8.2. Оценка устойчивости конструктивных элементов системы разработки
8.2. Оценка устойчивости конструктивных
элементов системы разработки 
8.2.1. Категории устойчивости конструктивных элементов системы разработки:
стволы скважин;
кровля камер;
междукамерные целики (бока камер) как несущий элемент;
междукамерные целики (бока камер) как фильтрационная защита для жидких и газообразных продуктов.
В зависимости от способности сохранять устойчивое состояние конструктивных элементов в различных условиях размыва и эксплуатации для сравнительной оценки вводятся категории устойчивости состояния:
I - устойчивое состояние;
II - среднеустойчивое состояние;
III - слабоустойчивое состояние;
IV - неустойчивое состояние.
Возможность безаварийного размыва и эксплуатации камер в зависимости от категорий устойчивости конструктивных элементов определяется по табл. 3.
Камеры с более низким уровнем устойчивости элементов (с номерами больше, чем указано в таблице) для указанных в графе 1 способов не пригодны.
Таблица 3
ТРЕБОВАНИЯ К УСТОЙЧИВОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕР
┌────────────────────────────┬───────────────────────────────────┐ │ Возможности безопасной │ Категории устойчивости для │ │эксплуатации и использования│ элементов │ │ камер ├──────────┬────────────┬───────────┤ │ │ствол скв.│ кровля кам.│ целики │ ├────────────────────────────┼──────────┼────────────┼───────────┤ │Хранение жидких и газообраз-│ I │ I │ 0/I │ │ных продуктов при возможных │ │ │ │ │разовых отклонениях │ │ │ │ │давлений до │ │ │ │ │50% первоначального │ │ │ │ │Хранение жидких и газообраз-│ I │ I │ I/I │ │ных продуктов при возможных │ I │ II │ 0/I │ │разовых отклонениях │ │ │ │ │давлений до │ │ │ │ │10% первоначального │ │ │ │ │Захоронение жидких и │ I │ II │ I/I │ │твердых отходов │ │ │ │ │Не используются после │ I - II │ II │ II/- │ │размыва │ │ │ │ │При размыве на промежу- │ I - II │ II │ - │ │точных стадиях прохожде- │ │ │ │ │ния труднорастворимых │ │ │ │ │слоев пород │ │ │ │ └────────────────────────────┴──────────┴────────────┴───────────┘
Примечание. В графе "целики" в числителе - категория устойчивости целиков как несущего элемента, в знаменателе - по фильтрационному фактору. Категория устойчивости целиков "0" соответствует одиночным камерам.
Использование камер для соответствующих целей допускается в тех случаях, когда конструктивные элементы обладают категорией устойчивости, указанной в таблице, или выше (при равных или меньших номерах категорий устойчивости, чем в табл. 3).
8.2.2. Определение категории устойчивости ствола скважины.
Категория устойчивости ствола скважины определяется в
зависимости от высоты камеры H, радиуса кровли камеры R и мощности
оставляемого в кровле монолитного целика соли M или мощности
1
нерастворимых пород M .
2
Порядок определения категории устойчивости ствола скважины
устанавливается по специальным номограммам, разработанным для
конкретных горно - геологических условий месторождений:
по диаграмме "S" в соответствии с величинами H и R
определяются зоны от 1 до 5 (рис. 10);
по табл. 4 в зависимости от номера зоны и величины M или M
1 2
определяется категория устойчивости ствола скважины.
Таблица 4
УРОВНИ КАТЕГОРИИ УСТОЙЧИВОСТИ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ МОНОЛИТНОГО СОЛЯНОГО СЛОЯ М
1
ИЛИ НЕРАСТВОРИМОГО ПРОЧНОГО СЛОЯ М (М),
2
СООТВЕТСТВУЮЩИХ КАТЕГОРИЯМ УСТОЙЧИВОСТИ
ПО ЗОНАМ ДИАГРАММЫ "S"
┌──────────────┬─────────────────────────────────────────────────┐ │ Уровень │ Номер зоны на диаграмме "S" │ │ категории ├─────────┬─────────┬──────────┬──────────┬───────┤ │ устойчивости │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ ├──────────────┼─────────┼─────────┼──────────┼──────────┼───────┤ │ I │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ > M │ │ │ 2j │ 2j │ 2f │ 2q │ 2q │ │ │ ----- │ ----- │ ----- │ ----- │ ----- │ │ │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ > M │ │ │ 1j │ 1j │ 1f │ 1q │ 1q │ │ │ │ │ │ │ │ │ II │ │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ │ │ │ 2j │ 2i │ 2f │ 2q │ │ │ │ ----- │ ----- │ ----- │ ----- │ │ │ │ [M ) │ [M ) │ [M1f) │ [M ) │ │ │ │ 1j │ 1i │ 1f │ 1q │ │ │ │ │ │ │ │ │ III │ │ │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ │ │ │ │ 2j │ 2i │ 2f │ │ │ │ │ ----- │ ----- │ ----- │ │ │ │ │ [M ) │ [M ) │ [M ) │ │ │ │ │ 1j │ 1i │ 1f │ │ │ │ │ │ │ │ │ IV │ │ │ │ [M ) │ [M ) │ │ │ │ │ │ 2j │ 2i │ │ │ │ │ │ ----- │ ----- │ │ │ │ │ │ [M ) │ [M ) │ │ │ │ │ │ 1j │ 1i │ └──────────────┴─────────┴─────────┴──────────┴──────────┴───────┘
Примечание. В числителе - мощность монолитных соляных пород, в знаменателе - мощность прочных нерастворимых слоев.
