SU1767191A1 - Способ упрочнени пород Данильченко И.М. и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии нагнетани  скрепл ющих составов в трещиноватые массивы, позвол ет повысить эффективность упрочнени  массивов с различными фильтрационными свойствами . Герметизацию шпуров производ т на разной глубине по отношению к их усть м в процессе нагнетани  твердеющей смеси, С уменьшением глубины одновременно уменьшают давление нагнетани . Нагнетание смеси производ т непосредственно у забо  шпуров. Иньектор включает основной и дополнительный герметизаторы из упру- годеформируемого рукава, смонтированного на нагнетательной трубке и образующего с ней кольцевые полости с отдельными входами . Сменные заделки рукавоь жестко скреплены между собой посредством втулки и установлены нэ нагнетательной трубке подвижно. Противоположна  заделка рукп- ва дополнительного герметизатора прикреплена к нагнетательной трубке хестко, а основного подвижно посредством /плотне- ни . На нагнетательной трубке в полости основного герметизатора выполнен упор, до которого может доходить заделка его рукава . Конец нагнетательной трубки герме тично закрыт, а выходные отверсти  выполнены на ее боковых стенках о дом с торцом. Попеременное нагнетание компонентов твердеющей смеси позвол ет сократить длину рукавов герметизаторов вдоль нагнетательной трубки 2 с.п. ф-лы, 2 ил (Л С

Description

Изобретение относитс  к технологии нагнетани  твердеющей смеси через шпуры в трещиноватые породы и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства при упрочнении грунтов, горных массивов, например в горной промышленности , в частности, при упрочнении боковых пород и угл  в очистных выработках шахт.

Известен способ и устройство дл  упрочнени  пород (авт.св. № 1518529, кл. Е 21 D 20/00, 1988). Известный способ включает бурение шпуров, их герметизацию

на поэтапно уменьшающейс  по отношению к устью глубине и нагнетание твердеющей смеси. Дл  осуществлени  этого способа служит известное устройство дл  нагнетани  скрепл ющих составов через шпуры в трещиноватые породы, включающее герметизатор из упругодеформлруемо- го рукава и установленной внутри нагнетательной трубки, при этом заделка герметизатора, расположенна  со стороны выходного отверсти  нагнетательной трубки , жестко закреплена на ней, а противоположна  заделка закреплена своээдно с

VJ

О х|

Ю

возможностью продольного перемещени  на нагнетательной трубке.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению и вз тым в качестве прототипа  вл етс  способ упрочнени  по- род и устройство дл  его осуществлени , включающее бурение шпуров, их герметизацию на поэтапно уменьшающейс  по отношению к устью глубине и нагнетание твердеющей смеси. Устройство включает основной и дополнительный герметизаторы из упругодеформируемых рукавов с заделками на торцах, установленных на нагнетательной трубке и образующих вокруг нее кольцевые полости с обособленными входа- ми, при этом смежные заделки рукавов жестко закреплены между собой посредством втулки и установлены на нагнетательной трубке подвижно вдоль продольной оси последней, а противоположна  за- делка дополнительного герметизатора соединена с ней жестко (-авт.ев, № 1585530, кл. Е 21 D 20/00, 1989).

Недостатками известного способа упрочнени  пород и устройства дл  его осуще- ствлени   вл етс  то, что в процессе нагнетани  твердеющей смеси дл  уменьшени  глубины герметизации шпура с обна- жением его стенок и образованием дополнительных новых фильтрационных участков из шпура вывод т поэтапно основной герметизатор, а вместе с ним и нагнетательную трубку, так как противоположные заделки упругодеформируемых рукавов соединены с ней неподвижно. При выводе на- гнетательной трубки из шпура ее выходное отверстие удал етс  от забо  шпура к его устью с образованием в шпуре застойной зоны между его забоем и новым фильтрационным участком. В указанной застойной зо- не не будет осуществл тьс  замещени  твердеющего состава свежими его порци ми , а значит стенки шпура на указанном участке не будут промыватьс  жидкими компонентами и потер ют фильтрационную способность. Поэтому в застойной зоне шпура непременно произойдет вспенивание твердеющей смеси, увеличение ее в объеме и заполнение всего шпура с полной его закупоркой затвердевшим материалом, Это вызывает преждевременное прекращение нагнетани  твердеющей смеси, необходимого насыщени  массива, например полиуретаном, не происходит, и в этом смысле будет снижена эффективность уп- рочнени  массива. Таким образом, при известном способе упрочнени  пород и устройстве дл  его осуществлени  в процессе нагнетани  твердеющей смеси при выводе нагнетательной трубки из шпура с

образованием нового дополнительного фильтрационного участка неизбежна закупорка шпура, что снижает эффективность упрочнени  массива с различными фильтрационными свойствами.

