UA79818U - Method for change of permeability of rocks - Google Patents
Method for change of permeability of rocks Download PDFInfo
- Publication number
- UA79818U UA79818U UAU201302409U UAU201302409U UA79818U UA 79818 U UA79818 U UA 79818U UA U201302409 U UAU201302409 U UA U201302409U UA U201302409 U UAU201302409 U UA U201302409U UA 79818 U UA79818 U UA 79818U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- well
- waves
- reflector
- rocks
- container
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 title abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000012224 working solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Корисна модель належить до гірничої і будівельної промисловості та може бути використана для зміни проникності гірських порід, зокрема для зменшення проникності грунтів за рахунок ефективного розкриття тріщин і пор з метою наступного заповнення цих порушень тампонажним розчином.The useful model belongs to the mining and construction industry and can be used to change the permeability of rocks, in particular to reduce the permeability of soils due to the effective opening of cracks and pores in order to subsequently fill these violations with a backfill solution.
Корисна модель може бути використана для ефективної гідроізоляції підземних або наземних споруджень, які необхідно захистити від грунтових самопливних або напірних грунтових вод, шляхом тампонування утворених тріщин і утворення монолітного породного масиву навколо спорудження.A useful model can be used for effective waterproofing of underground or above-ground structures, which need to be protected from ground gravity or groundwater pressure, by tamping the formed cracks and forming a monolithic rock massif around the structure.
Відомий спосіб зміни проникності гірських порід шляхом гідроенергетичного впливу на масив до утворення тріщин заданих параметрів.There is a known method of changing the permeability of rocks by means of hydropower influence on the massif to the formation of cracks of given parameters.
Відповідно до відомого способу здійснюють вибурювання свердловин у зоні впливу на масив гірських порід, нагнітають у свердловини робочу рідину і здійснюють багаторазове ініціювання зарядів вибухової речовини.According to the known method, wells are drilled in the zone of impact on the rock mass, working fluid is injected into the wells, and explosive charges are repeatedly initiated.
Ініціювання зарядів здійснюють комбіновано, перед кожним вибухом основного заряду вибухової речовини здійснюють вибух додаткового заряду. Його масу приймають меншою за масу основного заряду. Швидкість детонації приймають рівною максимальній швидкості детонації в умовах тиску робочої рідини на устя, рівному атмосферному (Патент Росії Мо 2071557).Initiation of charges is carried out in combination, before each explosion of the main charge of an explosive substance, an explosion of an additional charge is carried out. Its mass is taken to be less than the mass of the main charge. The speed of detonation is assumed to be equal to the maximum speed of detonation under the conditions of pressure of the working fluid at the mouth equal to atmospheric pressure (Patent of Russia Mo 2071557).
Недоліком відомого способу є те, що виконання підривних робіт негативно позначається на якості проникаючих властивостей гірських порід. Динамічний вплив вибуху приводить до спонтанного руйнування масиву. Такий вплив, швидкість якого близька до швидкості детонації вибухової речовини, приводить до нерозкриття наявних тріщин, а утворенню нових дрібних тріщин, які порушують цілісність масиву.The disadvantage of the known method is that the performance of blasting works negatively affects the quality of the penetrating properties of rocks. The dynamic impact of the explosion leads to the spontaneous destruction of the massif. Such an impact, the speed of which is close to the speed of detonation of an explosive substance, leads to the non-opening of existing cracks, and the formation of new small cracks that violate the integrity of the massif.
Процес формування тріщин не контролюється, при цьому дія вибухів здійснюється усереднено і незалежно від порід, які перетинають свердловину. Такий підхід призводить до нерівномірного створення тріщин і при наявності міцних порід розкриття тріщин неповне. При здійснені вибуху в маломіцних породах це приводить до утворення безлічі мікротріщин, які тампонувати або розкрити не є можливим.The process of formation of cracks is not controlled, while the action of the explosions is carried out on average and independently of the rocks that cross the well. This approach leads to uneven creation of cracks and, in the presence of strong rocks, the opening of cracks is incomplete. When an explosion is carried out in low-strength rocks, it leads to the formation of many microcracks, which cannot be tamped or opened.
Такий вплив на масив приводить до того, що значне створення тріщин приводить доSuch an effect on the massif leads to the fact that the significant creation of cracks leads to
Зо неможливості виконання тампонажних робіт.Due to the impossibility of performing tamponage works.
Істотним недоліком відомого способу є те, що для впливу на масив необхідно виконання підривних робіт, які належать до особливо небезпечних і вимагають виконання регламенту по точному розрахунку зарядів і порядку їхнього ініціювання.A significant drawback of the known method is that in order to affect the array, it is necessary to carry out demolition works, which are particularly dangerous and require the implementation of regulations on the exact calculation of charges and the order of their initiation.
Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб підвищення проникності гірських порід (Патент Росії Мо 2211920).The closest technical solution chosen as a prototype is a method of increasing the permeability of rocks (Russian Patent Mo 2211920).
