RU2249699C2 - Method for driving draining mines in broken and watered massif - Google Patents

Abstract

FIELD: mining industry.

SUBSTANCE: method includes erection of wall, prior reinforcement of rock massif along extraction track by drilling longitudinal and slanting wells and forcing reinforcing cementing solutions into these wells, destruction and cleaning of rocks under protection of cementing cover, erection of permanent support, following reinforcement of contour-adjacent massif by cementation solutions through wells, drilled perpendicularly to mine axis. Draining wells are additionally drilled with delay through cementing layer having length greater than thickness of reinforced rocks zone, to form a draining layer around reinforced cover.

EFFECT: higher effectiveness.

2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к горнодобывающей промышленности, но может быть использовано в других областях, предусматривающих использование горных выработок, например в коммунальном строительстве.The present invention relates to the mining industry, but can be used in other areas involving the use of mining, for example, in municipal construction.

Вскрытие и подготовка месторождений полезных ископаемых осложняется зонами геологических нарушений и зонами ослабленных и сильно обводненных пород. Проведение и поддержание горных выработок в обводненном и неустойчивом горном массиве характеризуется рядом осложнений: уменьшением механической прочности горных пород, увеличением давления на крепь за счет ухудшения физических свойств пород и дополнительного гидростатического давления, а также увеличением водопритоков.The opening and preparation of mineral deposits is complicated by zones of geological disturbances and zones of weakened and heavily flooded rocks. Carrying out and maintaining mine workings in an irrigated and unstable massif is characterized by a number of complications: a decrease in the mechanical strength of the rocks, an increase in pressure on the lining due to the deterioration of the physical properties of the rocks and additional hydrostatic pressure, as well as an increase in water inflows.

Известны способы проходки горных выработок в сложных горно-геологических условиях с применением забивной крепи, когда под защитой постоянной крепи в горном массиве возводится забивная крепь (проколоты), затем в контуре выработки на небольшом отходе производится разрушение и уборка горной массы под защитой проколотов и сразу же возводится мощная постоянная крепь (см. авт.св. SU 1624243 A1, м. кл. Е 21 D 9/00). Способ очень трудоемок и применим в основном при проходке выработок небольшого сечения, но совершенно не применим при больших водопритоках.Known methods of driving mine workings in difficult geological conditions using a driven roof support, when under the protection of a permanent roof support in a mountain massif, a driven roof support (punctured) is erected, then in a mining circuit on a small waste, the rock mass is destroyed and cleaned under the protection of pierced holes and immediately a powerful permanent lining is being erected (see autosw. SU 1624243 A1, metro class E 21 D 9/00). The method is very time-consuming and is mainly applicable when driving the workings of a small section, but it is completely not applicable for large water inflows.

Наиболее близким к предлагаемому является способ проходки горных выработок в зонах геологических нарушений со слабыми горными породами и большими водопритоками с использованием предварительного и последующего упрочнения горных пород цементацией, когда за заранее возведенную в забое выработки перемычку через опережающие скважины производится нагнетание цементационных растворов с целью создания упрочненного породоцементного камня с площадью поперечного сечения, превосходящей сечение горной выработки. Затем производят разрушение и уборку горной породы на все сечение выработки, а затем через скважины, пробуренные перпендикулярно оси выработки производят нагнетание цементационных растворов в закрепное пространство с целью последующего упрочнения приконтурного массива и ликвидации остаточной трещиноватости (см. Производство тампонажных работ при ликвидации аварийных состояний горных выработок / Строительство предприятий угольной промышленности: Обзорная информация. - Вып. 7. - М., 1985.- С 6-15).Closest to the proposed one is a method of driving mine workings in zones of geological disturbances with weak rocks and large water inflows using preliminary and subsequent hardening of rocks by cementation, when cementing mortars are injected through leading wells in advance to the bottom of the mine working hole in order to create a hardened rock-cement stone with a cross-sectional area exceeding that of a mine. Then the rock is destroyed and cleaned over the entire cross section of the mine, and then, through the wells drilled perpendicular to the axis of the mine, cement mortars are injected into the fixed space with the aim of further strengthening the edge mass and eliminating residual fracturing (see Production of grouting during the elimination of emergency conditions of mine workings / Construction of coal industry enterprises: Overview. - Issue 7. - M., 1985.- C 6-15).

Недостатком этого способа является снижение дренируемости подземных вод в выработку из-за создания зоны упрочненных горных пород, обеспечивающих устойчивость горных выработок.The disadvantage of this method is to reduce the drainability of groundwater into production due to the creation of a zone of hardened rocks, ensuring the stability of the mine workings.

