Способ упрочнения горных пород

 

Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок. Оно позволяет повысить качество инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования. В пробуренные из выработки скважины, а также на ее поверхности устанавливают датчики, которые подсоединяют к измерительному прибору. В процессе нагнетания в скважины упрочняющего раствора контролируют насыщение горных пород упрочняющим раствором путем непрерывной фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в пределах упрочненной зоны. По результатам контроля осуществляют корректировку состава упрочняющего раствора и режима его нагнетания. Изменение этих параметров, а также установление времени окончания нагнетания осуществляют в момент прекращения изменения электрического сопротивления горных пород. При упрочнении горных пород в выработках, закрепленных механической рамной крепью, датчики устанавливают так, чтобы линии тока были ориентированы перпендикулярно к плоскости расположения рам крепи. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 E 21 D 11 10 фЯГЯЗНЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4272288/23-03 (22) 30.06.87 (46) 30.12.89. Бюл. № 48 (71) Кузбасский поли1ехнический институт (72) В. А. Хямяляйнен, С. М. Простов, П. С. Сыркин и E. Я. Макаров (53) 624.291 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 629347, кл. E 21 D 11/10, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 985304, кл. Е 21 D ll/10, 1980. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ

ПОРОД (57) Изобретение относится к горнорудной промышленности и может быть использовано при инъекционном упрочнении горных пород вокруг выработок. Оно позволяет повысить качество инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования. В пробуренные из выработки скваИзобретение относится к горнорудной промышленности и может бь1ть использовано при инъекционном упрочнении горных пород зокруг выработок.

Цель изобретения — повышение качества инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования.

На фиг. I изображена схема расположения оборудования; на фиг. 2 — характерный вид графика изменения контролируемого параметра р(/).

Способ реализуется следующим образом.

Производят бурение скважины 1, устанавливают в ней датчик 2. На поверхности выработки устанавливают датчики 3,4 и 5.

Датчики с помощью соединительных проводов подсоединяют к прибору 6 для измерения электросопротивления массива, причем датчики 3 и 5 подсоединяют к питающей

„„Я(А, 1532714 A "

2 жины, а также на ее поверхности устанавливают датчики, которые подсоединяют к измерительному прибору. В процессе нагнетания в скважины упрочняющего раствора контролируют насыщение горных пород упрочняющим раствором путем непрерывной фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в пределах упрочненной зоны. По результатам контроля осуществляют корректировку состава упрочняющего раствора и режиме его нагнетания. Изменение этих параметров, а также уста новлейие времени окончания нагнетания осуществляют в момент прекращения изменения электрического сопротивления горных пород. При упрочнении горных пород в выработках, закрепленных механической рамкой крепыш, датчики устанавливают так, чтобы линии тока были ориентированы

- перпендикулярно к плоскости расположения рам крепи. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. цепи АВ прибора 6, а датчики 2 и 4 к измерительной цепи МФ прибора 6. Насосом 7 по известному способу подают упрочняющий раствор в скважину I. По показаниям прибора 6 осуществляют непрерывный контроль за изменением электросопротивления р массива в упрочняемой зоне. До нагнетания раствора в скважину, т.е. на участке времени (О iÄ), величина р либо постоянная, либо увеличивается за счет развития зоны неупругих деформаций вокруг выработки.

В процессе нагнетания раствора, т.е. на участке времени (i„, t„), происходит смачивание и насыщение горного массива раствором. Трещины и пустоты заполняются раствором. При этом линии тока 8 пересекают как естественные, так и насыщенные раствором участки массива. В целом, электросопротивление на замеряемом участке уменьшается. При необходимости, для получения

1532714 большой разности в сопротивлениях, насыгценного н ненасыщенного раствором участков, электропроводимость раствора можно увеличить, добавив к нему, например, небольшое количество поваренной соли. Процесс уменьшения происходит до полного насыщения (качественного упрочнения) массива на участке между датчиками 2 и 4, т.е. до выхода величины р (() на асимптоту рч . После фиксации выхода величины у (t) на асимптоту р, что соответствует време нп нас ы ще ни я t „, на гнета н п п рекращают. Изменяя расположение датчика 4, можно получать разные радиусы качественного упрочнения от скважины, откуда сразу же следуют и рекомендации по сегке нагнетательных скважин. В тех случаях когда в пределах рассматриваемой зоны не наступает момент насыщения (например, давление нагнетания достигло максимальной величины), то сразу же переходят на другие более высокопроникающие растворы, например, уменьшают концентрацию цементного раствора. Таким образом, в процессе нагнетания раствора в скважину возможна корректировка составов и режима инъектирования раствора. При этом четко определяется зона качественной цементации от сква ж и ны, Следующую на гнетател ьную скважину бурят в соответствии с зоной качественного упрочнения, полученной от предыдущей.

После окончания нагнетания, начиная с некоторого момента времени t„, происходит процесс схватывания и твердения раствора.

Например, в случае цементно-водных растворов происходит обезвоживание раствора за счет вступления воды в реакцию гидратации с частицами цемента. Уменьшение содержания жидкой фазы в массиве (его высыхание) сопровождается увеличением его электросопротивления. В некоторый момент времени /„ зависимость р (/) выходит на амплитуду р„соответствующую набору прочности затвердевшего раствора.

В дальнейшем, в силу старения затвердевшего раствора, а также ввиду возможных деформаций массива вследствие проявлений горного давления, в процессе эксплуатации упрочненного массива возможно его разрушение. С этого момента времени вследствие появления трещин в упрочпенной зоне, величина р начинает увеличиватьсяя.

При наличии в районе упрочняемого участка металлической рамной, арочной крепи 9 возможно появление повышенной погрешности измерения величины р, поскольку металл, будет за кора чи вать линии тока 8.

Для того, чтобы свести к минимуму данный эффект, необходимо располагать датчики 3,4 и 5 на поверхности выработки вдоль прямой линии, перпендикулярной к плоскости рам крепи, т.е. обычно парал10 лельно оси выработки. В этом случае шунтирующий эффект от контакта металла с массивом будет минимальным, так как каждая отдельная рама крепи будет находиться под одним потенциалом, что исключает

15 протекание тока по металлу.

Формула изобретения

1. Способ упрочнения горных пород, 20 включающий бурение скважин из выработки, нагнетание в них упрочняющего раствора, контроль качества упрочнения и корректирование на его основе состава упрочняющего раствора и режима его нагнетания, отличающийся тем, что, с целью повышения

25 качества инъектирования упрочняемой зоны за счет обеспечения возможности регулирования процесса ее формирования, в скважинах и на поверхности выработки дополнительно устанавливают датчики, а качество упрочнения контролируют по насыщению горных пород упрочняющим раствором, контроль осуществляют непрерывно во время нагнетания упрочняющего раствора путем фиксации изменения во времени электрического сопротивления горных пород в упрочняемой зоне, при этом корректирование состава упрочняющего раствора и режима его нагнетания, а также,установление времени окончания нагнетания осуществляют в момент прекращения изменения электрического сопротивления горных

40 пород в пределах зоны упрочнения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик устанавливают в скважины, предназначенные для нагнетания упрочняющего раствора.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, 45 что в случае упрочнения горных пород в выработках, закрепленных металлической рамной крепыш, датчики устанавливают так, чтобы линии тока были ориентированы перпендикулярно к плоскости расположения рам крепи.

Составитель Л. Березкина

Редактор М. Товтин Техред И. Верее Корректор Н. Король

Заказ 8082/43 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенияи и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугвскзя наб., д. 415

Производственно-издательский комбинат «Патент;>, . Ужгород, ул. Гагарина, 01