Згідно з відомим способом, вибурюють свердловини на задану глибину. Після виконання бурових робіт перевіряють фільтраційні властивості гірських порід і заповнюють свердловину робочим агентом. Після цього в устя свердловини розміщають наземний насосний агрегат для подачі робочого агента в свердловину. У свердловині розміщають відбивач, що забезпечує подачу ударної енергії в потрібному напрямку. За допомогою хвилеводу, роль якого виконує стовп рідкого агента, генерують гідроударним пристроєм ударні хвилі, які, переміщаючись по хвилеводу і відбиваючись від відбивача, направляються у бік масиву, що обробляється.According to the known method, wells are drilled to a given depth. After drilling, the filtering properties of rocks are checked and the well is filled with a working agent. After that, a ground pumping unit is placed in the mouth of the well to feed the working agent into the well. A reflector is placed in the well, which ensures the delivery of shock energy in the desired direction. With the help of a waveguide, the role of which is performed by a column of liquid agent, shock waves are generated by a hydraulic shock device, which, moving along the waveguide and reflecting off the reflector, are directed towards the array being processed.
Залежно від міцнісних характеристик масиву і параметрів наявних тріщин, гірські породи, піддаючись періодичним стискаючим і розтягуючим напругам, пронизуються мережею тріщин, завдяки яким може бути збільшений дебет рідини або газу. При необхідності створені тріщини можуть бути заповнені тампонажним розчином для максимального зменшення проникаючих властивостей масиву.Depending on the strength characteristics of the massif and the parameters of the existing cracks, rocks, subjected to periodic compressive and tensile stresses, are penetrated by a network of cracks, thanks to which the debit of liquid or gas can be increased. If necessary, the created cracks can be filled with tamponage solution to maximally reduce the penetrating properties of the massif.
У відомому способі формування ударної енергії, формованої генератором, здійснюється за рахунок розташування його на земній поверхні. Силовий імпульс направляють по стовпу рідини, що заповнює свердловину, і за допомогою відбивача змінюють вектор напрямку потоку енергії убік породного масиву. Саме цей потік впливає на породний масив і у результаті забезпечує максимально можливе розкриття тріщин.In a known method of forming shock energy generated by a generator, it is carried out due to its location on the earth's surface. The power pulse is directed along the column of liquid filling the well, and with the help of a reflector, the direction vector of the energy flow is changed to the side of the rock massif. It is this flow that affects the rock mass and, as a result, ensures the maximum possible opening of cracks.
Недоліком відомого способу є те, що робочий потік енергії губить свою енергію і частково розсіюється. Це призводить до необхідності збільшення енергетичного потенціалу установок, збільшенню трудових і матеріальних витрат на виконання робіт.The disadvantage of the known method is that the working flow of energy loses its energy and is partially dissipated. This leads to the need to increase the energy potential of the installations, increase labor and material costs for the performance of works.
Істотним недоліком відомого способу є те, що вплив на гірський масив здійснюється з однієї стоянки. Це приводить до зниження ефекту створення тріщин через те, що силовий вплив на гірський масив здійснюється без урахування структурної неоднорідності гірського масиву, фізико-механічних властивостей гірських порід, ступеня їхньої тріщинуватості по висотіA significant disadvantage of the known method is that the impact on the mountain massif is carried out from one parking lot. This leads to a decrease in the effect of the creation of cracks due to the fact that the force impact on the rock mass is carried out without taking into account the structural heterogeneity of the rock mass, the physical and mechanical properties of the rocks, the degree of their fissuring along the height
Гс10) свердловини.Gs10) wells.
При наявності порід неоднорідних по фізико-механічних властивостях призводить до утворення тріщин, які мають незадовільні параметри, стосовно їх розкриття та довжини.In the presence of rocks heterogeneous in physical and mechanical properties, it leads to the formation of cracks that have unsatisfactory parameters in terms of their opening and length.
Спосіб може бути реалізований на невеликій глибині і тільки в максимально однорідних породах.The method can be implemented at a shallow depth and only in the most homogeneous rocks.
В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу зміни проникності грунту шляхом попереднього дослідження фізико-механічних і структурних параметрів гірських між двома суміжними свердловинами одна з яких є робочою, а друга суміжно-вимірювальною.The useful model is based on the task of improving the method of changing the permeability of the soil by means of a preliminary study of the physical, mechanical and structural parameters of the rock between two adjacent wells, one of which is working, and the other is adjacent and measuring.
При виконанні робіт з розкриття тріщин та їх тампонажу, послідовно вимірювальну свердловину використовують як робочу, а суміжну до неї - як вимірювальну.When performing work on the opening of cracks and their tamponade, the measuring well is consistently used as a working well, and the one adjacent to it is used as a measuring well.
Суміжні свердловини розташовані на заданій відстані одна від одної, виходячи з параметрів генератора силових хвиль і фізико-механічних властивостей гірських порід.Adjacent wells are located at a given distance from each other, based on the parameters of the power wave generator and the physical and mechanical properties of the rocks.
