack and the pipe.

Этот способ не обеспечивает высокую электрическую проводимость формируемой трещины. Поэтому его применение для формирования трещин с целью передачи и приема электромагнитной энергии неэффективно.This method does not provide high electrical conductivity of the formed crack. Therefore, its use for the formation of cracks in order to transmit and receive electromagnetic energy is inefficient.

Решаемая техническая задача заключается в повышении эффективности разрыва горных пород за счет создания трещин с высокой электропроводностью, обеспечивающей возможность передачи и приема электромагнитной энергии.The technical problem to be solved is to increase the efficiency of rock fracturing due to the creation of cracks with high electrical conductivity, providing the possibility of transmission and reception of electromagnetic energy.

Задача по первому варианту решается тем, что в способе разрыва горных пород, включающем создание через скважину трещины и подачу в нее закрепляющего материала в смеси с пластичным веществом, увеличение трещины до заданных размеров с границей разрыва, не выходящей за забой скважины, вытеснением из скважины в пласт смеси определенного объема, подачу в скважину трубы, герметизацию скважины на участке нахождения смеси в трещине, нагнетание в зазор между трубой и стенками скважины жидкости, с помощью которой вымывают из смеси пластичное вещество через зону между границами смеси и трещины и трубу, согласно предлагаемому техническому решению после вымывания из смеси пластичного вещества в трещину подают раствор соли металла, который с использованием химической реакции замещения осаждают на закрепляющий материал и поверхности трещины до образования сплошной электропроводящей прослойки, затем трещину электрически соединяют с приемопередающей системой.The problem in the first embodiment is solved by the fact that in the method of fracturing rocks, which includes creating a crack through the well and supplying fixing material to it with a mixture of plastic substance, expanding the crack to a predetermined size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the well, displacing it from the well into formation layer of a mixture of a certain volume, supplying pipes to the well, sealing the well at the location of the mixture in the fracture, injecting fluid into the gap between the pipe and the walls of the well, with which plastic material is washed out of the mixture through the zone between the boundaries of the mixture and the crack and the pipe, according to the proposed technical solution, after washing out the plastic substance from the mixture, a metal salt solution is fed into the crack, which is deposited on the fixing material and the crack surfaces using a chemical substitution reaction until a continuous electrically conductive layer is formed, then the crack is electrically connected to a transceiver system.

Такое техническое решение позволяет создавать в породном массиве ориентированные трещины большой протяженности с высокой электрической проводимостью, обусловленной находящейся в ней электропроводящей прослойкой. Это обеспечивает передачу и прием электромагнитной энергии с диаграммой направленности, задаваемой условиями решения конкретной задачи, и с места, куда можно пробурить скважину, в том числе и на глубине, до которой добраться горными выработками не представляется возможным. В результате повышается эффективность способа за счет создания трещин с высокой электропроводностью, обеспечивающей возможность передачи и приема электромагнитной энергии.Such a technical solution makes it possible to create oriented cracks of long length in the rock mass with high electrical conductivity due to the electrically conductive layer located in it. This ensures the transmission and reception of electromagnetic energy with a radiation pattern defined by the conditions for solving a particular problem, and from the place where you can drill a well, including at a depth to which it is not possible to reach mine workings. As a result, the efficiency of the method is increased by creating cracks with high electrical conductivity, which enables the transmission and reception of electromagnetic energy.

Целесообразно использовать закрепляющий материал, содержащий частицы с высокой электрической проводимостью. Это существенно снижает расход раствора соли металла при образовании сплошной электропроводящей прослойки в трещине, что повышает эффективность способа.It is advisable to use a fixing material containing particles with high electrical conductivity. This significantly reduces the flow rate of the metal salt solution during the formation of a continuous electrically conductive layer in the crack, which increases the efficiency of the method.

Целесообразно в качестве частиц с высокой электрической проводимостью использовать частицы из металла, входящего в состав соли подаваемого раствора. Это обеспечивает однородность электропроводящей прослойки, исключающую разность потенциалов на границах разнородных металлов, что также повышает эффективность способа из-за увеличения суммарной электрической проводимости прослойки.It is advisable to use particles of a metal that is part of the salt of the feed solution as particles with high electrical conductivity. This ensures uniformity of the electrically conductive layer, eliminating the potential difference at the boundaries of dissimilar metals, which also increases the efficiency of the method due to an increase in the total electrical conductivity of the layer.