Цель изобретени  - повышение эффективности упрочнени  массива с различными фильтрационными свойствами.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу упрочнени  пород, включающему бурение шпуров, их герметизацию на поэтапно уменьшающейс  по отношению к устью глубине и нагнетание твердеющей смеси, глубину герметизации шпура уменьшают одновременно с уменьшением нагнетани , а нагнетание твердеющей смеси производ т непосредственно у забо  шпура.

Способ упрочнени  пород осуществл етс  при помощи устройства, включающего основной и дополнительный герметизаторы из упругодеформируемых рукавов с заделками на торцах, установленных на нагнетательной трубке и образующих вокруг нее кольцевые полости с обособленными входами , при этом смежные заделки рукавов жестко скреплены между собой посредством втулки и установлены на нагнетательной трубке подвижно вдоль продольной оси последней , а противоположна  заделка дополнительного герметизатора соединена с ней жестко, причем на нагнетательной трубке в полости основного герметизатора выполнен упор, а противоположна  заделка рукава основного герметизатора посредством уплотнени  соединена с нагнетательной трубкой подвижно, при этом последн   герметично закрыта с торца, а ее выходные отверсти  выполнены р дом с ним на боковых стенках

Повышение эффективности упрочнени  массива с различными фильтрационными свойствами обеспечиваетс  тем, что глубину герметизации шпура уменьшают одновременно с уменьшением давлени  нагнетани , а нагнетание твердеющей смеси производ т непосредственно у забо  шпура, так как этим исключаютс  застойные зоны в шпуре и преждевременна  его закупорка затвердевающим скрепл ющим составом и обеспечиваетс  насыщение массива на всем прот жении фильтрующей части на одинаковую глубину вокруг продольной оси шпура.

То, что в устройстве дл  осуществлени  способа упрочнени  пород на нагнетательной грубке в полости основного герметизатора выполнен упор, а противоположна  заделка рукава основного герметизатора посредством уплотнени  соединена с нагнетательной трубкой подвижно при этом последн   герметично закрыта с торца, а ее выходные отверсти  выполнены р дом с ним на боковых стенках, позвол ет глубину герметизации шпура уменьшать одновременно с уменьшением давлени  нагнетани , а нагнетание твердеющей смеси производить непосредственно у забо  шпура , так как при этом нагнетательна  трубка из шпура не выводитс , а своим торцом все врем  упираетс  в забой шпура, Так фиксируетс  непосредственно у забо  шпура расположение выходных отверстий, выполненных р дом с герметично закрытым торцом нагнетательной трубки на ее боковых стенках. Така  конструкци  устройства дл  осуществлени  способа упрочнени  пород исключает возможность образовани  застойной зоны в шпуре, так как в процессе нагнетани  независимо от глубины герметизации шпура (освобождени  участков шпура от герметизатора м обнажени  свежих трещин) по всей его длине от его забо  до герметизатора происходит замещение твердеющей смеси свежими ее порци ми в виде жидкости, что предотвращает закупорку шпура и обеспечивает поэтому повышение эффективности упрочнени  массива с различными фильтрационными свойствами за счет равномерного насыщени  массива на необходимую глубину вокруг продольной оси шпура по всей его длине от забо  до герметизатора.

На фиг.1 приведено устройство дл  нагнетани  твердеющей смеси в массив с различными фильтрационными свойствами через шпур, глубину герметизации которого уменьшают одновременно с уменьшением давлени  нагнетани , продольный разрез; на фиг.2 - технологическа  схема упрочне- ни  пород нагнетанием твердеющей смеси через шпуры, которые герметизируют на поэтапно уменьшающейс  по отношению к устью глубине.