Зміна проникності гірського масиву здійснюється за рахунок хвильового впливу диференційовано по висоті свердловини з урахуванням структурної неоднорідності масиву, фізико-механічних властивостей і ступеня його тріщинуватості по висоті свердловини.The change in the permeability of the rock massif is carried out due to the wave influence differentiated along the height of the well, taking into account the structural heterogeneity of the massif, physical and mechanical properties and the degree of its cracking along the height of the wellbore.
Особливістю способу є те, що обробка масиву здійснюється одночасно з контролем амплітудних характеристик ударних хвиль. Хвилі, досягаючи вимірювальної свердловини, реєструються і по ступеню їх зміни у часі роблять висновок про ступінь впливу на масив як при утворенні мережі тріщин, так і при заповненні тампонажним розчином.The peculiarity of the method is that the processing of the array is carried out simultaneously with the control of the amplitude characteristics of the shock waves. The waves, reaching the measuring well, are registered and based on the degree of their change in time, they conclude about the degree of influence on the massif, both during the formation of a network of cracks and when filling with a tamponage solution.
Технічний результат від використання корисної моделі полягає в наступному: підвищується ефективність розкриття тріщин в гірському масиві на значну глибину; збільшується якість впливу ударних хвиль на гірський масив завдяки урахуванню його фізико-механічних властивостей і структурної неоднорідності; спосіб може бути використаний на відповідальних роботах по підвищенню герметичності грунтів для попередження просочуванню через них рідин і газів за рахунок можливості розкриття тріщин і наступного виконання їх тампонування хвильовим впливом; вектор напрямку потоку ударних хвиль спрямований перпендикулярно осі робочої свердловини; силовий хвильовий вплив на масив ведеться послідовно і кратно кількості шарів порід з урахуванням їх товщини та фізико-механічних властивостей;The technical result of using a useful model is as follows: the effectiveness of opening cracks in the rock mass to a considerable depth increases; the quality of impact of shock waves on the mountain massif increases due to taking into account its physical and mechanical properties and structural heterogeneity; the method can be used in responsible works to increase the tightness of soils to prevent seepage of liquids and gases through them due to the possibility of opening cracks and their subsequent tamping by wave action; the shock wave flow direction vector is directed perpendicular to the axis of the working well; force wave influence on the massif is carried out sequentially and in multiples of the number of rock layers, taking into account their thickness and physical and mechanical properties;
Зо зменшується витрата тампонажного розчину, тому що вплив на масив здійснюється диференційовано з урахуванням його властивостей; виконання робіт зі зміни проникності грунту характеризується низькими капітальними витратами; обробка масиву забезпечує можливість тривалої експлуатації об'єкта, для якого здійснювалася обробка грунту.As a result, the consumption of tamponage solution is reduced, because the impact on the array is carried out differently taking into account its properties; performance of works to change soil permeability is characterized by low capital costs; processing of the massif provides the possibility of long-term operation of the object for which the soil processing was carried out.
Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб зміни проникності гірських порід включає вибурювання свердловин, заповнення їх робочим розчином, вплив на нього силовими хвилями, розущільнення масиву гірських порід з утворенням тріщин з максимальним розкриттям, заповнення тріщин тампонажним розчином під дією силових хвиль.The task is solved due to the fact that the method of changing the permeability of rocks includes drilling wells, filling them with working solution, influencing it with power waves, densifying the mass of rocks with the formation of cracks with maximum opening, filling cracks with tamponage solution under the action of power waves.