8.2.3. Определение категории устойчивости кровли камер.
Разрушение кровли камер может быть вызвано появлением в угловых зонах растягивающих и пластических деформаций.
Категория устойчивости кровли определяется в зависимости от радиуса кровли камеры R и высоты камеры H по диаграмме "К" (рис. 11). Номер зоны на диаграмме соответствует уровню категории устойчивости.
8.2.4. Определение категории устойчивости междукамерного целика как несущего элемента.
Часть массива, расположенного между двумя или большим количеством камер, образует междукамерный целик, который характеризуется расчетным коэффициентом извлечения.
Расчетный коэффициент извлечения омега для области рассматриваемого междукамерного целика определяется по формуле:
S
к
омега = ---------, (23)
(S + S )
к ц
где: S - площадь горизонтального сечения рассматриваемой
к
группы камер (S = S + S + ...); S - площадь горизонтального
к 1 2 ц
сечения целика (рис. 12). При омега < 0,15 камеры считаются
одиночными, для них считается омега = 0,15.
Категория устойчивости междукамерного целика определяется в зависимости от степени нагруженности C:
┌─────────────────────────────────┬──────────────────────────────┐ │ Категория устойчивости │ Степень нагруженности │ ├─────────────────────────────────┼──────────────────────────────┤ │ I - устойчивые │ C < [C] │ │ │ │ │ II - среднеустойчивые │ [C ] < C < [C ] │ │ │ 1 2 │ │ │ │ │ III - слабоустойчивые │ [C ] < C < [C ] │ │ │ 2 3 │ │ │ │ │ IV - неустойчивые │ C > [C ] │ │ │ 3 │ └─────────────────────────────────┴──────────────────────────────┘
Степень нагруженности междукамерных целиков определяется по формуле:
(гамма - гамма омега)
м р
H [----------------------- - гамма ]
(1 - омега) р
C = -----------------------------------------, (24)
(гамма - гамма омега)
м р
сигма [----------------------- + гамма ]
с (1 - омега) р
где: H - глубина средней части камеры; гамма - средний
м
объемный вес пород от поверхности до кровли камер; гамма -
р
объемный вес рассола или продукта хранения; сигма - прочность
с
пород в целике на одноосное сжатие.
8.2.5. Определение устойчивости междукамерных целиков по фильтрационному фактору.
В условиях повышенного давления продуктов хранения или рассолов в междукамерных целиках возникает возможность образования зон необратимых деформаций с разуплотнением пород, при этом целики могут потерять свойства фильтрационной защиты.
Категории устойчивости целиков как фильтрационной защиты определяются в зависимости от условий нагружения, характеризующихся степенью нагруженности F.
┌─────────────────────────────────┬──────────────────────────────┐ │ Категория устойчивости │ Степень нагруженности │ ├─────────────────────────────────┼──────────────────────────────┤ │ I - устойчивые │ F < [F ] │ │ │ 1 │ │ │ │ │ II - среднеустойчивые │ [F ] < F < [F ] │ │ │ 1 2 │ │ │ │ │ III - слабоустойчивые │ [F ] < F < [F ] │ │ │ 2 3 │ │ │ │ │ IV - неустойчивые │ F > [F ] │ │ │ 3 │ └─────────────────────────────────┴──────────────────────────────┘
Предельные значения степени нагруженности для различных типов материалов приведены ниже:
┌───────────────────────────────┬──────────┬─────────┬───────────┐ │ Тип материалов │ [F ] │ [F ] │ [F ] │ │ │ 1 │ 2 │ 3 │ ├───────────────────────────────┼──────────┼─────────┼───────────┤ │Для газов │ 0,20 │ 0,30 │ 0,40 │ │Для рассолов │ 0,35 │ 0,45 │ 0,50 │ │Для нефтепродуктов │ 0,30 │ 0,40 │ 0,45 │ └───────────────────────────────┴──────────┴─────────┴───────────┘
Степень нагруженности целиков по фактору фильтрации определяется по формуле:
2
(H k гамма - P омега)
п м
[P - -----------------------]
(1 - омега)
F = ------------------------------------, (25)
(H k гамма - P омега)
п м
сигма [P + -----------------------]
с (1 - омега)
где: P - давление в камере (в условиях размыва P = гамма H);
р
k - коэффициент, учитывающий влияние степени подработанности
п
массива,
k = 1 при D > H,
п
4
k = 1 - омега(1 - D/H) при D < H, (26)
п
где D - минимальный характерный размер области расположения
камер в плане.
Гидроразрыв в породах междукамерных целиков может произойти
при условии
(H k гамма - P омега)
п м
----------------------- < -K сигма , (27)
(1 - омега) р
где: сигма - прочность на растяжение пород целика, МПа; К -
р
коэффициент, учитывающий неточности принятых расчетных параметров
(принимается К = 0,2 - 0,4).
8.2.6. Определение устойчивости конструктивных элементов системы разработки осуществляется по методическим указаниям для конкретных горно - геологических условий соляных месторождений, выполняемым специализированными организациями и согласованным с головной проектной организацией.
