Способ укрепления и водоизоляции неустойчивых пород вокруг устья ствола

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для создания водоизоляционньк завес в неустойчивых песчано-глинистых породах при строительстве шахтных стволов и других горных выработок. Цель - повьшение качества укрепления, водоизоляции и увеличение толщины закрепленного массива. В неустойчивых породах вокруг устья ствола по концентрическим окружностям бурят вертикальные скважины. В скважинах устанавливают электроды-инъекторы с чередованием анодов и катодов. Одновременно на электроды подают постоянный ток плотностью 12,0-15,0 А/м, а в горньй массив - раствор электролита. По истечении 1/3 общего времени подачи напряжения подачу электролита прекращают . Формирование завесы осущест- g вляют последовательно в направлении от оси ствола отдельными участками в пределах каждой окружности электродов . Моделирование процессов укреп- . ления и ВОДОИЗОЛЯЦИИ глинистых пород В осуществляют на образцах ненарушен- i ной структуры со следующими характеристиками: коэффициент фильтрации 2-10 М/С} сцепление 0,4 кг/см ; угол внутрек-х его трения 16°. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл. (ЛГ 4ia Од О СП Од со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 21 D 11/38 11/90-:

k

»"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4165983/22-03 (22) 23. 12.86 (46) 15. 10.88. Бюл. Ф 38 (71) Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочным работам (72) Э.Я.Кипко, IO.А.Полозов, Ю.M.Ñëèчак, И.В.Попов, А.В.Попов, П.Н.Должиковр А.Э.Кипко и С.M.Ïëåøêoâ (53) 622.284,9(088.8) (56) Трупак Н.Г. Справочник по сооружению шахтных стволов. специальными способами. M.: Недра, 1980, с. 190195.

Жинкин Г.Н. и др. Электрохимическая обработка глинистых грунтов в основаниях сооружений. М.: Стройиздат, 1980, с. 26-27. (54) СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ И ВОДОИЗОЛЯЦИИ

НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД ВОКРУГ УСТЪЯ СТВОЛА (57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано для создания водоизоляционных завес в неустойчивых песчано-глинистых породах при

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

„„SU,„, 1430539 А 1 строительстве шахтных стволов и других горных выработок. Цель — повышение качества укрепления, водоизоляции и увеличение толщины закрепленного массива. В неустойчивых породах вокруг устья ствола по концентрическим окружностям бурят вертикальные скважины. В скважинах устанавливают электроды-инъекторы с чередованием анодов и катодов. Одновременно на электроды подают постоянный ток плотностью 12,0-15,0 A/è, а в горный массив — раствор электролита. По ис течении 1/3 общего времени подачи напряжения подачу электролита прекращают. Формирование завесы осущест- Я вляют последовательно в направлении от оси ствола отдельными участками е пределах каппой окрркиоети електро- С дов. Моделирование процессов укреп. ления и водоизоляции глинистых пород осуществляют на образцах ненарушенЬеМ ной структуры со следующими характе-. ристиками: коэффициент фильтрации

2.10 м/с; сцепление 0,4 кг/см2;- угол © внутремФыго трения 16 . 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл. Сл

1430539

Таким образом, наилучшие результаты дает схема 1, что объясняется отl сутствием взаимовлияния одноименных электродов. Обработанные образцы хранили в водной среде 30 сут, после чего исследовали их Фильтрационные и сдвиговые свойства. Установлено, что

Изобретение относится к горному делу, в частности к области укрепления и водоизоляции горных пород способом электрохимической обработки и может быть использовано для создания водоизоляционных завес в неустойчивьм песчано-глинистых породах при строительстве шахтных стволов и других горных выработок, 10

Целью изобретения является повышение качества укрепления и водоизоляции, увеличение толщины закрепленного массива.

На фиг. 1 представлена схема расположения электродов — иньекторов ! вокруг устья ствола; на фиг. 2— ! схема коммутации электродов и расположение участка скважин; на фиг. 3графики зависимости от времеии удель- 20 ного электрического сопротивления массива и расхода электролита; на

Фиг. 4-6 — схемы участков электродов.

Способ осуществляют в следующей последовательности. 25

В неустойчивых породах вокруг устья ствола по концентрическим окружностям бурят вертикальные скважины 1.