Задача по второму варианту решается тем, что в способе разрыва горных пород, включающем создание через скважину трещины и подачу в нее закрепляющего материала в смеси с пластичным веществом, увеличение трещины до заданных размеров с границей разрыва, не выходящей за забой скважины, вытеснением из скважины в пласт смеси определенного объема, подачу в скважину трубы, герметизацию скважины на участке нахождения смеси в трещине, нагнетание в зазор между трубой и стенками скважины жидкости, с помощью которой вымывают из смеси пластичное вещество через зону между границами смеси и трещины и трубу, согласно предлагаемому техническому решению после вымывания из смеси пластичного вещества в трещину подают раствор соли металла, который с использованием химической реакции замещения осаждают на закрепляющий материал и поверхности трещины до образования сплошной электропроводящей прослойки, затем эту первую трещину электрически соединяют с приемопередающей системой, после этого бурят вторую скважину и через нее в плоскости первой трещины создают вторую, аналогичную первой, трещину, которую соединяют с приемопередающей системой.The problem according to the second option is solved in that in the method of fracturing rocks, which includes creating a crack through the well and supplying fixing material to it with a mixture of plastic substance, increasing the crack to a predetermined size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the well, displacing it from the well into formation layer of a mixture of a certain volume, supplying pipes to the well, sealing the well at the location of the mixture in the fracture, injecting fluid into the gap between the pipe and the walls of the well, with which plastic material is washed out of the mixture through the zone between the boundaries of the mixture and the crack and the pipe, according to the proposed technical solution, after washing out the plastic substance from the mixture, a metal salt solution is fed into the crack, which is deposited on the fixing material and the crack surface using a chemical substitution reaction until a continuous electrically conductive layer is formed, then this first the crack is electrically connected to the transceiver system, after which a second well is drilled and through it in the plane of the first crack create a second, similar to the first, three Inu, which is connected to the transceiver system.

Такое техническое решение позволяет использовать трещины с высокой электрической проводимостью, созданные в одной плоскости и электрически связанные с приемопередающей системой, в качестве антенны с двумя лепестками (развернутый конденсатор), обладающей сравнительно узкой диаграммой направленности и усиливающим эффектом в заданной полосе частот. Используя это свойство, добиваются селективного приема электромагнитной энергии, суть которого состоит в приеме сигналов с заданного направления и области, границы которой, обусловленные градиентом затухания радиоволн, регулируют значениями принимаемых частот и уровнем принимаемых сигналов. Это существенно расширяет возможности контроля состояния породного массива вблизи горных выработок, например, по характеру электромагнитной эмиссии, возникающей при дезинтеграции (расслоении) горных пород. В результате уже на стадии приема электромагнитной энергии повышается достоверность принимаемой информации за счет снижения влияния помех, обусловленных, например, энергетическими системами подземных предприятий. Все это повышает эффективность способа за счет формирования трещин с такими (указанными выше) свойствами, которых нельзя добиться использованием других известных решений.This technical solution allows the use of cracks with high electrical conductivity, created in the same plane and electrically connected to the transceiver system, as an antenna with two petals (expanded capacitor), which has a relatively narrow radiation pattern and an amplifying effect in a given frequency band. Using this property, selective reception of electromagnetic energy is achieved, the essence of which is the reception of signals from a given direction and region, the boundaries of which, due to the attenuation gradient of the radio waves, are controlled by the values of the received frequencies and the level of the received signals. This significantly expands the possibilities of monitoring the state of the rock mass near the mine workings, for example, by the nature of the electromagnetic emission arising from the disintegration (stratification) of rocks. As a result, even at the stage of receiving electromagnetic energy, the reliability of the received information is increased by reducing the influence of interference caused, for example, by the energy systems of underground enterprises. All this increases the efficiency of the method due to the formation of cracks with such (above) properties that cannot be achieved using other known solutions.

Целесообразно использовать закрепляющий материал, содержащий частицы с высокой электрической проводимостью. Это существенно снижает расход раствора соли металла при образовании сплошной электропроводящей прослойки в трещинах, что повышает эффективность способа.It is advisable to use a fixing material containing particles with high electrical conductivity. This significantly reduces the consumption of the metal salt solution during the formation of a continuous electrically conductive layer in the cracks, which increases the efficiency of the method.

Целесообразно первую и вторую трещины создавать одновременно. Это сокращает время создания двух трещин в одной плоскости и их подсоединение к приемопередающей системе.It is advisable to create the first and second cracks at the same time. This reduces the time to create two cracks in one plane and their connection to the transceiver system.