Відповідно до корисної моделі, суміжно з робочою свердловиною на відстані 10-100 м суміжно з нею вибурюють аналогічну свердловину, яку використовують як вимірювальну свердловину. У вимірювальній свердловині розміщують широкосмуговий приймач, яким фіксують параметри ударних хвиль. У робочій свердловині виконують геофізичні дослідження, встановлюючи структурну неоднорідність гірського масиву, фізико-механічні властивості порід, ступінь їхньої тріщинуватості і глибину розвитку тріщин від осі робочої свердловини. Робочу свердловину заповнюють робочим розчином, а до колони-ін'єктора до одного кінця приєднують генератор силових хвиль, а до другого кінця - закріплюють контейнер-відбивач у вигляді порожнистого циліндра, у донній частині якого розташовують конус-відбивач. Твірну конуса- відбивача виконують під кутом 30-45". Усередині контейнера-відбивача виконують генеруючу камеру у вигляді хрестоподібної порожнини з отворами у стінці контейнера-відбивача. Стінки генеруючої камери виконують увігнутими у бік осі контейнера-відбивача з радіусом увігнутості, що складає 0,5-1,0 товщини стінки контейнера-відбивача. Загальну площу генеруючої камери виконують не менше внутрішньої площі перерізу колони-ін'єктора. Генерування силових хвиль здійснюють частотою 12-90 Гц і послідовно покроково, кратно кількості прошарків гірських порід, що пересікають свердловину, переміщують контейнер-відбивач. Параметри ударних хвиль формують таким чином, щоб їхня амплітуда ініцювала в породному масиві знакозмінні коливання, що формують стискаючі і розтягуючі напруги, величина яких перевищує межу утоми гірських порід, розташованих у безпосередній близькості від контейнера-відбивача, причому силовий вплив ударних хвиль для кожного типу порід починають із мінімального значення 60 величини амплітуди по наростаючій від їхнього мінімального значення до максимального.According to the useful model, a similar well is drilled adjacent to the working well at a distance of 10-100 m adjacent to it, which is used as a measuring well. A broadband receiver is placed in the measuring well, which records the shock wave parameters. In the working well, geophysical studies are carried out, establishing the structural heterogeneity of the rock massif, the physical and mechanical properties of the rocks, the degree of their fracturing and the depth of the development of cracks from the axis of the working well. The working well is filled with working solution, and a power wave generator is attached to the injector column at one end, and a reflector container in the form of a hollow cylinder is attached to the other end, in the bottom part of which a reflector cone is placed. The generating cone-reflector is made at an angle of 30-45". Inside the container-reflector, a generating chamber is made in the form of a cross-shaped cavity with holes in the wall of the container-reflector. The walls of the generating chamber are made concave towards the axis of the container-reflector with a concavity radius of 0, 5-1.0 thickness of the wall of the container-reflector. The total area of the generating chamber is not less than the internal cross-sectional area of the injector column. Power waves are generated at a frequency of 12-90 Hz and successively step by step, a multiple of the number of layers of rocks crossing the well, shock wave parameters are formed in such a way that their amplitude initiates sign-changing oscillations in the rock mass, which form compressive and tensile stresses, the magnitude of which exceeds the fatigue limit of rocks located in the immediate vicinity of the reflector container, and the force effect of shock waves waves for each type of rock start from the minimum value of 60 V Spruce amplitudes increasing from their minimum value to their maximum value.
Нарощування амплітуди силових хвиль здійснюють доти, поки їхнє значення не стабілізується або не почне зменшуватися. Виконання хвильового впливу на масив припиняють, а з робочої свердловини витягають колону-ін'єктор і заповнюють її тампонажним розчином, на який впливають силовими хвилями. У вимірювальній свердловині фіксують амплітуду силових хвиль, стабілізація яких або зменшення говорить про повне тампонування гірничого масиву.Amplitude of power waves is increased until their value stabilizes or begins to decrease. Wave impact on the massif is stopped, and the injector column is pulled out of the working well and filled with tamponage solution, which is affected by power waves. In the measuring well, the amplitude of the power waves is recorded, the stabilization or reduction of which indicates complete tamping of the mining massif.
Переходять до наступної обробки масиву і у залежності від сітки свердловин використовують послідовно - як наступну робочу свердловину - вимірювальну свердловину, а як наступну вимірювальну свердловину - свердловину, що розташована суміжно.They proceed to the next processing of the massif and, depending on the grid of wells, they use sequentially - as the next working well - a measuring well, and as the next measuring well - a well located adjacent to it.
Для здійснення зміни проникності гірничих порід у одному напрямку в контейнері-відбивачі виконують генеруючу камеру з одним отвором у стінці контейнера-відбивача. Ширину і висоту генеруючої камери виконують кратними довжині ударної хвилі. Загальну площу генеруючої камери виконують не менше внутрішньої площі перерізу колони-ін'єктора. У внутрішній порожнині генеруючої камери закріплюють сфероподібний відбивач, діаметр якого відповідає діаметру внутрішньої частини генеруючої камери, а його вершину розташовують біля поверхні стінки генеруючої камери.To change the permeability of mining rocks in one direction, a generating chamber with one hole in the wall of the container-reflector is made in the container-reflector. The width and height of the generating chamber are multiples of the shock wave length. The total area of the generating chamber is not less than the internal cross-sectional area of the injector column. A spherical reflector is fixed in the inner cavity of the generating chamber, the diameter of which corresponds to the diameter of the inner part of the generating chamber, and its top is placed near the surface of the wall of the generating chamber.
Спосіб здійснюється таким чином.The method is carried out as follows.
Відповідно до прийнятої сітки полігона виконуваних робіт вибурюють свердловини.Wells are drilled in accordance with the accepted polygon grid of the performed works.
Особливістю заявленого способу є те, що свердловину, у якій здійснюють хвильовий вплив на масив, використовують як робочу, а суміжну свердловину, у якій здійснюють контроль параметрів хвиль, що розповсюджуються у масиві, використовують як вимірювальну свердловину. Після виконання робіт по зміні проникності гірничих порід, як робочу свердловину використовують вимірювальну свердловину, а суміжну до неї свердловину використовують як вимірювальну.A feature of the claimed method is that the well, in which the wave impact on the massif is carried out, is used as a working well, and the adjacent well, in which the parameters of the waves propagating in the massif are monitored, is used as a measuring well. After performing work on changing the permeability of mining rocks, a measuring well is used as a working well, and a well adjacent to it is used as a measuring well.