Устройство дл  нагнетани  твердеющей смеси жидких компонентов скрепл ющего состава через шпуры в трещиноватый массив с различными фильтрационными свойствами включает основной герметизатор из упругодеформируемого рукава 1 с заделками 2 и 3 на торцах и установленную внутри нагнетательную трубку 4. Рукав 1 образует вокруг нагнетательной трубки 4 герметичную кольцевую полость 5 с обособленным входом 6. На нагнетательной трубке 4 также установлен дополнительный герметизатор из упругодеформируемого рукава 7 с заделками 8 и 9 на торцах. При этом смежные заделки 3 и 8 рукавов 1 и 7 жестко скреплены между собой посредством втулки 10 и

установлены на нагревательной трубке 4 подвижно вдоль продольной оси последней, а противоположна  заделка 9 рукава 7 дополнительного герметизатора соединена с

ней жестко. Причем кольцева  полость 11 дополнительно герметизатора выполнена обособленной от полости 5 основного герметизатора и имеет самосто тельный (обособленный ) вход 12. На нагнетательной

0 трубке 4 в полости 5 основного герметизатора выполнен упор 13,- а противоположна  заделка 2 рукава 1 основного герметизатора посредством уплотнени  соединена с нагнетательной трубкой 4 подвижно, при этом

5 последн   герметично закрыта с торца, а ее выходные отверсти  14 выполнены р дом с ним на боковых стенках.

Способ осуществл етс  следующим образом Основной герметизатор с рукавом 1

0 ввод т в шпур 15, пробуренный в массиве 16. При этом нагнетательна  трубка 4 на упиратьс  своим торцом в забой шпура 15 Затем нагнетательной установкой 17 подают один из компонентов полиуретано5 вого скрепл ющего состава, например, полиэфирную часть, в полость 5 основного герметизатора В результате рукав 1 основного герметизатора увеличиваетс  в диаметре и укорачиваетс  с перемещением

0 заделки 2 на нагнетательной трубке 4 по направлению к упору 13. При давлении, например , 8 МПа подачу жидкости в полость 5 прекращают. По окончании герметизации шпура 15 подают полиизоцианат и поли5 эфирную часть состава через тройник 18, смеситель 19, нагнетательную трубку 4, выходные отверсти  14 из нее, шпур 15 в массив 16. После подачи заданного количества (порции) твердеющей смеси в шпур 15 или

0 при достижении давлени  нагнетани  7-8 МПа установку 17 перевод т на минимальную производительность, т.е. уменьшают давление нагнетани , и выключают. Затем уменьшают глубину герметизации шпура по

5 отношению к его устью, т.е. частично вывод т из шпура 15 основной герметизатор из упругодеформируемого рукава 1 с обнажением стенок шпура и образованием фильтрационного участка. Дл  этого давление

0 снижают до атмосферного в полости 5, слива  из нее жидкость. Нагнетательной установкой 17 при малой производительности подают полиэфирный компонент полиуре- танового состава в полость 11 дополнитель5 ного герметизатора. При этом рукав 7 дополнительного герметизатора увеличиваетс  в диаметре и укорачиваетс  с перемещением по направлению из шпура 15, т.е к его устью заделки 8, втулки 10 и рукава 1 с заделками 3 и 2. После вывода из шпура 15

рукава 1 основного герметизатора на заданную величину выключает нагнетательную установку 17, оставл   под давлением полость 11 дополнительного герметизатора. Затем вновь герметизируют шпур, подава  нагнетательной установкой 17 соответствующую жидкость в полость 5 основного герметизатора . По окончании герметизации шпура 15 нагнетательную установку 17 вновь переключают на подачу в массив 16 следующей порции твердеющей смеси. По окончании нагнетани  очередной порции смеси или при достижении давлени  нагнетани  5-6 МПа нагнетательную установку 17 выключают. В св зи с тем, что шпур 15 частично разгерметизируют путем вывода на заданную величину из него основного герметизатора из упругодеформируемого рукава 1, то одновременно с уменьшением глубины герметизации шпура 15 уменьшают давление нагнетани , например с 7-8 до 5-6 МПа. При этом давление нагнетани  уменьшают путем уменьшени  производительности (расхода, подачи) нагнетательной установки 17. Поэтапное уменьшение глубины герметизации шпура 15 по отношению к его устью с одновременным уменьшением давлени  нагнетани  очередной порции осуществл ют до соприкосновени  заделки 2 с упором 13. По окончании нагнетани  состава в шпур 15 установку 17 перевод т в режим рециркул ции, а нагнетательную трубку 4 промывают полиэфирной частью состава. После этого установку 17 выключают .