Задача по третьему варианту решается тем, что в способе разрыва горных пород, включающем создание через скважину трещины и подачу в нее закрепляющего материала в смеси с пластичным веществом, увеличение трещины до заданных размеров с границей разрыва, не выходящей за забой скважины, вытеснением из скважины в пласт смеси определенного объема, подачу в скважину трубы, герметизацию скважины на участке нахождения смеси в трещине, нагнетание в зазор между трубой и стенками скважины жидкости, с помощью которой вымывают из смеси пластичное вещество через зону между границами смеси и трещины и трубу, согласно предлагаемому техническому решению после вымывания из смеси пластичного вещества в трещину подают раствор соли металла, который с использованием химической реакции замещения осаждают на закрепляющий материал и поверхности трещины, первой, до образования сплошной электропроводящей прослойки, затем скважину углубляют и создают аналогичную первой вторую трещину таким образом, чтобы первая и вторая трещины находились в одной плоскости и не имели между собой электрического контакта, после этого первую и вторую трещины электрически соединяют с приемопередающей системой.The task according to the third option is solved in that in the method of fracturing rocks, which includes creating a crack through the well and supplying fixing material to it with a mixture of plastic substance, increasing the crack to a predetermined size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the well, displacing it from the well into formation layer of a mixture of a certain volume, supplying pipes to the well, sealing the well at the location of the mixture in the fracture, injecting fluid into the gap between the pipe and the walls of the well, with which plastic substance is washed out of the mixture through the zone between the boundaries of the mixture and the crack and the pipe, according to the proposed technical solution, after washing out the plastic substance from the mixture, a metal salt solution is fed into the crack, which, using a chemical substitution reaction, is deposited on the fixing material and on the surface of the crack, first, until a continuous electrically conductive layer is formed, then the well is deepened and a second crack similar to the first is created so that the first and second cracks are in the same plane and have no electric contact, then the first and second cracks are electrically connected to the transceiver system.

Такое техническое решение позволяет на большом расстоянии от поверхности, куда можно пробурить скважину, создавать в одной плоскости две трещины с высокой электрической проводимостью. Благодаря этому не требуется для создания двух указанных трещин бурить две отдельные скважины в одной плоскости и на заданном друг относительно друга расстоянии, выполнение чего для больших глубин экономически нецелесообразно, а технически в настоящее время не представляется возможным. Использование указанных трещин в качестве антенны из двух лепестков, развернутой на большой глубине, например на глубине шести-восьми километров, позволяет передавать радиоволны через породный массив практически на неограниченное расстояние. Обусловлено это тем, что на такой глубине породный массив в большинстве случаев состоит из гранитов и их аналогов, обладающих низкой электрической проводимостью и образующих диэлектрический слой между двумя электропроводящими поверхностями. Верхняя электропроводящая поверхность образована в основном растворами солей (океаны, соленые озера, минерализованные водоносные горизонты), а нижняя - магмой. В таких условиях радиоволны распространяются как по каналу их передачи с малым затуханием, высокой помехоустойчивостью и на большие расстояния. Таким образом, способ позволяет формировать трещины с заданными свойствами на глубине, обеспечивающей возможность создавать системы передачи электромагнитной энергии через толщу горных пород на большие расстояния, что повышает его эффективность.This technical solution allows you to create two cracks with high electrical conductivity in one plane at a large distance from the surface where you can drill a well. Due to this, it is not necessary to create two of these cracks to drill two separate wells in the same plane and at a predetermined distance relative to each other, which is not economically feasible for large depths, but is not technically feasible at present. The use of these cracks as an antenna of two petals, deployed at great depths, for example at a depth of six to eight kilometers, allows you to transmit radio waves through the rock mass practically unlimited distance. This is due to the fact that at such a depth the rock mass in most cases consists of granites and their analogues, which have low electrical conductivity and form a dielectric layer between two electrically conductive surfaces. The upper electrically conductive surface is formed mainly by salt solutions (oceans, salt lakes, mineralized aquifers), and the lower one is formed by magma. Under such conditions, radio waves propagate both through the transmission channel with low attenuation, high noise immunity, and over long distances. Thus, the method allows you to form cracks with desired properties at a depth that provides the ability to create systems for the transfer of electromagnetic energy through the thickness of rocks over long distances, which increases its effectiveness.

Сущность технического решения поясняется примерами конкретной реализации и чертежами фиг.1-5.The essence of the technical solution is illustrated by examples of specific implementations and drawings of figures 1-5.