Порядок виконання робіт наступний. Свердловини вибурюють, виходячи з фізико- механічних властивостей породного масиву, який підлягає обробці, а також потужності устаткування, що застосовується. Дослідження показали, що оптимальною відстанню між свердловинами є відстань від 10 до 100 м. Відстань менше 10 метрів є економічно недоцільною і призводить до спонтанного розвитку мікротріщин, які негативно позначаються на зміні проникності гірських порід і можливого їхнього наступного тампонування ізолюючим розчином.The order of work is as follows. Wells are drilled based on the physical and mechanical properties of the rock mass to be processed, as well as the power of the equipment used. Studies have shown that the optimal distance between wells is 10 to 100 m. A distance of less than 10 meters is economically impractical and leads to the spontaneous development of microcracks, which negatively affect the change in the permeability of rocks and their possible subsequent tamping with an insulating solution.
Перевищення відстані між свердловинами понад 100 метрів призводить до ослаблення впливу на масив, високим витратам на здійснення високоенергетичної обробки. Крім того, на відстані понад 100 м погіршуються умови для розкриття тріщин та тампонажу породного масиву.Exceeding the distance between the wells by more than 100 meters leads to a weakening of the influence on the massif, high costs for high-energy processing. In addition, at a distance of more than 100 m, the conditions for the opening of cracks and tamponade of the rock mass deteriorate.
Робочу і вимірювальну свердловини вибурюють однакової глибини. У робочій свердловині виконують геофізичні дослідження з метою встановлення структурної неоднорідності гірського масиву, фізико-механічних властивостей гірських порід, ступеня тріщинуватості гірського масиву, глибини розвитку тріщин від осі робочої свердловини.Working and measuring wells are drilled to the same depth. In the working well, geophysical studies are carried out in order to establish the structural heterogeneity of the rock mass, the physical and mechanical properties of the rocks, the degree of fissuring of the rock mass, the depth of the development of cracks from the axis of the working well.
При геофізичних дослідженнях особливу важливість мають дослідження структурної неоднорідності гірського масиву. Це обумовлено тим, що кожний вид гірських порід, які перетинають свердловину, повинні піддаватися диференційованому силовому впливу з метою максимального розкриття тріщин.In geophysical studies, the study of the structural heterogeneity of the mountain massif is of particular importance. This is due to the fact that each type of rock, which crosses the well, must be subjected to a differentiated force effect in order to maximize the opening of cracks.
У вимірювальну свердловину опускають широкосмуговий приймач, що фіксує параметри розповсюджуваних хвиль, який з'єднаний з апаратурою, призначеною для обробки і фіксування спектра сигналів, отриманих від широкосмугового приймача, засобами візуалізації.A broadband receiver that captures the parameters of propagating waves is lowered into the measuring well, which is connected to equipment designed for processing and recording the spectrum of signals received from the broadband receiver by means of visualization.
Робочу свердловину заповнюють розчином. Залежно від гірських порід як робочий розчин може застосовуватися рідина з наповнювачем, що впливає на проникність розчину в тріщини. У свердловині розташовують хвилевід - колону-ін'єктор, з одного кінця якої приєднують генератор силових хвиль, а з другого кінця колони-ін'єктора закріплюють контейнер-відбивач.The working well is filled with solution. Depending on the rocks, a liquid with a filler can be used as a working solution, which affects the permeability of the solution into cracks. A waveguide is placed in the well - an injector column, from one end of which a generator of power waves is connected, and a reflector container is fixed from the other end of the injector column.
Після заповнення робочим розчином у свердловині формують ударні хвилі за допомогою генератора ударних хвиль.After filling with the working solution, shock waves are formed in the well using a shock wave generator.
Ударні хвилі передають по хвилеводу - колоні-ін'єктору. Ударні хвилі, переміщаючись по хвилеводу, відбиваються від контейнера-відбивача і за допомогою його направляються в масив гірських порід.Shock waves are transmitted through a waveguide - an injector column. Shock waves, moving along the waveguide, are reflected from the reflector container and are directed into the rock mass with its help.
Генерування силових хвиль здійснюють спільно з послідовним покроковим переміщенням по вертикалі контейнера-відбивача. Переміщення контейнера-відбивача здійснюють кратно кількості шарів гірських порід і їх потужності Амплітуду ударних хвиль задають диференційовано залежно від фізико-механічних властивостей гірських порід. Оптимальна частота силових хвиль при впливі на гірські породи становить 12-90 Гц.The generation of power waves is carried out together with the sequential step-by-step vertical movement of the container-reflector. The movement of the reflector container is carried out in multiples of the number of rock layers and their power. The amplitude of the shock waves is set differently depending on the physical and mechanical properties of the rocks. The optimal frequency of power waves when impacting rocks is 12-90 Hz.
