способ сооружения горизонтальной лучевой дренажной скважины в твердых породах

Формула изобретения

1. Способ сооружения горизонтальной лучевой дренажной скважины в твердых породах, включающий проходку вертикального ствола и бурение из него горизонтальной лучевой дренажной скважины, отличающийся тем, что у забоя горизонтальной лучевой дренажной скважины сооружают дополнительный вертикальный ствол, и, используя оба ствола, по всей длине горизонтальной лучевой дренажной скважины размещают шнуровой камуфлетный заряд, посредством взрывания которого образуют горизонтальную лучевую дренажную скважину с зоной сплошной трещиноватости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после взрыва, на одной стороне, вновь образованной горизонтальной лучевой дренажной скважины, устанавливают кондуктор с запорным устройством и водоотводом, а на другой - заглушку.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на дренируемой территории закладывают не менее чем одну гидронаблюдательную скважину.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, строительству и предназначено для использования при сооружении дренажей и водоотводных коллекторов в твердых породах.

На различных стадиях освоения застроенных территорий и промышленных площадок находят применение горизонтальные и лучевые дрены.

Известен «Способ создания дренажа в условиях многолетнемерзлых грунтов» (А.С. СССР №1122778, опубл. 1984.11.07). По трассе сооружаемой дрены бурят ряд вертикальных скважин на глубину, превышающую мощность многолетнемерзлых грунтов, и образуют зону сплошной трещиноватости посредством камуфлетного взрыва удлиненных зарядов взрывчатых веществ в пределах дрен по всей длине скважины. В результате взрыва по трассе сооружаемой дрены возникают сплошные зоны трещиноватости.

Недостатком данного способа является проведение большого объема монтажно-демонтажных работ, доставка взрывчатых веществ и других материалов, высокая стоимость буровых работ по сооружению вертикальных скважин, периодичный характер изменения сечения образованной горизонтальной дрены по всей трассе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ сооружения лучевого дренажа, включающий проходку вертикального ствола и бурение из него горизонтальной лучевой дренажной скважины. При бурении в твердых (скальных или полускальных) породах сооружается вначале скважина, которая потом разбуривается под необходимый диаметр (Справочник по осушению горных пород. / Под ред. И.К.Станченко - М. Недра, 1984, стр.199, 417-421).

Недостатками данного способа являются:

- недостаточная перехватывающая способность горизонтальных лучевых дренажных скважин, то есть невысокая водоотдача через скважины осушаемой территории;

- разбуривание горизонтальной лучевой дренажной скважины до необходимого диаметра для обеспечения необходимого осушения дренируемой территории повышает стоимость буровых работ и увеличивают сроки сооружения скважины.

Задачей изобретения является разработка эффективного и экономического способа сооружения горизонтальной лучевой дренажной скважины в твердых породах, повышающего ее перехватывающую способность.

Для решения указанной задачи предлагается способ сооружения горизонтальной лучевой дренажной скважины, включающий проходку вертикального ствола и бурение из него горизонтальной лучевой дренажной скважины, причем у забоя горизонтальной лучевой дренажной скважины сооружают дополнительный вертикальный ствол, и используя оба ствола, по всей длине горизонтальной лучевой дренажной скважины размещают шнуровой, камуфлетный заряд, посредством взрывания которого образуют горизонтальную лучевую дренажную скважину с зоной сплошной трещиноватости. На устье вновь образованной горизонтальной лучевой дренажной скважины устанавливают кондуктор с запорным устройством и водоотводом, а на забое - заглушку. Кроме того, на дренируемой территории закладывают не менее чем одну гидронаблюдательную скважину.

Отличительными признаками заявляемого способа является то, что:

- у забоя горизонтальной лучевой дренажной скважины сооружают дополнительный вертикальный ствол, используя его и первый вертикальный ствол, размещают шнуровой, удлиненный на всю длину скважины, камуфлетный заряд, тем самым уменьшается срок ввода в эксплуатацию горизонтальной лучевой дренажной скважины;

- шнуровой, удлиненный на всю длину скважины, камуфлетный заряд позволяет произвести в короткий промежуток времени расширение скважины и получить горизонтальную лучевую дренажную скважину в твердых породах, одновременно увеличить за счет взрыва трещиноватость породы, окружающей скважину, тем самым увеличить ее перехватывающую способность, а также уменьшить затраты на ее сооружение.

- установка на устье одной стороны вновь образованной горизонтальной лучевой дренажной скважины, кондуктора с запорным устройством и водоотводом, а на другой - заглушки, позволяют сократить срок ввода в эксплуатацию горизонтальную лучевую дренажную скважину;

- установка на дренируемой территории не менее чем одной гидронаблюдательной скважины позволяет следить за процессом осушения данной территории.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - этап размещения в горизонтальной лучевой дренажной скважине шнурового, удлиненного на всю длину скважины, камуфлетного заряда;

на фиг.2 - заключительный этап сооружения горизонтальной лучевой дренажной скважины в твердых породах.