На фиг.1 показана схема разрыва горных пород, продольный разрез; на фиг.2 - схема удаления пластичного вещества из созданной трещины; на фиг.3 - схема создания трещины с высокой электрической проводимостью и ее подключения к приемопередающей системе (первый вариант), продольный разрез; на фиг.4 - схема создания в одной плоскости двух трещин с высокой электрической проводимостью через две отдельные скважины и их подключения к приемопередающей системе (второй вариант), продольный разрез; на фиг.5 - схема создания в одной плоскости двух трещин с высокой электрической проводимостью через одну скважину и их подключения к приемопередающей системе (третий вариант), продольный разрез. Стрелками на фиг.2 показано направление движения жидкости между границами смеси и трещины.Figure 1 shows a diagram of the fracture of rocks, a longitudinal section; figure 2 - diagram of the removal of plastic substances from the created cracks; figure 3 is a diagram of the creation of cracks with high electrical conductivity and its connection to the transceiver system (first option), a longitudinal section; figure 4 - diagram of the creation in one plane of two cracks with high electrical conductivity through two separate wells and their connection to the transceiver system (second option), a longitudinal section; figure 5 - diagram of the creation in the same plane of two cracks with high electrical conductivity through one well and their connection to the transceiver system (third option), a longitudinal section. The arrows in figure 2 shows the direction of fluid movement between the boundaries of the mixture and cracks.

В способе по первому варианту в массиве горных пород 1 (фиг.1) бурят скважину 2, нижнюю часть которой заполняют сыпучим материалом 3 (например, песком, гравием), а верхнюю часть - смесью 4 закрепляющего материала, содержащего частицы с высокой электрической проводимостью, и пластичного вещества. С помощью плунжера 5 смесь 4 вытесняют из скважины 2, от чего возникает и развивается трещина 6. На границе трещины 6 образуется свободная от смеси 4 зона 7 (далее зона 7). После создания трещины 6 заданных размеров с границей разрыва, не выходящей за забой скважины 2, в скважину 2 (фиг.2) подают трубу 8 (колонну труб) с герметизатором 9 на конце до упора в сыпучий материал 3. С помощью насоса 10 между трубой 8 и стенками скважины 2 нагнетают жидкость (не обозначена), которая поступает в зону 7 (между границами смеси 4 и трещины 6). Эта жидкость по зоне 7 поступает в нижнюю часть скважины 2 и вымывает из нее сыпучий материал 3, который через трубу 8 поступает в отстойник 11. Затем жидкость по указанным на фиг.2 стрелкам обтекает смесь 4 по внешней границе и вымывает из нее пластичное вещество. Жидкость с взвешенными в ней частицами пластичного вещества (суспензия) по трубе 8 поступает в отстойник 11. В отстойнике 11 нерастворимая в жидкости часть 12 пластичного вещества оседает на дно, а его растворимая часть 13 по трубе 14 перетекает в бак 15, из которого ее насосом 10 закачивают в сформированную трещину 6. Закачку жидкости насосом 10 осуществляют до полного извлечения пластичного вещества из сформированной трещины 6. Затем демонтируют промывочное оборудование. После этого в трещину 6 (фиг.3) подают раствор соли металла, который с использованием химической реакции замещения осаждают на закрепляющий материал и поверхности трещины 6 до образования сплошной электропроводящей прослойки 16 (далее - прослойка 16), от чего трещина 6 приобретает высокую электрическую проводимость. При этом используют в закрепляющем материале смеси 4 частицы с высокой электрической проводимостью из металла, входящего в состав соли подаваемого раствора. Трещину 6 электрически соединяют с приемопередающей системой 17 (далее - система 17) следующим образом. В прослойку 16 вводят электрод 18, подсоединенный к одному концу центральной жилы коаксиального кабеля 19 (далее - кабель 19). Второй конец кабеля 19 соединяют с системой 17.In the method according to the first embodiment, a well 2 is drilled in the rock mass 1 (Fig. 1), the lower part of which is filled with bulk material 3 (for example, sand, gravel), and the upper part - with a mixture 4 of fixing material containing particles with high electrical conductivity, and plastic substance. Using plunger 5, mixture 4 is forced out of well 2, from which crack 6 develops and develops. At the boundary of crack 6, zone 7 free from mixture 4 is formed (hereinafter referred to as zone 7). After creating a crack 6 of a given size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the borehole 2, a pipe 8 (pipe string) with a sealant 9 at the end against the stop in bulk material 3 is fed into the borehole 2 (Fig. 2) using a pump 10 between the pipe 8 and the walls of the well 2 inject liquid (not indicated), which enters zone 7 (between the boundaries of the mixture 4 and crack 6). This liquid in zone 7 enters the lower part of the well 2 and flushes loose bulk material 3 from it, which enters the sump 11 through the pipe 8. Then, the liquid flows around the mixture 4 along the outer boundary as indicated in FIG. 2 and flushes the plastic substance out of it. A liquid with particles of a plastic substance suspended in it (suspension) flows through a pipe 8 into a sump 11. In a sump 11, a liquid-insoluble part 12 of a plastic substance settles to the bottom, and its soluble part 13 flows through a pipe 14 into a tank 15, from which it is pumped 10 is pumped into the formed crack 6. Liquid is pumped by the pump 10 until the plastic substance is completely removed from the formed crack 6. Then, the washing equipment is dismantled. After that, a metal salt solution is fed into the crack 6 (Fig. 3), which is deposited on the fixing material and the surface of the crack 6 using a substitution chemical reaction until a continuous conductive layer 16 (hereinafter, layer 16) is formed, from which the crack 6 acquires high electrical conductivity . In this case, 4 particles with high electrical conductivity from the metal that is part of the salt of the supplied solution are used in the fixing material of the mixture. The crack 6 is electrically connected to the transceiver system 17 (hereinafter, the system 17) as follows. An electrode 18 is inserted into the interlayer 16, which is connected to one end of the central core of the coaxial cable 19 (hereinafter, cable 19). The second end of the cable 19 is connected to the system 17.