Целью настоящего изобретения является снижение материальных затрат на проходку и поддержание дренажных выработок в слабоустойчивых и обводненных горных породах. Комплексное решение проблемы повышения устойчивости с одновременным обеспечением дренируемости подземных вод возможно путем последовательного выполнения следующих работ:The aim of the present invention is to reduce the material costs of sinking and maintaining drainage workings in weakly stable and flooded rocks. A comprehensive solution to the problem of increasing stability while ensuring the drainage of groundwater is possible by sequentially performing the following works:

- возведение перемычки в забое и предварительная цементация породного массива по трассе горной выработки;- erection of a lintel in the face and preliminary cementation of the rock mass along the mine;

- непосредственная проходка выработки с установкой постоянной крепи;- direct penetration of the mine with the installation of a permanent lining;

- последующая цементация околоконтурного породного массива;- subsequent cementation of the near-contour rock mass;

- бурение дренажных скважин длиной, превышающей длину скважин последующей цементации более чем на 1,0 м;- drilling of drainage wells with a length exceeding the length of subsequent cementing wells by more than 1.0 m;

- создание высокопроницаемого дренажного слоя за пределами зоны упрочненных пород.- the creation of a highly permeable drainage layer outside the zone of hardened rocks.

На фиг.1 показана принципиальная технологическая схема проходки горной выработки с применением предварительного упрочнения горных пород по трассе выработки.Figure 1 shows a schematic flow diagram of a mine working using preliminary hardening of rocks along the production route.

На фиг.2 показан разрез по линии А-А на фиг.1.Figure 2 shows a section along the line aa in figure 1.

На фиг.3 показано поперечное сечение выработки с дополнительными скважинами, пробуренными до дренажного слоя, образованного за счет естественной разгрузки массива пород при проходке выработки.Figure 3 shows the cross section of the mine with additional wells drilled to the drainage layer formed by natural unloading of the rock mass during excavation.

На фиг.4 показано поперечное сечение выработки с дополнительными скважинами, пробуренными до дренажного слоя, образованного искусственным способом путем гидроразрыва пород или камуфлетным взрыванием.Figure 4 shows a cross section of a mine with additional wells drilled to a drainage layer formed artificially by hydraulic fracturing or camouflage blasting.

Перед проходкой выработки 1 (фиг.1) в забое возводят изолирующую перемычку 2, через которую по трассе выработки бурят продольные и наклонные скважины предварительного упрочнения массива пород 3 на длину заходки L и производят нагнетание в них цементационного раствора. При этом скважины 3 располагают таким образом, чтобы контур проводимой выработки 4 располагался внутри образуемой тампонажной завесы, то есть чтобы проходка выработки велась под прикрытием породоцементной оболочки. После набора раствором необходимой прочности производят разрушение и уборку горной массы и возводят постоянную крепь выработки 5.Before driving the excavation 1 (Fig. 1), an insulating bridge 2 is erected in the bottom, through which longitudinal and inclined wells of preliminary hardening of the rock mass 3 are drilled along the mining route to the insert length L and the grout is injected into them. In this case, the wells 3 are positioned in such a way that the contour of the excavation 4 is located inside the grouting curtain that is being formed, that is, that the excavation of the excavation is carried out under the cover of a rock-cement shell. After gaining the necessary strength with a solution, the rock mass is destroyed and cleaned and the mine support is constantly supported 5.

После проходки дренажной выработки 1 (фиг.3) упрочнение приконтурного массива производится за счет нагнетания в закрепное пространство цементационных растворов через скважины 6, расположенные перпендикулярно оси выработки. Однако создание слабопроницаемой породоцементной оболочки 7 вокруг дренажной выработки не отвечает условиям эффективного дренажа, а в отдельных случаях приводит к возникновению дополнительного гидростатического давления на крепь выработки. Бурение с отставанием от забоя выработки системы дренажных скважин 8 длиной, превышающей толщину зоны упрочненных пород, позволяет вскрыть дренажный слой с естественной трещиноватостью.After driving the drainage excavation 1 (Fig. 3), the contour mass is strengthened by pumping cement solutions into the fixed space through wells 6 located perpendicular to the axis of the excavation. However, the creation of a poorly permeable rock-cement shell 7 around the drainage excavation does not meet the conditions of effective drainage, and in some cases leads to additional hydrostatic pressure on the lining of the excavation. Drilling with a lag behind the bottom of the development of a system of drainage wells 8 with a length exceeding the thickness of the zone of hardened rocks allows you to open the drainage layer with natural fracture.

