способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок
Классы МПК: | E02D19/18 с использованием водонепроницаемых перемычек E21D11/38 водозащита; термоизоляция; звукоизоляция; электроизоляция |
Автор(ы): | Пережилов Алексей Егорович[RU], Диколенко Евгений Яковлевич[RU], Пережилов Дмитрий Алексеевич[RU], Лушникова Оксана Юрьевна[RU], Кожа Йозеф[CS], Авдеев Андрей Федорович[RU], Лушников Лев Львович[RU], Шифрина Альфия Саматовна[RU], Чупановский Георгий Федорович[RU] |
Патентообладатель(и): | Пережилов Алексей Егорович[RU], Диколенко Евгений Яковлевич[RU], Пережилов Дмитрий Алексеевич[RU], Лушникова Оксана Юрьевна[RU], Кожа Йозеф[CS], Авдеев Андрей Федорович[RU], Лушников Лев Львович[RU], Шифрина Альфия Саматовна[RU], Чупановский Георгий Федорович[RU] |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-11-22 публикация патента:
20.03.1997 |
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для создания благоприятных горно-геологических условий при строительстве и эксплуатации горных выработок. Сущность изобретения заключается в том, что способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок в межскважинном пространстве включает бурение нагнетательных скважин и стадийное нагнетание тампонажного раствора, предусматривает непрерывную регистрацию ряда технологических параметров в ходе формирования завесы. После закачки в породы водоносного горизонта через скважины очередной стадии проектного объема тампонажного раствора рассчитывают среднее значение коэффициента поглотительной способности каждой скважины. Значения их сравнивают между собой, при этом качество изоляционной завесы является удовлетворительным, если значения (е) упомянутых (ого) коэффициентов (а) для скважин (ы), затампонированных(ой) на конечной стадии формирования изоляционной завесы, ниже значений(я) коэффициентов(а) для скважин(ы), затампонированных(ой) на начальной и промежуточной стадиях формирования этой завесы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, включающий бурение нагнетательных скважин вокруг будущего контура этих выработок, стадийное нагнетание тампонажного раствора, предусматривающий непрерывную регистрацию давления на нагнетательном трубопроводе и расхода тампонажного раствора и определение качества изоляционной завесы, отличающийся тем, что на каждой скважине при закачке в водоносный горизонт через скважины данной стадии нагнетания проектного объема тампонажного раствора осуществляют регистрацию расхода последнего, давление на нагнетательном трубопроводе и время нагнетания каждой порции раствора, определяют среднее значение коэффициента поглотительной способности каждой скважины по формуле![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075572/2075572-6t.gif)
где qmij расход j-й порции тампонажного раствора, нагнетаемого в i-й водоносный горизонт скважины, м3/с;
Pmij давление на устье скважины при нагнетании j-й порции раствора в i-й водоносный горизонт, МПа;
tmij время нагнетания j-й порции раствора в i-й водоносный горизонт скважины, с;
m номера скважин, тампонируемых на очередной стадии формирования изоляционной завесы,
а качество изоляционной завесы в межскважном пространстве определяют путем сравнения указанных коэффициентов, которое является удовлетворительным, если значения коэффициентов поглотительной способности скважин, затампонированных на конечной стадии формирования завесы, ниже значений коэффициентов поглотительной способности скважин, затампонированных на начальной и промежуточной стадиях формирования завесы:
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075572/2075572-7t.gif)
где
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075039/957.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075572/2075572-8t.gif)
где
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075028/920.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075015/951.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для создания благоприятных горно-геологических условий при строительстве и эксплуатации горных выработок. Известен способ формирования изоляционной завесы, включающий бурение нагнетательных скважин вокруг будущего контура ствола, стадийное нагнетание тампонажного раствора, предусматривающий непрерывную регистрацию давления на нагнетательном трубопроводе и расхода тампонажного раствора и определение качества изоляционной завесы (см. Справочник по сооружению шахтных стволов специальными способами. Под ред. Н.Г.