Заявлений діапазон частоти коливань (12-90 Гц) силових хвиль забезпечує максимальний вплив на породний масив і розкриття тріщин для кожного типу порід підданих хвильовому впливу.The declared range of frequency of oscillations (12-90 Hz) of power waves ensures the maximum impact on the rock mass and the opening of cracks for each type of rock subjected to wave action.
Параметри ударних хвиль формують таким чином, щоб їхня амплітуда ініціювала в породному масиві коливання, що формують у породному масиві знакозмінні стискаючі і розтягуючі напруги, величина яких перевищує межу утоми гірських порід, розташованих у безпосередній близькості від контейнера-відбивача.The parameters of the shock waves are formed in such a way that their amplitude initiates oscillations in the rock mass, which form alternating compressive and tensile stresses in the rock mass, the magnitude of which exceeds the fatigue limit of rocks located in the immediate vicinity of the reflector container.
Покроковим переміщенням контейнера-відбивача в гірських породах формують мережу спрямованих тріщин максимального розкриття залежно від потужності генератора силових хвиль і режимів обробки.By step-by-step movement of the container-reflector in rocks, a network of directional cracks of maximum opening is formed depending on the power of the power wave generator and processing modes.
Для ефективної передачі енергії ударних хвиль контейнер-відбивач виготовляють циліндричної форми. По периметру бічної стінки контейнер-відбивач виконують генеруючу камеру у вигляді хрестоподібної порожнини з отворами у стінці контейнера-відбивача. Стінки, що формують генеруючу камеру, виконують увігнутими у бік осі контейнера-відбивача, з радіусом увігнутості, що становить 0,5-1,0 від товщини стінки.For effective transfer of energy of shock waves, the container-reflector is made of a cylindrical shape. Along the perimeter of the side wall of the container-reflector, a generating chamber in the form of a cross-shaped cavity with holes in the wall of the container-reflector is made. The walls forming the generating chamber are concave towards the axis of the container-reflector, with a radius of concavity equal to 0.5-1.0 of the wall thickness.
Загальна площа генеруючої камери у контейнері-відбивачі не менше внутрішньої площі перерізу колони-ін'єктора, що забезпечує відсутність втрат енергії ударних хвиль при їхній зміні напрямку.The total area of the generating chamber in the reflector container is not less than the internal cross-sectional area of the injector column, which ensures that there is no energy loss of shock waves when they change direction.
У нижній частині генеруючої камери розташовують конус-відбивач, за допомогою якого формують і направляють ударні хвилі у масив у заданому напрямку. Дослідженнями встановлено, що оптимальним кутом бокової твірної конуса-відбивача є кут, який складає 30- 45".A cone-reflector is placed in the lower part of the generating chamber, with the help of which shock waves are formed and directed into the array in a given direction. Research has established that the optimal angle of the lateral cone-reflector is an angle of 30-45".
Виконані теоретичні дослідження та промислові експерименти показали, що зменшення кута бокової утворюючої конуса-відбивача призводить до розсіювання ударних хвиль і до зменшення їх впливу на масив. При збільшенні кута відбувається ефект взаємного гасіння ударних хвиль і, як наслідок, зниження їх енергії, що також робить недостатнім вплив на масив для змінення його проникності за рахунок створення системи тріщин.Conducted theoretical studies and industrial experiments have shown that reducing the angle of the side forming the cone-reflector leads to the dispersion of shock waves and to the reduction of their impact on the array. When the angle increases, there is an effect of mutual damping of shock waves and, as a result, a decrease in their energy, which also makes the impact on the array insufficient to change its permeability due to the creation of a system of cracks.
Застосування контейнера-відбивача такої конструкції забезпечує ефективну зміну проникності гірських порід у всіх напрямках щодо осі свердловини. Крім того, як показалиThe use of a container-reflector of this design provides an effective change in the permeability of rocks in all directions relative to the axis of the well. In addition, as shown
Зо промислові випробування, застосування такої конструкції контейнера-відбивача забезпечує можливість зміни проникності гірських порід на великій площі.From industrial tests, the use of such a design of the container-reflector provides the possibility of changing the permeability of rocks over a large area.
Якщо породний масив має виражену структурну неоднорідність або блочність, то в ряді випадків необхідна зміна проникності в певному напрямку. Для цих цілей служить контейнер- відбивач, по периметру бічної стінки якого виконана односпрямована генеруюча камера з одним отвором у бічній стінці контейнера відбивача.If the rock massif has pronounced structural heterogeneity or blockiness, then in a number of cases it is necessary to change the permeability in a certain direction. For these purposes, a reflector container is used, along the perimeter of the side wall of which is a unidirectional generating chamber with one hole in the side wall of the reflector container.