Создание дополнительного дренажного слоя 9 с образованием дополнительных флюидопроводящих трещин вокруг забойных частей дренажных скважин вокруг упрочненной оболочки возможно тремя способами. Первый способ (фиг.3) основан на развитии вокруг выработки зоны неупругих деформаций со значительной степенью и достаточных размеров нарушенностью путем естественной разгрузки массива при проходке выработки.The creation of an additional drainage layer 9 with the formation of additional fluid-conducting cracks around the bottomhole parts of the drainage wells around the hardened shell is possible in three ways. The first method (figure 3) is based on the development around the working zone of inelastic deformations with a significant degree and sufficient size of the disturbance by natural unloading of the array during excavation.

В случае недостаточной проницаемости вскрытого дренажного слоя 9 (трещиноватость близка трещиноватости нетронутого массива 10) производят искусственное увеличение проницаемости по второму или третьему способу (фиг.4).In the case of insufficient permeability of the opened drainage layer 9 (fracturing is close to fracturing of the untouched massif 10), an artificial increase in permeability is produced by the second or third method (Fig. 4).

Второй способ основан на искусственном увеличении проницаемости массива горных пород путем его гидрорасчленения и гидроразрыва с образованием новых флюидопроводящих трещин. Для этого в забое дренажной скважины 8 создают зародышевую щель - искусственный концентратор напряжений 11, изолируют забойную часть скважины пакером 12 и подают жидкость под высоким давлением.The second method is based on artificially increasing the permeability of a rock mass by its hydraulic separation and hydraulic fracturing with the formation of new fluid-conducting cracks. To do this, in the bottom of the drainage well 8 create an embryonic gap - an artificial stress concentrator 11, isolate the bottomhole portion of the well with a packer 12 and supply the liquid under high pressure.

Третий способ основан на искусственном увеличении проницаемости путем камуфлетного взрывания заряда ВВ 13 в забое дренажных скважин 8.The third method is based on an artificial increase in permeability by camouflage blasting of explosive charge 13 in the bottom of drainage wells 8.

Таким образом, создание тампонажной завесы позволяет проходить и безремонтно поддерживать выработку в неустойчивых обводненных горных породах, а образование приконтурной дренажной системы позволяет сохранить функциональное назначение дренажной выработки - снижение обводненности месторождения полезных ископаемых.Thus, the creation of a grouting curtain allows passing and maintenance-free maintenance of production in unstable flooded rocks, and the formation of a marginal drainage system allows you to maintain the functional purpose of the drainage development - reducing the water cut of a mineral deposit.

Claims (2)

1. Способ проходки дренажных выработок в неустойчивом обводненном массиве горных пород, включающий возведение перемычки, предварительное упрочнение горного массива по трассе выработки путем бурения продольных и наклонных скважин и нагнетания в эти скважины упрочняющих цементационных растворов, разрушение и уборку горной массы под защитой породоцементной оболочки, возведение постоянной крепи, последующее упрочнение приконтурного массива цементоционными растворами через скважины, пробуренные перпендикулярно оси выработки, отличающийся тем, что с отставанием от забоя через тампонажный слой дополнительно бурят дренажные скважины длиной, превышающей толщину зоны упрочненных горных пород, для создания дренажного слоя вокруг упрочненной оболочки.1. A method of driving drainage workings in an unstable flooded massif of rocks, including the construction of a bridge, preliminary hardening of the rock mass along the production route by drilling longitudinal and deviated wells and injection of reinforcing cement slurries into these wells, destruction and cleaning of the rock mass under the protection of the cement-cement sheath, erection lining, subsequent hardening of the near-mass array with cementitious mortars through wells drilled perpendicular to the axis of production, distinguishing Keep in mind that with lagging behind the bottom through the grouting layer, additional drainage wells are drilled with a length exceeding the thickness of the zone of hardened rocks to create a drainage layer around the hardened shell. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят искусственное увеличение проницаемости массива дренажного слоя горных пород путем образования в забойных частях дренажных скважин дополнительных флюидопроводящих трещин за счет гидроразрыва или камуфлетного взрывания.2. The method according to claim 1, characterized in that they produce an artificial increase in the permeability of the rock drainage massif by forming additional fluid-conducting cracks in the bottomhole parts of the drainage wells due to hydraulic fracturing or camouflage blasting.

Images