Способ гидроизоляции горных выработок
Изобретение относится к области горного дела и предназначено для превентивного противодействия проникновению вод и рассолов в пространства горных выработок, преимущественно калийный рудников. Сущность изобретения: по предлагаемому способу на поверхность горных выработок наносят пленку водной эмульсии, выполненную на основе гидрофильных сред, например на основе продуктов деасфальтизации гудрона - асфальтенов. Достигается удешевление гидроизоляции, сокращение времени проведения технологических операций, а также повышение надежности гидроизоляции горных выработок. 5 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к гидроизоляции горных выработок, преимущественно рудников по добыче калийных и каменных (натриевых) солей.
В процессе ведения горных работ и создания горных выработок возникает необходимость принятия как превентивных мер по минимизации риска проникновения в них вод и рассолов, так и, порой, ведение аварийно-восстановительных работ по восстановлению нарушенной гидроизоляции горных выработок. Ведение этих горных работ продиктовано необходимостью противодействия возникновению как фильтрационных систем в горных массивах, так и развитию вертикально-секущих трещин под воздействием надсолевых вод и рассолов.
Относительно рудников калийных и каменных (натриевых) солей речь может идти также и о техногенных каналах, возникающих в слоистом массиве при сдвижении толщин пород в границах области активного деформирования. Последовательное увеличение сечений техногенных каналов в этом случае происходит и за счет растворимости солей, что при соответствующем восполнении запасов подработанного водного объекта не может не вызывать резконаростающее водопроявление обычно и приводящее к выходу рудника из строя, то есть затоплению.
Известен способ гидроизоляции горных выработок калийных и соляных рудников, включающий бурение скважин и нагнетание через них в трещины солевого массива тампонажного средства. При этом из трещин предварительно удаляют рассолы с использованием сжатого воздуха (см., например, заявку RU №2007113538, E21B 43/00). Недостатком данного способа помимо высокой затратности является невозможность получения в каждом конкретном случае достоверной картины развития в горном массиве трещин, включая техногенных, и, как следствие, невозможность надежного технологического обеспечения для ведения процесса тампонажа.
Целью изобретения является повышение надежности гидроизоляции горных выработок.
Указанная цель достигается тем, что на поверхности горных выработок, например соляных шахт, наносят пленку водной эмульсии, выполненную на основе гидрофильных сред, например на основе продуктов деасфальтизации гудрона-асфальтенов.
Кроме того, после нанесения пленки водной эмульсии на поверхность горных выработок последняя может быть подвергнута инфракрасному облучению с передачей импульса тепловой энергии, достаточного для выведения влаги из пленки в заданном количестве.
Кроме того, перед нанесением водной эмульсии на поверхность горных выработок в нее может быть введен наполнитель, например волокнистый.
Кроме того, водная эмульсия может быть нанесена на поверхность горных выработок в послойной последовательности и с учетом не полного пленочного преобразования предыдущего слоя.
Кроме того, после нанесения на поверхность горных выработок пленки водной эмульсии на обработанную поверхность может быть нанесено влагопроницаемое полотно, например стеклоткань.
Кроме того, после нанесения на поверхность горных выработок водной эмульсии и получения затем затвердевшего покрытия на обработанную поверхность может быть нанесено цементно-бетонное покрытие, например, набрызгом с параллельным применением арматуры, например полимерной.
Гидроизоляция горных выработок путем непосредственного воздействия на поверхность горных выработок позволяет исключить дорогостоящую процедуру составления карты возможного пролегания трещин в массиве горных пород и исключить связанные с этим риски по развитию вновь образуемых каналов вод техногенного происхождения.
Нанесение пленки водной эмульсии на поверхность горных выработок, выполненной на основе гидрофильных сред, например на основе продуктов деасфальтизации гудрона-асфальтенов, позволяет осуществить процесс закрепления влагонепроницаемой пленки практически на любой горно-рудной среде, включая сюда и поверхности соляных шахт как калийных, так и каменных (натриевых) месторождений. Этот же признак позволяет обеспечить высокие эксплуатационные характеристики вторичной (безводной) пленки как по параметру гидрофильности, так и по параметру эластичности.
Совокупность этих отличительных признаков позволяет достичь поставленную цель изобретения: повышение надежности гидроизоляции горных выработок.
Подтверждение инфракрасному облучению пленки водной эмульсии после нанесения ее на поверхность горных выработок, с передачей импульса тепловой энергии, достаточной для выведения из нее влаги в заданном количестве, позволяет ускорить процесс образования вторичной (безводной) пленки.
Введение в водную эмульсию наполнителя, например волокнистого, перед ее нанесением на поверхность горных выработок позволяет повысить вязкость водной эмульсии и, как следствие, увеличить толщину наносимой пленки.
Нанесение водной эмульсии на поверхность горных выработок в послойной последовательности и с учетом неполного пленочного преобразования предыдущего слоя позволяет обеспечить надежное разложение последнего слоя водной эмульсии и, как следствие, обеспечение заданной толщины вторичной (безводной) пленки.