Скважины обсаживают обсадными перфорированными трубами. Участок элек-ур

1 тродов 3 коммутируют с чередова-! нием анодов и катодов (число одновременно обрабатываемых скважин определяют в зависимости от мощности источника 2 тока и задаваемого режима обработки). Одновременно подают на электроды-инъекторы электрический ток плотностью 12,0-15,0 А/м и раствор электролита. По истечении 1/3 проектного времени подачу электролита прекращают 40 (общее время электрохимической обработки определяют расчетным методом) .

Технологические параметры электрохимической обработки неустойчивь1х пород и оптимальная схема включения 45 электродов выбраны по наилучшим результатам серии лабораторных экспериментов, Вначале экспериментальным путем устанавливали оптимальную плотность TQKG 38TPM определяли время 50 инъекции электролита в массиве, после чего определяли наиболее эффективную схему включения электродов и формирования завесы. Моделирование процессов укрепления и водоизоляцни глинистых пород осуществляли на образцах ненарушенной структуры со следующими характеристиками: коэффициент фильтрации 2 10 м/с, сцепление

0,4 KI /см2, угол внутреннего трения

16

Выполненные эксперименты показали, что процесс электрохимической обработки неустойчивыхпород развивается в три стадии (фиг. 3, кривая 4). Наиболее наглядно это видно по изменению удельного электрического сопротивления пород: насыщение раствором электролита горного массива; гелеобразование и зарождение центров кристаллизации, усиленная агрегация глинистых частиц, Установлено, что основное поглощение раствора электролита происходит в первой стадии (фиг.3, кривая 5).

Дальнейшая инъекция раствора в породу к положительным результатам не приводит, Сопоставление длительности первой стадии по отношению к общему времени обработки пород приведено в табл. 1.

Качество водоизоляции и укрепления неустойчивых пород контролировали по снижению коэффициента фильтрации и улучшению их сдвиговых свойств. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таким образом, наилучший режим обработки пород соответствует плотности тока 12,0-15 0 А/м при инъекции раствора электролита в течение 1/3 общего времени пропускания электрического тока, Далее исследовали оптимальную схему включения электродов при плотности тока 12,0- 15,0 А/м . Эксперименты проводили по трем схемам (фиг, 4-6).При работе по схеме 1 вначале водоизоляцию и укрепление осуществляли раздельно во времени по одной линии электродов, затем во второй и третьей. По схемам 2 и 3 обработку выполняли одновременно для всех электродов. Длина участка электродов по схеме может быть увеличена более чем в три раза. При этом потребляемые мощности по всем схемам примерно равны, Результаты водоизоляции и укрепления глинистых пород представлены в табл.3.

Г 1

Эксперимент, Р

Длительность первой стадии, ч

75

Общее время обработки, ч

232 215 200

Таблица 2

Увелич ение угла

ПлотУвеличение

Уменьшение коэффициента фильт рации, фк фк сцепления, Сок /Сон ность тока, A/м2 внутреннего трения ч /м„

1,2

1,25

1,6

1,7

4,5

1,5

3 143053 величина с цепл ения глинистых пор од через 30 сут после обработки увеличивается в 1,5-1,8 раза, что свидетельствует о необратимости структуро5 образовательных процессов.

Формула и з обретения в

Способ укрепления и водоизоля- 10 ции неустойчивых пород вокруг устья ствола, включающий бурение скважин в горной породе, установку в них электродов-инъекторов с чередованием анодов и катодов, подачу на электро- 15 ды напряжения постоянного тока с одновременной инъекцией в горный массив раствора электролита, о т л и—

1 1,5

5 3

10 5

12 8

13 10

14 8

15 8

16 6

20 3

4 ч а ющи и с я тем, что, с целью повышения качества укрепления, водоизоляции и увеличения толщины закрепленного массива, электроды располагают по концентрическим окружностям вокруг ствола, а формирование завесы осуществляют последовательно B направлении от оси ствола отдельными участками в пределах каждой окружности электродов при оптимальной плотности тока 12-15 А/м .

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что раствор электролита в горный массив вводят в течение одной трети общего времени подачи напряжения.

Таблица

60 60 55 50 40

180 180 170 150 120

1430539

Таблица 3

У в елич ени е

Схема участка электродов

10-1 2

5-6

5-6

3-4

2-.3 сцепления, Сок Сод

Уменьшение коэффициента фильтрации, К /Кф„

1430539

АР. 2 бремя обраЬотки час

ФиР 3! 430539

О

О

О

Составитель Л.Березкина

Редактор М.Циткина Техред JI. Олийнык Корректор .М.Пожо

Заказ 53 12/30

Тираж 459

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,.4