В способе по второму варианту в массиве горных пород 1 (фиг.1) бурят скважину 2, нижнюю часть которой заполняют сыпучим материалом 3 (например, песком, гравием), а верхнюю часть - смесью 4 закрепляющего материала, содержащего частицы с высокой электрической проводимостью, и пластичного вещества. С помощью плунжера 5 смесь 4 вытесняют из скважины 2, от чего возникает и развивается трещина 6. На границе трещины 6 образуется свободная от смеси 4 зона 7 (далее зона 7). После создания трещины 6 заданных размеров с границей разрыва, не выходящей за забой скважины 2, в скважину 2 (фиг.2) подают трубу 8 (колонну труб) с герметизатором 9 на конце до упора в сыпучий материал 3. С помощью насоса 10 между трубой 8 и стенками скважины 2 нагнетают жидкость (не обозначена), которая поступает в зону 7 (между границами смеси 4 и трещины 6). Эта жидкость по зоне 7 поступает в нижнюю часть скважины 2 и вымывает из нее сыпучий материал 3, который через трубу 8 поступает в отстойник 11. Затем жидкость по указанным на фиг.2 стрелкам обтекает смесь 4 по внешней границе и вымывает из нее пластичное вещество. Жидкость с взвешенными в ней частицами пластичного вещества (суспензия) по трубе 8 поступает в отстойник 11. В отстойнике 11 нерастворимая в жидкости часть 12 пластичного вещества оседает на дно, а его растворимая часть 13 по трубе 14 перетекает в бак 15, из которого ее насосом 10 закачивают в сформированную трещину 6. Закачку жидкости насосом 10 осуществляют до полного извлечения пластичного вещества из сформированной трещины 6. Затем демонтируют промывочное оборудование. После этого в трещину 6 (фиг.3) подают раствор соли металла, который с использованием химической реакции замещения осаждают на закрепляющий материал и поверхности трещины 6 до образования сплошной электропроводящей прослойки 16 (далее - прослойка 16), от чего трещина 6 приобретает высокую электрическую проводимость. При этом используют в закрепляющем материале смеси 4 частицы с высокой электрической проводимостью из металла, входящего в состав соли подаваемого раствора. Трещину 6 электрически соединяют с системой 17 следующим образом. В прослойку 16 вводят электрод 18, подсоединенный к одному концу центральной жилы коаксиального кабеля 19 (далее - кабель 19). Второй конец кабеля 19 соединяют с системой 17. После этого бурят вторую скважину 20 (фиг.4), через которую формируют аналогичную трещине 6, первой, вторую трещину 21 таким образом, чтобы обе трещины находились в одной плоскости. Затем трещину 21 электрически соединяют с системой 17 посредством введенного в нее (или прослойку 16) электрода 18 и кабеля 19.In the method according to the second embodiment, a well 2 is drilled in the rock mass 1 (Fig. 1), the lower part of which is filled with bulk material 3 (for example, sand, gravel), and the upper part - with a mixture 4 of fixing material containing particles with high electrical conductivity, and plastic substance. Using plunger 5, mixture 4 is forced out of well 2, from which crack 6 develops and develops. At the boundary of crack 6, zone 7 free from mixture 4 is formed (hereinafter referred to as zone 7). After creating a crack 6 of a given size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the borehole 2, a pipe 8 (pipe string) with a sealant 9 at the end against the stop in bulk material 3 is fed into the borehole 2 (Fig. 2) using a pump 10 between the pipe 8 and the walls of the well 2 inject liquid (not indicated), which enters zone 7 (between the boundaries of the mixture 4 and crack 6). This liquid in zone 7 enters the lower part of the well 2 and flushes loose bulk material 3 from it, which enters the sump 11 through the pipe 8. Then, the liquid flows around the mixture 4 along the outer boundary as indicated in FIG. 2 and flushes the plastic substance out of it. A liquid with particles of a plastic substance suspended in it (suspension) flows through a pipe 8 into a sump 11. In a sump 11, a liquid-insoluble part 12 of a plastic substance settles to the bottom, and its soluble part 13 flows through a pipe 14 into a tank 15, from which it is pumped 10 is pumped into the formed crack 6. Liquid is pumped by the pump 10 until the plastic substance is completely removed from the formed crack 6. Then, the washing equipment is dismantled. After that, a metal salt solution is fed into the crack 6 (Fig. 3), which is deposited on the fixing material and the surface of the crack 6 using a substitution chemical reaction until a continuous conductive layer 16 (hereinafter, layer 16) is formed, from which the crack 6 acquires high electrical conductivity . In this case, 4 particles with high electrical conductivity from the metal that is part of the salt of the supplied solution are used in the fixing material of the mixture. The crack 6 is electrically connected to the system 17 as follows. An electrode 18 is inserted into the interlayer 16, which is connected to one end of the central core of the coaxial cable 19 (hereinafter, cable 19). The second end of the cable 19 is connected to the system 17. After this, a second well 20 (Fig. 4) is drilled through which a similar crack 6 is formed, the first, second crack 21 so that both cracks are in the same plane. Then, the crack 21 is electrically connected to the system 17 by means of an electrode 18 and a cable 19 inserted into it (or the interlayer 16).