Нанесение влагопроницаемого полотна, например стеклоткани на защитную поверхность горных выработок, после нанесения на нее пленки водной эмульсии позволяет многократно повысить прочностные характеристики защищаемой конструкции и снизить тем самым риски проникновения вод и рассолов в пространства горных выработок.
Нанесение на защищаемую поверхность горных выработок цементно-бетонного покрытия, например, набрызгом после предварительного нанесения на нее водной эмульсии позволяет создавать жесткие конструкции горной крепи, не подверженные агрессивному воздействию солевых рассолов, что позволяет повысить надежность гидроизоляции горных выработок в целом.
Дальнейшему повышению надежности цементно-бетонного покрытия способствует и использование арматуры, например полимерной.
Примеры использования способа гидроизоляции горных выработок.
Пример №1.
На поверхность горных выработок, принятую в виде куска породы сильвинита, добытого на Верхнекамском месторождении калийных солей, была нанесена пленка водной 60%-ной эмульсии асфальтена (асфальта) - продукта деасфальтизации гудрона, полученного на ОАО «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез». После разложения эмульсии и испарения с поверхности нанесенной пленки влаги была получена однородная вторичная (безводная) пленка асфальта, обладавшая адгезией, достаточной для надежного соединения с защищаемой поверхностью и высокой гидрофильностью.
Аналогичные работы были проведены и с водной эмульсией, выполненной на битумной основе (битум производства «Лукойл-Пермнефтеоргсинтез»), показавшие также положительный результат по возможности альтернативного применения данного вида эмульсий в процессе гидроизоляции горных выработок.
Пример №2.
Был повторен опыт №1, в завершающей фазе которого обработанная поверхность была подвержена воздействию инфракрасному облучению лампой накаливания (с рефлектором), мощностью 150 Вт с расстояния 0,5 м. Воздействие инфракрасного облучения на первичную пленку выявило ускорение процесса выведения влаги в 3-5 раз.
Пример №3.
Был повторен опыт №1, но с применением стекловолоконного наполнителя, добавленного в наносимую водную эмульсию. В результате были получены эмульсии различной вязкости, вплоть до пастообразного состояния, которые позволили наносить пленку повышенной толщины, вплоть до 1,5-2 мм.
Пример №4.
Были последовательно повторены опыты 1 и 2, в завершающей фазе последнего (не полное пленочное преобразование последнего) был нанесен еще один слой водной эмульсии на основе асфальтена, давший положительный результат: увеличение толщины наносимого покрытия.
Пример №5.
Был повторен опыт №1, в завершающей фазе которого на обработанную водной эмульсией поверхность было нанесено влагопроницаемое полотно, выполненное из стеклоткани.
При этом полотно пропиталось водной эмульсией и стало в последствии элементом композиции с вторичной (безводной) пленкой.
Пример №6.
Был повторен опыт №1. После получения вторичной (безводной) пленки в затвердевшем состоянии на защищаемую поверхность было нанесено цементно-песчаное (бетонное) покрытие толщиной 6-8 мм, показавшее наличие сил адгезии, достаточных для надежного сцепления бетонного покрытия с пленкой, нанесенной на обрабатываемую поверхность. Попутное применение стекловолоконной арматуры не выявило признаков, препятствующих созданию сверхнадежных схем гидроизоляции горных выработок.
Применение предлагаемого способа гидроизоляции горных выработок позволяет создавать технологии нанесения защитных покрытий любой степени защиты, направленные на противодействие проникновению вод и рассолов в пространства горных выработок, что позволяет:
а) максимально повысить надежность работы шахт и рудников, в частности калийных;
б) повысить процент извлечения полезных пород на 5-10%.
1. Способ гидроизоляции горных выработок, отличающийся тем, что на поверхность горных выработок, например соляных шахт, наносят пленку водной эмульсии, выполненную на основе гидрофильных сред, например на основе продуктов деасфальтизации гудрона - асфальтенов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нанесения пленки водной эмульсии на поверхность горных выработок последнюю подвергают инфракрасному облучению с передачей импульса тепловой энергии, достаточного для выведения влаги из пленки в заданном количестве.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением водной эмульсии на поверхность горных выработок соляных шахт в нее вводят наполнитель, например, волокнистый.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что водную эмульсию наносят на поверхность горных выработок в послойной последовательности и с учетом неполного пленочного преобразования предыдущего слоя.
5. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что после нанесения на поверхность горных выработок, например соляных шахт, пленки водной эмульсии на обработанную поверхность наносят влагопроницаемое полотно, например стеклоткань.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после нанесения на поверхность горных выработок, например соляных шахт, водной эмульсии и получения затем затвердевшего покрытия на защищаемую поверхность горных выработок наносят цементно-бетонное покрытие, например, набрызгом с параллельным применением арматуры, например, полимерной.
