SU1346810A1 - Способ тампонажа горных выработок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и м.б. использовано при строительстве капитальных горных выработок (ГВ). Цель - повьшение эффективности и качества водоподавлени  и предотвращение выходов тампонажного раствора в ГВ. Определ ют величину зоны 3 вли ни  горно-проходческих работ (ГПР). Тампонажные скважины 1 бур тс  за пределы зоны 3 вли ни  ГПР. Нагнетанием в скважины тампонажного раствора формируют изол ционные завесы 4, последовательно увеличива  реологические и прочностные х-ки тампонажного раствора до пределов его прокачиваемости. Радиус R. вли ни  ГПР определ ют из соотноше- ни  Rg bv, sin fii - V/ff , где hp - рассто ние от усть  скважины до интервала нагнетани , м , ti - угол наклона скважины, град , V - объем закачанного раствора, , М - мощность водоносного интервала, Mj m - тре щинна  пустотность, м. Совокупность сформированных изол ционных завес в необходимом количестве тампонажных скважин образует общую водонепроницаемую тампонажную завесу вокруг ГВ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл со 4; О5 00

Description

113

Изобретение относитс  к горному делу .и может быть использовано при строительстве капитальных горных выработок .

Цель изобретени  - повышение эффективности и качества водотюдавле- ни  и предотвращение выходов тампонажного раствора в горную выработку.

На фиг. 1 представлена обща  схема формировани  изол ционной завесы за пределами зоны вли ни  горно-проходческих работ вокруг шахтного ство ла5 на фиг. 2 схема внедрени  изол ционной завесы Б зону вли ни  гор- но-проходческих работ,

На фиг, 1 и 2 обозначены тампонаж йа  скважина 1, вертикальна  горна  выработка 2, зона 3 вли ни  горнопроходческих работ, изол ционна  завеса 4j место 5 установки пакерующег устройства, канал 6 выхода тампонажного раствора5 требуемый профиль 7 изол ционной завесы.

Способ осуществл етс  в следующей последовательности.

Определ ют величину зоны вли ни  горно-проходческих работ. Тампонаж- на  скважина 1 буритс  за пределы зоны 3 вли ни  горно-проходческих работ , образовавшейс  после проведени  вертикальной горной выработки 2, Устанавлива  пакерую щее устройство, нагнетанием тампонажного раствора формируют изол ционную завесу 4 (фиг. 1).

Совокупность сформированных изол ционных завес в необходимом количестве тампонажных скважин образует общую водонепроницаемую тампонажную завесу вокруг горной выработки, котора  расположена за пределами зоны вли ни  горно-проходческих работ. Если место 5 установки пакерующего устройства определено неправильно и изол ционна  завеса 4 внедр етс  в зону 3 вли ни  горно-проходческих работ с образованием канала 6 выхода тампонажного раствора,, необходимо произвести перестановку пакерующего устройства дл  обеспечени  формировани  изол ционной завесы требуемого профил  7.

Первоначально устанавливают необходимую мощность изол ционной завесы BOKpfyr горной выработки 2 из услови  обеспечивани  устойчивости тампонажного раствора в трещинах против выдавливани  его в выработку гидростаО2

тическим напором подземных вод по

уравнению

к 4,

(1)

где S - величина раскрыти  водоносных трещин, Mj

R, - давление на контуре распространени  тампонажного раствора , МПа,

- динамическое напр жение сдвига тампонажного раствора, Ша. В соответствии с полученной величиной R подбирают оптимальный дл  конкретных гидрогеологических условий состав тампонажного раствора, прочностные параметры которого обеспечивают возможность формировани  завесы 4 требуемой мощности при выбранной схеме расположени  тампонажных скважин 1. Необходимое количество и глубину таких скважин и их пространственную ориентацию определ ют графоаналитическим методом из услови  надежного смыкани  единичных завес за контуром зоны 3 вли ни  горнопроходческих работ (фиг. 1),

,Устанавлива  по имеющейс  горногеологической информации проходки ствола ориентировочные размеры зоны вли ни  горно-проходческих работ в горизонтальной плоскости, выбирают необходимое рассто ние от усть  скважины до места 5 установки паке- рующего устройства (фиг. 1).