Дослідами встановлено, що забезпечення відсутності втрат енергії ударних хвиль при зміні їхнього напрямку може бути реалізовано за рахунок того, що ширину і висоту генеруючої камери виконують кратно довжині ударної хвилі. Крім того, загальна площа генеруючої камери не повинна бути менше внутрішньої площі перерізу колони-ін'єктора.Experiments have established that ensuring the absence of energy losses of shock waves when changing their direction can be implemented due to the fact that the width and height of the generating chamber are multiples of the length of the shock wave. In addition, the total area of the generating chamber should not be less than the internal cross-sectional area of the injector column.
У внутрішній частині контейнера-відбивача у порожнині генеруючої камери закріплюють сфероподібний відбивач, діаметр якого відповідає діаметру внутрішньої частини генеруючої камери, а вершину сфероподібного відбивача розташовують на контакті з внутрішньою поверхнею стінки генеруючої камери.In the inner part of the container-reflector in the cavity of the generating chamber, a spherical reflector is fixed, the diameter of which corresponds to the diameter of the inner part of the generating chamber, and the top of the spherical reflector is placed in contact with the inner surface of the wall of the generating chamber.
При обробці грунту із застосуванням такого контейнера-відбивача формування ударних хвиль здійснюється в заданому напрямку, що приводить до економії матеріальних ресурсів і зменшує загальний час робот.When processing the soil with the use of such a reflector container, the formation of shock waves is carried out in a given direction, which leads to the saving of material resources and reduces the total time of the robots.
Ударні хвилі, що генеруються, фіксують у вимірювальній свердловині за допомогою широкосмугового приймача, який синхронно переміщають разом з контейнером- випромінювачем, розташованим у робочій свердловині.The generated shock waves are recorded in the measuring well using a broadband receiver, which is moved synchronously with the emitter container located in the working well.
При прийомі сигналу широкосмуговим приймачем фіксуються не тільки силові хвилі, але і фонові (паразитичні) шуми різного походження. Накладаючись на основний сигнал, вони надходять до фіксуючої апаратури, яка забезпечує формування вихідного сигналу необхідної потужності. Посилений сигнал очищують від шумів за допомогою фільтрів з виділенням того спектра, що відповідає силовим хвилям, які впливають на масив. Дані прийнятих і оброблених сигналів надходять на засоби візуалізації і паралельно на електронно-обчислювальні пристрої, за допомогою яких виконують аналіз сигналів і стосовно до кожного типу порід визначають амплітуду і енергію обробки.When a signal is received by a broadband receiver, not only power waves are recorded, but also background (parasitic) noises of various origins. Superimposed on the main signal, they reach the fixing equipment, which ensures the formation of the output signal of the required power. The amplified signal is cleaned of noise using filters with the selection of the spectrum that corresponds to the power waves affecting the array. The data of the received and processed signals are sent to visualization tools and, in parallel, to electronic computing devices, which are used to analyze the signals and determine the amplitude and processing energy for each type of rock.
Силовий хвильовий вплив ударних хвиль на масив для кожного типу порід починають із мінімального значення величини амплітуди силових хвиль у раніше зазначеному частотному 60 діапазоні. Обробка починається по наростаючій від мінімального значення амплітуди силових хвиль до максимального. Нарощування енергії силових хвиль здійснюють доти, поки показник амплітуди ударних хвиль не стабілізується або не почне зменшуватися, що свідчить про те, що проникність даного інтервалу масиву стала максимальною, тобто відбулося максимальне розкриття тріщин.The force wave impact of shock waves on the massif for each type of rock begins with the minimum value of the amplitude of the force waves in the previously mentioned frequency range 60. Processing begins with increasing from the minimum value of the amplitude of the power waves to the maximum. The power wave energy is increased until the shock wave amplitude indicator stabilizes or begins to decrease, which indicates that the permeability of this array interval has become maximum, that is, the maximum opening of cracks has occurred.
У залежності від сітки свердловин для виконання робіт можливо використовувати послідовно, як наступну робочу свердловину вимірювальну свердловину, а як наступну вимірювальну свердловину - свердловину, що розташована суміжно із нею.Depending on the network of wells, it is possible to use a measuring well as the next working well, and a well located adjacent to it as the next measuring well.
Після зміни проникності гірських порід, по всій оброблюваній площі здійснюють тампонування свердловин. Для цього зі свердловини витягають колону-ін'єктор і заповнюють її тампонажним розчином. У цьому випадку тампонажний розчин виконує роль хвилеводу і при впливі ударних хвиль проникає в розкриті тріщини в гірському масиві.After the change in rock permeability, wells are tamped over the entire cultivated area. To do this, an injector column is pulled out of the well and filled with a tamponage solution. In this case, the tamponage solution acts as a waveguide and, under the influence of shock waves, penetrates into open cracks in the rock massif.