В способе по третьему варианту в массиве горных пород 1 (фиг.1) бурят скважину 2, нижнюю часть которой заполняют сыпучим материалом 3 (например, песком, гравием), а верхнюю часть - смесью 4 закрепляющего материала, содержащего частицы с высокой электрической проводимостью, и пластичного вещества. С помощью плунжера 5 смесь 4 вытесняют из скважины 2, от чего возникает и развивается трещина 6. На границе трещины 6 образуется свободная от смеси 4 зона 7 (далее зона 7). После создания трещины 6 заданных размеров с границей разрыва, не выходящей за забой скважины 2, в скважину 2 (фиг.2) подают трубу 8 (колонну труб) с герметизатором 9 на конце до упора в сыпучий материал 3. С помощью насоса 10 между трубой 8 и стенками скважины 2 нагнетают жидкость (не обозначена), которая поступает в зону 7 (между границами смеси 4 и трещины 6). Эта жидкость по зоне 7 поступает в нижнюю часть скважины 2 и вымывает из нее сыпучий материал 3, который через трубу 8 поступает в отстойник 11. Затем жидкость по указанным на фиг.2 стрелкам обтекает смесь 4 по внешней границе и вымывает из нее пластичное вещество. Жидкость с взвешенными в ней частицами пластичного вещества (суспензия) по трубе 8 поступает в отстойник 11. В отстойнике 11 нерастворимая в жидкости часть 12 пластичного вещества оседает на дно, а его растворимая часть 13 по трубе 14 перетекает в бак 15, из которого ее насосом 10 закачивают в сформированную трещину 6. Закачку жидкости насосом 10 осуществляют до полного извлечения пластичного вещества из сформированной трещины 6. Затем демонтируют промывочное оборудование. После этого в трещину 6 (фиг.3) подают раствор соли металла, который с использованием химической реакции замещения осаждают на закрепляющий материал и поверхности трещины 6 до образования сплошной электропроводящей прослойки 16 (далее - прослойка 16), от чего трещина 6 приобретает высокую электрическую проводимость. При этом используют в закрепляющем материале смеси 4 частицы с высокой электрической проводимостью из металла, входящего в состав соли подаваемого раствора. После этого скважину 2 углубляют (фиг.4) и создают аналогичную трещине 6, первой, вторую трещину 21 таким образом, чтобы обе трещины находились в одной плоскости и не имели между собой электрического контакта. Затем трещину 6 и трещину 21 (или находящиеся в них прослойки 16) электрически соединяют с системой 17 посредством введенных в них через скважину 2 электродов 18 и кабелей 19.In the method according to the third embodiment, a well 2 is drilled in the rock mass 1 (Fig. 1), the lower part of which is filled with bulk material 3 (for example, sand, gravel), and the upper part - with a mixture 4 of fixing material containing particles with high electrical conductivity, and plastic substance. Using plunger 5, mixture 4 is forced out of well 2, from which crack 6 develops and develops. At the boundary of crack 6, zone 7 free from mixture 4 is formed (hereinafter referred to as zone 7). After creating a crack 6 of a given size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the borehole 2, a pipe 8 (pipe string) with a sealant 9 at the end against the stop in bulk material 3 is fed into the borehole 2 (Fig. 2) using a pump 10 between the pipe 8 and the walls of the well 2 inject liquid (not indicated), which enters zone 7 (between the boundaries of the mixture 4 and crack 6). This liquid in zone 7 enters the lower part of the well 2 and flushes loose bulk material 3 from it, which enters the sump 11 through the pipe 8. Then, the liquid flows around the mixture 4 along the outer boundary as indicated in FIG. 2 and flushes the plastic substance out of it. A liquid with particles of a plastic substance suspended in it (suspension) flows through a pipe 8 into a sump 11. In a sump 11, a liquid-insoluble part 12 of a plastic substance settles to the bottom, and its soluble part 13 flows through a pipe 14 into a tank 15, from which it is pumped 10 is pumped into the formed crack 6. Liquid is pumped by the pump 10 until the plastic substance is completely removed from the formed crack 6. Then, the washing equipment is dismantled. After that, a metal salt solution is fed into the crack 6 (Fig. 3), which is deposited on the fixing material and the surface of the crack 6 using a substitution chemical reaction until a continuous conductive layer 16 (hereinafter, layer 16) is formed, from which the crack 6 acquires high electrical conductivity . In this case, 4 particles with high electrical conductivity from the metal that is part of the salt of the supplied solution are used in the fixing material of the mixture. After that, the well 2 is deepened (Fig. 4) and a similar crack 6, the first, second crack 21 is created so that both cracks are in the same plane and have no electrical contact with each other. Then, the crack 6 and the crack 21 (or the interlayers 16 located therein) are electrically connected to the system 17 by means of 2 electrodes 18 and cables 19 introduced into them through the well 2.