Разгерметизацию шпура 15 и извлечение устройства производ т после отверждени  скрепл ющего состава. Дл  этого включают установку 17 в режим рециркул ции на малой производительности. При этом подают полиэфирную часть состава в полость 11 рукава 7 и повышают в ней давление до величины, равной давлению в полости 5 рукава 1, например до 8 МПа, и выключают установку 17, Затем сливают жидкость из полости 5 и давление в ней снижают до атмосферного. При этом смежные заделки 3 и 8 вместе с втулкой 10 перемещаютс  по нагнетательной трубке 4 в сторону дополнительного герметизатора. Рукав 7 укорачиваетс  и раст гивает в длину рукав 1, После соприкосновени  заделки 2 с упором 13 диаметр рукава 1 уменьшаетс  и его наружна  поверхность отдел етс  от стенок шпура 15. Затем включают установку 17 и повышают давление в полости 5, например , вновь до 8 МПа. При этом рукав 1 увеличиваетс  в диаметре и укорачиваетс  с перемещением всего устройства к устью шпура 15. В результате передн   заделка 2

и выход щий из нее конец нагнетательной трубки 4 открываетс  от затвердевающего в шпуре 1 состава. Измен   в такой последовательности давление в рукавах 1 и 7,извлекают устройство из шпура 15. Сбросив давление, вынимают устройство и перенос т в следующий шпур.

Полиэфирный и полиизоцианатный компоненты полиуретанового состава к

0 тройнику 18 подают соответственно через краны 20 и 21. Полость 5 основного герметизатора из упругодеформируемого рукава 1 полиэфирной частью состава заполн ют через кран 22, а сливают жидкость из нее

5 через кран 23. Полость 11 дополнительного герметизатора из упругодеформируемого рукава 7 полиэфирной частью заполн ют через кран 24, а сливают жидкость из нее через кран 25. Шланг 26 предназна0 чен дл  нагнетани  полиэфирной части состава , а шланг 27 - полиизоцианатной. Шланг 28 служит дл  слива полиэфирной части рукавов 1 и 7. Нагнетательна  установка 17, например, включает два насоса 29

5 и 30, гидро- или пневмопривод 31, рециркул ционный кран 32 и шланг 33, кран 34 и манометр 35 дл  управлени  приводом 31, а также расходные емкости 36 и 37.

Положительный эффект по сравнению с

0 прототипом от использовани  изобретени  заключаетс  в повышении эффективности упрочнени  массива с различными фильтрационными свойствами, так как глубину герметизации шпура уменьшают одновре5 менно с уменьшением давлени , а нагнетание твердеющей смеси производ т непосредственно у забо  шпура,что исключает застойные зоны в шпуре и его преждев- ременную закупорку в процессе

0 нагнетани , обеспечивает замещение состава свежими его порци ми в шпуре и промывку его стенок. Этим обеспечиваетс  равномерное насыщение массива твердеющим составом по длине шпура.

5

Claims (2)

1.Способ упрочнени  пород, включающий бурение шпуров, их герметизацию на поэтапно уменьшающейс  по отношению к

0 устью.глубине и нагнетание твердеющей смеси, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности упрочнени  массива с различными фильтрационными свойствами, глубину герметизации шпура

5 уменьшают одновременно с уменьшением давлени  нагнетани , а нагнетание твердеющей смеси производ т непосредственно у забо  шпура.

2.Устройство дл  упрочнени  пород, включающее основной и дополнительный

герметизаторы из упругодеформируемых рукавов с заделками на торцах, установленных на нагнетательной трубке и образующих вокруг нее кольцевые полости с обособленными входами, при этом смежные заделки рукавов жестко скреплены между собой посредством втулки и установлены на нагнетательной трубке подвижно вдоль продольной оси последней, а противоположна  заделка дополнительного герметизатора соединена с ней жестко, отличающеес  тем, что на нагнетательной трубке в полости основного герметизатора выполнен упор, в противоположна  заделка

рукава основного герметизатора посредством уплотнени  соединена с нагнетательной трубкой подвижно, при этом последн   герметично закрыта с торца, а ее выходные отверсти  выполнены р  дом с ним на боковых стенках.

г. ч

ik

IТ

15 I IS

фаг, 2