Допустимое давление нагнетани  тампонажного раствора определ ют из выражени 

РН (Р Ртр+АРпл Рт-Рг)

(2)

5

0

5

лР

гр

дР

ПА

л Р..

где Р - пластовое давление, МБа потери давлени  в колонне бурильных труб, МПа; потери давлени  в трещинах горных пород, MllaJ потери давлени  в манифольд- ной линии, MITaJ гидростатическое давление столба тампонажного раствора , МПа

коэффициент гидравлических сопротивлений в запорной арматуре .

Т Формирование изол ционной завесы начинают через скважину 1, ..вскрывшую максимальный водоприток, при этом

313

след т за процессом распространени  тампонажного раствора с целью точного определени  -развити  зоны вли ни  горно-проходческих работ.

Если происходит вьгход тампонажного раствора в горную выработку или создаетс  дополнительна  нагрузка на посто нную крепь до достижени  необходимого объема нагнетани  в скважинуS, это означает, что формируема  изол ционна  завеса 4 внедр етс  в зону 3 вли ни  горно-проходческих работ. В зтом случае необходимо скорректировать место установки паке- рующего устройства в скважине с учетом истинной мощности нарушенной зоны вокруг горной выработки, величину которой определ ют из соотношени 

R h.sin..j

где h - рассто ние от усть  скважи- п

ны до интервала нагнетани ,

м;

«6 - угол наклона скважины, град; V - объем закачанного раствора;

мМ

М - мощность водоносного интервала , м ,

трещинна  пустотность, м. Дл  предотвращени  потерь изол ционного материала при его выходе в ствол поступают следующим образом. В момент выхода за счет изменени  количественного соотношени  компонентов тампонажного раствора резко измен ют его реологические и прочностные характеристики до величин, обеспечивающих его устойчивость к выдавливанию из образовавшегос  канала 6 выхода под воздействием гидростатического напора подземных вод. При этом режим доставки тампонажного раствора с измененными параметрами в канал выхода задают в соответствии с кинетикой его структурообразо- вани  6

Это позвол ет, во-первых, исключить потери ранее инъектированного изол ционного материала через не- уплоткенные стыки крепи5 во-вторьт, позвол ет использовать тампонажную скважину 1, соединившуюс  с каналом выхода дл  дальнейшего формировани  требуемого профил  7 изол ционной завесы 4,и наконец, обеспечивает возможность эффективно реагировать на любую горно-техническую ситуацию

468

,

„ .

20

25

30

g 40 45

10

в процессе ,тампонажных работ без усложнени  их технологии.

После постановки тампонажной завесы в водоносном интервале под ее защитой производ т укрепительнзпо во- доизл цию зоны вли ни  горно проходческих работ с целью разобщени  вскрытых вьфаботкой горных пород и усилени  несущей способности посто нной крепи. При этом используют там- понажный раствор повьш1енной прочнос- ты (без изменени  типа компонентов , как бьшо описано). В этом случае достигают смыкани  тампонажной завесы с посто нной крепью выработки , а образовавша с  структура имеет трехслойную конструкцию с нарастающей прочностью слоев, что позвол ет крепи эффективно воспринимать какие-либо про влени  горного давлени .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1 с Способ тампонажа горных выработок , включающий бурение скважин, нагнетание в них тампонажного раствора и создание изол ционной завесы, о т- л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  эффективности и качества водоподавлени  и предотвращени  выходов тампонажного раствора в горную выработку, определ ют величи- - ну зоны вли ни  горно-проходческих работ, создание изол ционной завесы производ т за зоной вли ни  горнопроходческих работ, последовательно увеличива  при этом реологические и прочностные характеристики тампонажного раствора до пределов его прока- чиваемости.
2. 2.- Способ по п 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем что радиус вли ни  Rg горно-проходческих работ определ ют из соотношени 

   R h.sinot- - | --.-,

   де h рассто ние от усть  скважины до интервала нагнетани ,

   м;

   (. - угол наклона скважины, град;

   V -- объем закачанного раствора, м

   М - мощность водоносного интервала , м;

   m - трещинна  цустотность, м.

   Фиг, 2