Отметим, что в примерах конкретной реализации приведены наиболее простые варианты, достаточные лишь для понимания сути предлагаемого способа. В действительности они могут быть измененными. Приведем несколько примеров. При наличии в скважине 2 (фиг.3) обсадной трубы 22 (далее - труба 22) ее можно использовать вместо экранирующей оплетки кабеля 19. В этом случае трубу 22 электрически соединяют с корпусом системы 17 проводом 23. При этом трещину 6 подключают к системе не кабелем 19, а обычным одножильным проводом (на фиг.3 не показано), что удешевляет реализацию способа. Для надежной изоляции электрически напрямую не связанных элементов (трещин 6 и 21, обсадной трубы 22) отдельные участки скважины 2 заполняют диэлектрическим материалом 24, например эпоксидной смолой. Подключение трещин 6 и 21, сформированных через одну скважину 2 (фиг.5), к системе 17 в отдельных случаях можно осуществлять одним коаксиальным кабелем (на фиг.5 не показано). Для этого его центральную жилу подсоединяют к трещине 21, а оплетку - к трещине 6.Note that in the examples of a specific implementation, the simplest options are given, sufficient only to understand the essence of the proposed method. In fact, they can be changed. Here are some examples. If there is a casing 22 in the well 2 (Fig. 3) (hereinafter referred to as the pipe 22), it can be used instead of the shielding braid of the cable 19. In this case, the pipe 22 is electrically connected to the system body 17 by a wire 23. In this case, the crack 6 is not connected to the system cable 19, and conventional single-core wire (not shown in figure 3), which reduces the cost of implementing the method. For reliable insulation of electrically not directly connected elements (cracks 6 and 21, casing 22), individual sections of the well 2 are filled with dielectric material 24, for example, epoxy resin. The connection of cracks 6 and 21 formed through one well 2 (Fig. 5) to the system 17 in some cases can be accomplished with one coaxial cable (not shown in Fig. 5). To do this, its central core is connected to the crack 21, and the braid to the crack 6.

