электрод-инъектор для электрохимического тампонажа горных пород

Формула изобретения

Электрод-инъектор для электрохимического тампонажа горных пород, включающий корпус в виде трубчатого стержня с перфорированной нижней частью, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения инъектора, повышения качества и безопасности тампонажных работ во взрывоопасной среде, электрод-инъектор снабжен пакетирующим устройством и взрывозащищенной распределительной коробкой, а трубчатый стержень электрода выполнен составным, причем его нижняя часть изготовлена из токопроводящего материала, а верхняя часть состоит из отрезков трубчатых стержней, покрытых диэлектриком, и снабжена обратным клапаном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу, в частности к шахтному строительству, и предназначено для водоизоляции и укрепления неустойчивых горных пород во взрывоопасной среде способом электрохимического тампонажа в шахтном строительстве, а также может быть использовано при строительстве объектов жилого, промышленного и гидротехнического назначения.

Известен инъектор для электрохимического укрепления грунтов [1] состоящий из корпуса в виде трубы с перфорированной нижней частью и шланга для подачи закрепляющего раствора; корпус инъектора изготовлен из токонепроводящего материала, а внутри шланга укреплен токопроводящий стержень.

Недостатком этого инъектора является то, что он предназначен для электрохимической обработки массива, однородного по своему составу и свойствам, на небольшой глубине, он совершенно неприменим во взрывоопасной среде, например в выработках, опасных по газу; не решена задача герметизации устья скважины, в результате чего возможен выход электролита по затрубному пространству; данный инъектор неприменим в водоносных горизонтах с высоким пластовым давлением: возможен выход воды через инъектор.

Целью изобретения является расширение области применения, повышение качества укрепления горных пород и безопасности выполнения работ во взрывоопасной среде.

Цель достигается тем, что электрод-инъектор выполнен из ряда конструктивных элементов и содержит пакерующее устройство, взрывозащищенную распределительную коробку и обратный клапан, а сам стержень электрода также выполнен составным, при этом его нижняя перфорированная часть является рабочей и изготовлена из токопроводящего материала, а верхняя часть состоит из наборных секций, покрытых диэлектриком.

На фиг.1 показана схема конструкции электрода-инъектора; на фиг.2 взрывозащищенная распределительная коробка.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 рабочая часть электрода-инъектора; 2 нерабочая часть с диэлектрическим покрытием; 3 пакерующее устройство; 4 взрывозащищенная распределительная коробка; 5 обратный клапан; 6 штанга; 7 корпус взрывоопасной распределительной коробки; 8 крышка взрывозащищенной коробки; 9 горловина; 10 шпилька.

Электрод-инъектор для электрохимического тампонажа состоит из рабочей части 1, представляющей собой перфорированную трубу, изготовленную из токопроводящего материала, на которую навинчиваются секции нерабочей части 2.

Нерабочая часть 2 представляет собой также трубу, но без перфорации и покрытую диэлектриком. Нерабочая часть может состоять из целого ряда секций, соединенных друг с другом при помощи резьбы. Длина ее зависит от структуры и литологического состава горных пород. Объясняется это тем, что не всегда есть необходимость подвергать электрохимической обработке весь массив одновременно с одинаковыми электрическими параметрами (для различных по литологическому составу горных пород необходима различная плотность тока).

К нерабочей части 2 присоединено пакерующее устройство 3, предназначенное для герметизации устья скважины, что исключает возможность выхода электролита по затрубному пространству.

Для предотвращения опасности взрыва при работе во взрывоопасной среде к электроду-инъектору присоединяют взрывозащищенную распределительную коробку 4 для герметизации всех клемм и соединений кабеля.

Чтобы предотвратить выход воды через инъектор, его герметизируют с помощью обратного клапана 5.

Примером конкретного применения заявляемого электрода-инъектора являются его испытания на шахте "Октябрьская" ПО "Донецкуголь", где были проведены опытные работы по электрохимическому тампонажу. Для выполнения этих работ были изготовлены 20 электродов-инъекторов.

Из забоя выработки были пробурены скважины в два ряда на глубину до 16 м. В скважины установили составные электроды-инъекторы.

По гидравлической системе осуществлялась через анод закачка в слой грунта раствора-электролита на основе силиката натрия по однорастворной рецептуре.

От выпрямителей на электроды подавали постоянный электрический ток.

Электрохимический тампонаж выполняли непрерывно в течение 72 ч, при этом удельный расход электроэнергии не превысил 80,0 кВт.ч/м³.

На протяжении всего периода выполнения электрохимического тампонажа электроды-инъекторы показали высокую надежность в эксплуатации.