СПОСОБ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК КАЛИЙНЫХ РУДНИКОВ
METHOD FOR WATERPROOFING OF MINE WORKINGS OF POTASSIUM MINES

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при подземной разработке месторождений калийных солей для гидроизоляции затопленных участков и обводненных горных выработок.
Известен способ предотвращения затопления калийных рудников при прорывах в рудник подземных вод из геологических нарушений, в котором гидроизоляция достигается возведением в подземных выработках сдвоенных перемычек из бетона, усиленного арматурой (Пат. 020427 ЕА, МПК E21D 11/38, заявл. 07.09.2011, опубл. 28.11.2014, Бюл. №11).
Однако указанная перемычка имеет сложную конструкцию, кроме того, она не исключает возможное выщелачивание породы из стенок выработки при затоплении выработки пресной или слабоминерализованной водой.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ гидроизоляции при помощи шахтной гидроизоляционной перемычки, состоящей из бетонной стенки, контактирующей с вмещающими породами. В тело бетонной стенки перемычки вмонтированы опрессовочные патрубки. Гидроизоляция контакта бетонной стенки с вмещающими породами достигается разбуриванием шпуров по опрессовочным патрубкам и опрессовкой. По разбуренным шпурам подают скрепляющие тампонажные растворы (Пат. 2219350, Российская Федерация, МПК E21F 17/103, заявл. 10.06.2002, опубл. 20.12.2003, Бюл. №35).
Общим недостатком известных конструкций является то, что тампонажно-опрессовочные работы осуществляют из выработки, в которой расположена перемычка, или из трубы-лаза в теле перемычки, что подразумевает нахождение обслуживающего персонала в непосредственной близости к воде, находящейся под высоким давлением.
Технический результат данного изобретения заключается в обеспечении безопасности персонала, обслуживающего перемычку, за счет выполнения работ по гидроизоляции из специальной выработки без нахождения персонала в затопленной выработке или вблизи нее; в повышении надежности гидроизоляционной перемычки за счет тампонажа вмещающих пород и контакта «перемычка - вмещающие породы», а также в значительном упрощении строительства бетонной перемычки за счет отсутствия в ее конструкции корродирующих элементов (труба-лаз, люк).
Указанный технический результат достигается тем, что в способе гидроизоляции горных выработок калийных рудников, включающем проходку вруба, возведение бетонного тела перемычки, стенки которого контактируют с вмещающими породами, гидроизоляцию горной выработки осуществляют тампонированием вмещающих водорастворимых соляных пород и бетонного тела перемычки через скважины, пробуренные из специально пройденной выработки или группы выработок.
Тампонаж осуществляют через скважины из нескольких специально пройденных выработок.
Специальную выработку проходят над (под) гидроизолируемой выработкой на расстоянии, исключающем их взаимовлияние или в каменной соли.
Гидроизоляцию горной выработки осуществляют заморозкой бетонного тела перемычки и вмещающих водорастворимых пород.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид перемычки в начале ее эксплуатации, на фиг. 2 - разрез по А-А, на фиг. 3 - разрез по Б-Б, на фиг. 4 показан общий вид перемычки в конце ее эксплуатации.
На чертежах: 1 - гидроизолируемая выработка, 2 - бетонное тело перемычки; 3 - специальная выработка; 4 - веер скважин, предназначенный для контроля герметичности перемычки; 5 - веер скважин, предназначенный для тампонажа бетонного тела, контакта «бетон-соль» и соляных пород; 6 - веер скважин, предназначенный для тампонажа только вмещающих пород; 7 - герметизирующий слой тампонажного материала; 8 - тампонажный состав, имеющий после структурообразования прочность на уровне прочности бетона и адгезию к солям и бетону.
Способ осуществляется следующим образом.
В гидроизолируемой выработке 1 проходят вруб и возводят бетонное тело перемычки 2, размеры которой определяются по максимальному гидростатическому давлению. Над перемычкой, на расстоянии, при котором обеспечивается устойчивость потолочины гидроизолируемой выработки 1, проходят специальную выработку 3, не имеющую прямой связи с гидроизолируемым участком (Фиг. 1).
В зависимости от условий гидроизолируемого участка могут быть пройдены несколько таких специальных выработок.
Из специальной выработки 3 бурят три ряда вееров скважин. Веер скважин 4 предназначен для контроля герметичности перемычки, а веер скважин 5 - для тампонажа перемычки, контакта «бетон-соль» и соляных пород. Веера скважин 4, 5, пересекающие бетонное тело перемычки 2, бурят таким образом, чтобы крайние скважины подсекали границу бетонного тела. Веер скважин 6, предназначенный для тампонажа только вмещающих пород, не пересекает бетонное тело перемычки. Его бурят таким образом, чтобы он находился на расстоянии не менее 1,0 м от торца бетонного тела перемычки 2, а между скважинами и выработкой оставался целик не более 0,5 м, исходя из горногеологических условий (Фиг. 2, 3).
Расстояние между рядами вееров скважин принимается кратным количеству циклов тампонажа, их количество должно быть не менее 6 раз на перемычку. Глубина скважин определяется по месту по фактической гипсометрии пластов.
В первую очередь тампонируют веера скважин 5 и 6. Тампонаж производят проникающим тампонажным составом, имеющим адгезию к солям и бетону, например, на основе акриловых соединений. После тампонажа через досыльные пакеры на контакте «бетон-соль» образуется герметизирующий слой тампонажного материала 7. После структурообразования тампонажного материала, его разбуривают и скважины погашают тампонажным составом 8, имеющим после структурообразования прочность на уровне прочности бетона и адгезию к солям и бетону, например, эпоксидной смолой (Фиг. 4).
гидр
Контроль гидроизоляционных свойств перемычки выполняют через веер скважин 4. После начала действия на перемычку гидростатического давления рассола Р и при накоплении рассолов в забоях скважин рассол из них откачивают. Скважины тампонируют проникающим тампонажным составом, в результате чего на контакте «бетон-соль» образуется герметизирующий слой тампонажного материала 7, а бетонное тело перемычки и вмещающие породы приведены в герметичное состояние. На расстоянии равном отношению длины перемычки к количеству циклов тампонажа от протампонированного веера скважин бурят новый веер скважин, предназначенный для контроля герметичности перемычки. После этого веер скважин 4 разбуривают и погашают тампонажным составом 8. При необходимости цикл разбуривания и тампонажа повторяют в следующем веере скважин.
При окончании срока службы перемычки количество протампонированных вееров скважин достигает максимального количества (Фиг. 4).
Гидроизоляция горной выработки может быть выполнена за счет заморозки бетонного тела и вмещающих пород, в этом случае веера скважин не погашают. В скважины устанавливают замораживающие колонки, которые при включении замораживающей установки создают барьер из замороженных соляных пород для удержания от проникновения рассолов через перемычку.
Использование предлагаемого изобретения позволяет многократно повысить надежность гидроизоляционной перемычки за счет циклов тампонажных или замораживающих работ, производимых из обособленной специальной выработки, не имеющей прямой связи с гидроизолируемым участком, и обеспечить безопасность обслуживающего персонала.