Способ направлен на техническую реализацию идеи расширения области использования формируемых трещин, которым искусственно придают нужные свойства, в решениях различных задач горного производства. В настоящем техническом решении формируемые трещины наделяют свойством высокой электрической проводимости. Такое свойство трещин позволяет использовать их не только для передачи и приема радиосигналов, как это представлено в примерах конкретной реализации, но и при решении других задач. Например, их можно использовать для заземления высоких металлических конструкций (опор линий электропередач, мостов, башен), защиты от воздействия мощных электромагнитных источников в подземных условиях, создания подземных высокочастотных нагревателей при переводе некоторых ископаемых, например битумной нефти, серы, из твердой фазы в жидкую и т.д.The method is aimed at the technical implementation of the idea of expanding the field of use of formed cracks, which artificially give the necessary properties, in solving various problems of mining. In the present technical solution, the formed cracks are endowed with the property of high electrical conductivity. This property of cracks allows you to use them not only for the transmission and reception of radio signals, as shown in the examples of specific implementation, but also in solving other problems. For example, they can be used to ground high metal structures (pylons of power lines, bridges, towers), to protect against the effects of powerful electromagnetic sources in underground conditions, to create underground high-frequency heaters when converting certain minerals, such as bitumen oil, sulfur, from solid to liquid etc.

В качестве закрепляющего материала можно использовать, например, мраморную крошку. Соль металлов выбирают, исходя из требований к ее растворимости, например, в воде и экономической целесообразности решаемой задачи. Отметим, что высокая электрическая проводимость трещины, удовлетворяющая требования при решении практически любых задач, связанных с передачей и приемом электромагнитной энергии в породных массивах, достигается при использовании в качестве соли металла нитрата серебра (AgNO₃).As the fixing material, for example, marble chips can be used. The metal salt is selected based on the requirements for its solubility, for example, in water and the economic feasibility of the problem being solved. It should be noted that the high electrical conductivity of the crack, which satisfies the requirements when solving almost any problems associated with the transmission and reception of electromagnetic energy in rock masses, is achieved when silver nitrate (AgNO ₃ ) is used as a metal salt.

Claims

1. A method of fracturing rocks, including creating a fracture through the well and supplying fixing material to it with a mixture of plastic substance, expanding the crack to a predetermined size with a fracture boundary not extending beyond the bottom of the well, displacing a certain volume of mixture from the well into the formation, feeding the well of the pipe, sealing the well at the location of the mixture in the fracture, injecting fluid into the gap between the pipe and the walls of the well, with which plastic substance is washed out of the mixture through the zone between the boundaries of the mixture and the cracks and a pipe, characterized in that after elution of a mixture of plastic material is fed into the fracture of the metal salt solution, which is using a chemical substitution reaction on the fixing material is deposited and the surface cracks to form a continuous conductive layer, and then a crack is electrically connected with the transceiver system.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fixing material contains particles with high electrical conductivity.

3. The method according to claim 2, characterized in that as particles with high electrical conductivity use particles of metal, which is part of the salt of the supplied solution.

4. A method of fracturing rocks, including creating a crack through the borehole and feeding fixing material into it with a mixture of plastic substance, expanding the crack to a predetermined size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the borehole, displacing a certain volume of mixture from the borehole into the formation, feeding the well of the pipe, sealing the well at the location of the mixture in the fracture, injecting fluid into the gap between the pipe and the walls of the well, with which plastic substance is washed out of the mixture through the zone between the boundaries of the mixture and the cracks and a pipe, characterized in that after washing out the plastic substance from the mixture, a metal salt solution is fed into the crack, which is deposited using a substitution chemical reaction onto the fixing material and the crack surfaces until a continuous electrically conductive layer is formed, then this first crack is electrically connected to the transceiver system, after This is drilled a second well and through it in the plane of the first crack create a second, similar to the first, crack, which is connected to the transceiver system.

5. The method according to claim 4, characterized in that the fixing material contains particles with high electrical conductivity.

6. The method according to claim 5, characterized in that as particles with high electrical conductivity use particles of metal, which is part of the salt of the supplied solution.

7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the first and second cracks are created simultaneously.

8. A method of fracturing rocks, including creating a crack through the well and feeding fixing material into it with a mixture of plastic substance, increasing the crack to a predetermined size with a fracture boundary that does not extend beyond the bottom of the well, displacing a certain volume of mixture from the well into the formation, feeding the well of the pipe, sealing the well at the location of the mixture in the fracture, injecting fluid into the gap between the pipe and the walls of the well, with which plastic substance is washed out of the mixture through the zone between the boundaries of the mixture and the cracks and a pipe, characterized in that after washing out the plastic substance from the mixture, a metal salt solution is fed into the crack, which is deposited using the substitution chemical reaction onto the fixing material and the crack surfaces, first, until a continuous electrically conductive layer is formed, then the well is deepened and a second similar to the first is created crack in such a way that the first and second cracks are in the same plane and have no electrical contact with each other, after which the first and second cracks are electrically connected transceiver system.

9. The method according to claim 8, characterized in that the fixing material contains particles with high electrical conductivity.

10. The method according to claim 9, characterized in that the particles of high electrical conductivity use particles of metal, which is part of the salt of the supplied solution.