Трупака, М. Недра, 1980). Для реализации известного способа требуется бурение большого количества контрольных скважин, предназначенных для осуществления наблюдения за состоянием тампонируемого массива в процессе формирования изоляционной завесы, что связано со значительными дополнительными затратами. Несмотря на это, как показывает практика, указанный способ не обеспечен достаточно надежным контролем качества формирования изоляционной завесы, что приводит нередко к аварийным ситуациям в процессе проходки в эксплуатации горных выработок. Целью изобретения является повышение безопасности и эффективности ведения горных работ в условиях обводненных горных пород за счет повышения надежности контроля процесса формирования изоляционной завесы и снижение материально-трудовых затрат за счет исключения работ по бурению контрольных скважин и сокращение объема работ исследовательского цикла. Кроме того, данное изобретение осуществляет непосредственную связь между контролем качества завесы с технологическими параметрами, определяющими процесс формирования этой же завесы стандартными методами. Для решения указанной задачи измеряют расход тампонажного раствора на каждой скважине и давление на ее устье при закачке в водоносный горизонт через эти скважины проектного (расчетного) объема раствора на каждой стадии выполнения работ. По полученным данным рассчитывают среднее значение коэффициента поглотительной способности каждой скважины по формуле:![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075572/2075572-2t.gif)
где qmij расход j-й порции тампонажного раствора, нагнетаемого в j-й водоносный горизонт скважины, м3/с;
Pmij давление на устье скважины при нагнетании j-й порции раствора в i-й водоносный горизонт, МПа;
tmij время нагнетания j-й порции раствора в i-й водоносный горизонт скважины, с;
m номер скважины, тампонируемой на очередной стадии формирования изоляционной завесы. После расчета значения этих коэффициентов сравнивают между собой. При этом качество изоляционной завесы в межскважинном пространстве является удовлетворительным, если значения коэффициентов поглотительной способности скважин, затампонированных на конечной стадии формирования завесы, ниже значений коэффициентов поглотительной способности скважин, затампонированных на начальной и промежуточной (предыдущих) стадиях формирования завесы:
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075572/2075572-3t.gif)
где
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075039/957.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075572/2075572-4t.gif)
где
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075028/920.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075015/951.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075572/2075572-5t.gif)
нарушение сплошности изоляционной завесы между основными скважинами 3 и 4; Б нарушение сплошности изоляционной завесы между скважинами 10 и 11 дополнительного ряда; I и IV -начальная стадия формирования основной и дополнительной изоляционной завес через основные скважины 1 и 5 и скважины 9, 11 и 13 дополнительного ряда; II промежуточная стадия формирования завесы через основные скважины 3 и 7; III и V конечная стадия формирования основной и дополнительной изоляционной завес через основные скважины 2, 4, 6, 8 и скважины 9 и 12 дополнительного ряда; скважины 14-20 в совокупности со скважинами 9 -13 используют при цементации мелко- и тонкотрещиноватых водоносных пород и при цементационных работах на соляных и калийных рудниках для создания дополнительной завесы, полностью охватывающей основную. Возможно применение и других схем размещения тампонажных скважин. Под нарушением сплошности изоляционной завесы понимается отсутствие контакта зон распространения тампонажного раствора в межскважинном пространстве. Ниже приведены примеры последовательного выполнения технологических операций предлагаемого способа в различных вариантах его использования. Вариант А. При горизонтальном, пологом и наклонном залегании водоносных трещиноватых горизонтов и сравнительно малых скоростях на начальной стадии формирования изоляционной завесы (зоны I на фиг. 1) бурят и тампонируют две диаметрально противоположные скважины 1 и 5. Затем на промежуточной стадии формирования завесы (зоны II на фиг. 1) бурят и тампонируют пару скважин 3 и 7, расположенных на диаметре, перпендикулярном к первому. На конечной стадии формирования завесы (зоны III на фиг. 1) бурят и тампонируют скважины 2, 4, 6 и 8, расположенные, например, под углом 45o к первым двум. В процессе закачки тампонажного раствора в каждую скважину непрерывно регистрируют его расход и давление на устье скважины. После закачки в каждую скважину проектного объема тампонажного раствора по формуле (1) рассчитывают среднее значение коэффициента поглотительной способности скважины. Завершив формирование изоляционной завесы, судят о ее качестве, т.е. сплошности в межскважинном пространстве по условиям выполнения требований неравенства (2) и в случае обнаружения нарушения сплошности завесы в скважины, затампонированные на конечной стадии формирования завесы, закачивают дополнительный объем тампонажного раствора. Например, данные измерений показывают, что коэффициенты поглотительной способности скважин составляют: (k1 2,1; k5 2,15; k3 2,2; k7 2,1; k2 1,9; k4 2,5; k6 1,85; k8 1,8)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
![способ формирования изоляционной завесы вокруг горных выработок, патент № 2075572](/images/patents/397/2075006/183.gif)
Класс E02D19/18 с использованием водонепроницаемых перемычек
Класс E21D11/38 водозащита; термоизоляция; звукоизоляция; электроизоляция