На тампонажний розчин впливають силовими хвилями, при цьому з вимірювальної свердловини безупинно знімаються показники приймача (амплітуду силових хвиль). Якщо амплітуда зменшується, то обробку і нагнітання тампонажного розчину продовжують доти, поки амплітуда прийнятої силової хвилі не стабілізується, або почне збільшуватися. Це говорить про те, що тампонування масиву закінчено.The backfill solution is affected by power waves, while the receiver indicators (amplitude of the power waves) are continuously taken from the measuring well. If the amplitude decreases, then the processing and injection of the tamponage solution are continued until the amplitude of the received power wave stabilizes or begins to increase. This indicates that tamponing of the array is finished.
Далі переходять до обробки наступної робочої свердловини.Then they proceed to processing the next working well.
Поле заповнення тріщин тампонажним розчином схоплюється, утворюючи монолітну ділянку гірських порід у заданих контурах.The field of fissure filling with tamponage solution is set, forming a monolithic area of rocks in the specified contours.
Дослідження і промислові випробування заявленого способу показали його високу ефективність для використання у широкому діапазоні фізико-механічних властивостей гірських порід. Спосіб може застосовуватися для гідроізоляції фундаментів і інших підземних споруд, при будівництві яких необхідно забезпечити високий ступінь герметизації на тривалий період.Research and industrial tests of the claimed method showed its high efficiency for use in a wide range of physical and mechanical properties of rocks. The method can be used for waterproofing foundations and other underground structures, during the construction of which it is necessary to ensure a high degree of sealing for a long period.
Перевагою способу є те, що його реалізація може здійснюватися незалежно від робіт з будівництва підземної споруди, необмеженої по площі і глибині.The advantage of the method is that its implementation can be carried out independently of the works on the construction of an underground structure, unlimited in area and depth.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201302409U UA79818U (en) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | Method for change of permeability of rocks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201302409U UA79818U (en) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | Method for change of permeability of rocks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA79818U true UA79818U (en) | 2013-04-25 |
Family
ID=51950971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201302409U UA79818U (en) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | Method for change of permeability of rocks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA79818U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113464113A (en) * | 2021-08-16 | 2021-10-01 | 中国石油大学(北京) | Device, system and method for forming artificial complex seam net |
-
2013
- 2013-02-26 UA UAU201302409U patent/UA79818U/en unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113464113A (en) * | 2021-08-16 | 2021-10-01 | 中国石油大学(北京) | Device, system and method for forming artificial complex seam net |
| CN113464113B (en) * | 2021-08-16 | 2022-06-14 | 中国石油大学(北京) | Device, system and method for forming artificial complex seam net |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107764144B (en) | A kind of tunnel Millisecond Controlled Blasting method | |
| Huang et al. | Hydraulic fracturing after water pressure control blasting for increased fracturing | |
| CN102678117B (en) | Directional hydraulic fracturing method based on energizing blasting | |
| CN103061781B (en) | Method for preventing rock burst by manually regulating tunnel surrounding rock support energy dissipation damping characteristics | |
| CN105971660A (en) | Ultrasonic cavitation and hydrofracture combined stimulation coalbed methane extraction method | |
| CN107339122B (en) | Construction method for treating goaf by steel pipe column | |
| CN115749713A (en) | Rock stratum frequency conversion pulse fracture network fracturing method and equipment | |
| CN108999596B (en) | Method for gas explosion fracturing of coal rock mass by supercritical CO2 point-type jet flow | |
| CN107060773A (en) | A kind of underground chamber drilling and blasting method damping excavation method of static(al) explosion presplitting shock insulation | |
| Bian et al. | Rock fracturing under pulsed discharge homenergic water shock waves with variable characteristics and combination forms | |
| CN107288606A (en) | A kind of method of artificial construction hot dry rock heat reservori | |
| CN110319739B (en) | Blasting dynamic compaction linkage device | |
| UA79818U (en) | Method for change of permeability of rocks | |
| CN116575920A (en) | Tunnel rock burst prevention and control method combining advanced stress release hole and hydraulic fracturing | |
| UA107977C2 (en) | A method of changing rock permeability | |
| CN204988047U (en) | Tunnel blasting damping device suitable for rich water weak surrounding rock | |
| UA79819U (en) | Complex for change of permeability of rocks | |
| CN103868426A (en) | Method for blasting by adopting spaced loading technology | |
| RU2513805C1 (en) | Method to increase permeability of coal bed via wells drilled from mines | |
| CN206352998U (en) | A kind of shock dropping demolition set suitable for karst dead zone tunnel surrounding section | |
| UA107978C2 (en) | A complex for changing rock permeability | |
| CN112709571A (en) | Coal mine tunnel rock burst prevention and control method based on controllable shock wave pre-splitting pressure relief | |
| SU1701896A1 (en) | Method of improvement of permeability of rocks in place of their occurrence and equipment for its realization | |
| CN117231289B (en) | Coal mine water medium blasting and pulse fracturing combined permeability-increasing, strong-moistening and dust-reducing process | |
| CN109973120A (en) | Two lane deformation control methods of drilling and joint slip casting are observed in a kind of reserved release |