SU1138506A1

SU1138506A1 - Способ замораживани горных пород

Info

Publication number: SU1138506A1
Application number: SU833566384A
Authority: SU
Inventors: Николай Трофимович Фатеев; Виктор Федорович Карякин; Анатолий Васильевич Топорков
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1985-02-07

Abstract

СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение скважин, создание из скважин зоны гидроразрыва с отличными от окружающих пород теплофизическими свойствами, оборудование скважин замораживающими колонками , формирование ледопородного ограждени путем подачи в колонки хладоносител , отличающийс тем, что, с целью обеспечени независимой деформации ледопородного ограждени от массива вмещающих пород в услови х движущегос потока грунтовых вод и снижени расходов на проходку выработки, скважины дл образовани зоны гидроразрыва размещают вокруг кольца скважин дл замораживани пород с внещней его стороны и нагнетают в трещины гидроразрыва малотеплопроводный быстротвердеющий гидроизол ционный материал .

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано при проходке горизонтальных и вертикальных выработок с применением искусственного замораживани горных пород, а также при строительстве подземных сооружений, например хранили.щ сжиженного газа. Известен способ замораживани пород в услови х движущегос потока подземных вод, предусматривающий замену фильтрующих пород нефильтрующим гомогенным материалом с больщой теплопроводностью в зоне замораживающих скважин 1. Недостатком этого способа вл етс трудность обеспечени сплощности водонепроницаемого экрана при инъектировании нефильтрующего материала в породы через замораживающие скважины. Наиболее близким к изобретению вл етс способ замораживани горных пород, включающий сооружение скважин, создание из скважин зоны гидроразрыва с отличными от окружающих пород теплофизическими свойствами, оборудование скважин замораживающими колонками, формирование ледопородного ограждени путем подачи в колонки хладоносител 2. Недостатком известного способа вл етс развитие в ледопородном ограждении больших напр жений морозного-пучени и отсутствие тепло- и гидроизол ции от подземных вод. Цель изобретени - обеспечение независимой деформации ледопородного ограждени от массива вмещающих пород в услови х движущегос потока грунтовых вод и снижение расходов на проходку выработки. Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу замораживани горных пород , включающему бурение скважин, создание из скважин зоны гидроразрыва с отличными от окружающих пород теплофизическими свойствами, оборудование скважин замораживающими колонками, формирование ледопородного ограждени путем подачи в колонки хладоносител , скважины дл образовани зоны гидроразрыва размещают вокруг кольца скважин дл замораживани пород с внешней его стороны и нагнетают в трещины гидроразрыва малотеплопроводный быстротвердеющий гидроизол ционный материал, -3 показаны фазы выполнеНа фиг. 1-3 показаны фазы выполнени операций по осуществлению предлагаемого способа замораживани горных пород в услови х движущегос потока грунтовых вод. Способ осуществл ют следующим образом . В горных породах за контуром будущей подземной выработки 1 по окружности диаметром Dn на диаметрально противоположных сторонах бур т несколько скважин 2 в зависимости от диаметра будущей выработки , например четыре скважины (фиг. 1)), и нагнетают твердеющий фильтрующий раствор (не показано) в объеме закреплени скважин 2, после его закреплени разбуривают скважины 3 меньщим диаметром и вдоль скважин 3 нарезают по две диаметрально противоположные вертикальные засечки 4, ориентированные по линии гидроизол ции 5 (при четырех скважинах под углом 90° к засечкам других скважин) и повторно под давлением нагнетают твердеющий раствор, после отверждени которого в трещинах гидроразрыва образуетс гидроизол ционный экран 6 (фиг. 2) вокруг будущей выработки 1. Затем пробуривают замораживающие скважины 7, оборудуют их замораживающими колонками (не показано) и, подава в них хладоноситель, формируют ледопородные цилиндры 8 вокруг скважин 7, которые , смыка сь, образуют замороженный массив пород 9 (фиг. 3). Пример. Рассмотрим предлагаемый сгтособ замораживани горных пород дл проходки шахтного ствола м в обводненных породах в услови х движущегос потока подземных вод. Замораживанию подлежат пески, суглинки и глины. Глубина замораживани 25 м. С учетом крепи - железобетон толщиною 0,4 м - диаметр окружности размещени замораживающих скважин принимаетс ,5 м. Расчетна толщина стены ледопородного ограждени м, число замораживающих И И Н X 4 v-i Dcj/t nn t. Диаметр замораживающих скважин принимаетс из расчета размещени замораживающих колонок диаметром 124 мм. Колонки снабжаютс питающими трубами диаметром 45 мм. В качестве хладоносител принимаетс хлористый кальций, циркулирующий при -30°С по рассольной системе, подключенной к холодильной станции типа АО- 1200П на 3 компрессора (не показано). Дл исключени вли ни движущегос водного потока вокруг будущего ледопородного ограждени создаетс противофильтрационна завеса. По окружности диаметром Dn на диаметрально противоположных сторонах пробуривают 4 инъекционных скважины D 100-150 мм. Диаметр окружности D. размещени инъекционных скважин с исключени вли ни ледопородного ограждени (цилиндра) составл ет , где Оз - диаметр окружности размещени центров замораживающих скважин; величина прироста толщины ледопородного ограждени (цилиндра) вокруг замораживающей скважины . (.f 0,15E)D2 Do+E+m,

где m - допустимое отклонение замораживающей скважины от заданного направлени (1 -1,5%).

Дл данного случа

1+0,25+2-4-0,,9 м.

Принимаем м

В скважины через инъектор нагнетают закрепл ющий раствор под давлением 0,05- 0,08 МПа, после его закреплени их разбуривают повторно и на внутренней поверхности скважины штангой, оснащенной зубком , нарезают диаметрально противоположные вертикальные засечки таким образом, чтобы направление их было под углом 90° к засечкам других скважин. И поочередно нагнетают в каждую скважину быстротвердеющий раствор, обладающий малотеплопроводными свойствами, например, на основе карбамидных смол, полиуретановый, пенопластовый и другие, осуществл гидроразрыв и заполнение трещины твердеющим материалом . После отверждени раствора образуетс противофильтрационна завеса, обеспечивающа защиту формируемого затем ледопородного ограждени от вли ни движущегос потока подземных вод.

Затем вокруг будущей выработки бур т замораживающие скважины и оборудуют их замораживающими колонками, в которые через рассольную сеть .подают хладоноситель,

при этом образуетс замкнутое ледопородное ограждение (цилиндр). После этого сооружаетс щахтный ствол.

Использование предлагаемого способа в услови х движущегос потока подземных

вод позвол ет сократить врем смыкани ледопородных цилиндров при замораживании горных пород в 1,6 раза, так как вокруг контура будущей выработки роздаетс двойное ограждение - наружное в виде противофильтрационной завесы и внутреннее в виде ледопородного массива, обладающего несущей способностью.

Claims

СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий бурение скважин, создание из скважин зоны гидроразрыва с отличными от окружающих пород теплофизическими свойствами, оборудование скважин замораживающими колонками, формирование ледопородного ограждения путем подачи в колонки хладоносителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимой деформации ледопородного ограждения от массива вмещающих пород в условиях движущегося потока грунтовых вод и снижения расходов на проходку выработки, скважины для образования зоны гидроразрыва размещают вокруг кольца скважин для замораживания пород с внешней его стороны и нагнетают в трещины гидроразрыва малотеплопроводный быстротвердеющий гидроизоляционный материал. *

Фиг.1