Заявляемый способ сооружения горизонтальной лучевой дренажной скважины в твердых породах осуществляют следующим образом.

На дренируемой территории 1, представленной твердыми породами 2, намечают трассу 3 горизонтальной лучевой дренажной скважины (фиг.1). Трасса 3 может быть выполнена как строго горизонтальный, так и наклонный до 10° к горизонту. В начале трассы 3 на заданной глубине сооружают вертикальный ствол 4. В качестве вертикального ствола 4 можно использовать существующие в начале трассы 3 естественные откосы, понижения рельефа местности, борта карьеров или существующие горные выработки и котлованы. Из вертикального ствола 4 осуществляют бурение скважины 5, ориентированной по трассе 3. На забое 6 скважины 5 сооружают дополнительный вертикальный ствол 7 на такую же глубину, что и первый вертикальный ствол 4. Используя оба вертикальных ствола 4 и 7, в скважине 5 размещают шнуровой, удлиненный на всю скважину 5, камуфлетный заряд 8. Радиус сооружаемой горизонтальной лучевой дренажной скважины 9 коррелируется с расходом взрывчатого вещества на 1 м длины, определяемый по формуле

C _вв= R²g,

где С_вв - расход взрывчатого вещества;

R - радиус зоны разрушения и сечения горизонтальной лучевой дренажной скважины, определяемый с учетом ожидаемого расхода подземных вод по ней;

g - удельный расход взрывчатого вещества для нормального разрыхления пород.

Осуществляют взрывание камуфлетного заряда 8, в результате чего образуется бесфильтровая, одинакового сечения горизонтальная лучевая дренажная скважина 9. Вдоль образованной скважины 9 в твердой породе 2 образуются трещины 10, увеличивающие перехватывающую способность подземных вод (фиг.2). После взрыва осуществляют необходимые меры по безопасности ведения работ: проветривают горизонтальную лучевую дренажную скважину и вертикальные стволы, отводят загрязненые воды и др. На устье 11 горизонтальной лучевой дренажной скважины 9 устанавливают кондуктор 12 с запорным устройством 13 и водоотвод 14, а на забое 6 горизонтальной лучевой дренажной скважины 9 - заглушку 15. Горизонтальная лучевая дренажная скважина 9, сооруженная в твердых породах, готова к эксплуатации.

На дренируемой территории 1 для оценки осушения, то есть понижения уровня подземных вод, закладывают не менее чем одну гидронаблюдательную скважину (не показана).

Практическая применяемость заявленного способа сооружения горизонтальной лучевой дренажной скважины в твердых породах показана на следующем примере конкретного исполнения.

Пример

Поселок расположен на площади развития твердых пород, представленных гранитами, которые в верхней зоне выветрены. Граниты повсеместно перекрыты суглинками мощностью до 4,0-5,5 м. Граниты и суглинки водоносны и имеют коэффициенты фильтрации соответственно 2,8 м/сут и 0,6 м/сут, а также - общий статистический уровень грунтовых вод, находящийся на глубине 1,2-1,5 м от поверхности. Трассу горизонтальной лучевой дренажной скважины прокладывают по поселковой улице.

Сооружают вертикальный ствол глубиной 6,5-7,0 м. Из вертикального ствола бурят горизонтальную лучевую дренажную скважину диаметром 93 мм на глубину до 300 м. У забоя пробуренной скважины сооружают второй вертикальный ствол такой же глубины. В качестве взрывчатого вещества (ВВ) применяют шнуровой, удлиненный на всю длину скважины камуфлетный заряд, представляющий собой эластичный полиэтиленовый шланг диаметром 50 мм с толщиной стенки 1,5-2,0 мм. Заряжение осуществляют путем протягивания заряда из одного вертикального ствола в другой по всей скважине.

Расход взрывчатого вещества определен по формуле

C _вв= R²g,

где R - радиус зоны разрушения, g - удельный расход взрывчатого вещества для нормального разрыхления дренируемых пород.

В результате произведенного взрывания заряда получена бесфильтровая, одинакового сечения, горизонтальная лучевая дренажная скважина, радиус зоны разрушения составил 0,35 м, расход взрывчатого вещества равен 60 кг. Для организованного отвода дренажных вод устье скважины оборудовали кондуктором, запорным устройством и водоотводом, а забой - заглушкой. Время сооружения - 12 суток.

Пуск в эксплуатацию горизонтальной лучевой дренажной скважины в поселке позволил осушить полосу шириной 180-200 м и обеспечить нормальные условия эксплуатации подвальных помещений зданий и сооружений.

Как видно из приведенного примера, заявленная совокупность признаков позволяет значительно уменьшить объем бурения, сократить сроки ввода в эксплуатацию горизонтальной лучевой дренажной скважины, а также увеличить ее перехватывающую способность и вести наблюдение за осушаемой дренируемой территорией.