Способ закрепления грунта

Способ закрепления грунта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области строительства в сложных гидрогеологических условиях, преимущественно при про-ходке заглубленной вьфаботки в несвязных обводненных грунтах. -Изобретение направлено на увеличение прочности и радиуса закрепления сухих и маловлажных грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. Это достигается тем, что перед нагнетанием закрепляющего раствора осуществляют повьшение влажности грунта путем нагнетания в него жидкого теплоносителя с плотностью 1,0-1 ,06 кг/л, теплоемкостью 1,0-1,05 ккал/кг- С и температурой не ниже температуры грунта и не вьщ1е 40 °С. Объем нагнетаемого теплоносителя принимается ра вным трехкратному объему пор в закрепляемом массиве. 3 ил., 1 табл. ш ел С ел СЛ О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (59 4 Е 02 D 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3796367/29-33 (22) 02.10.84 (46) 07.06.87. Бюл. N- 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным гор-. ным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (72) Д.И.Могилевский, Г.N,Крастошевский и В.Д.Качур (53) 624.138.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К= 876840, кл. Е 02 D 3/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1211393, кл. Е 02 D 3/12, 1984.

„„SU„„1315560 А1 (54) СПОСОБ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА (57) Изобретение относится к области строительства в сложных гидрогеологических условиях, преимущественно при проходке заглубленной выработки в несвязных обводненных грунтах. -Изобретение направлено на увеличение проч-: ности и радиуса закрепления сухих и маловлажных грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. Это достигается тем, что перед нагнетанием закрепляющего раствора осуществляют повышение влажности грунта путем нагнетания в него жидкого теплоносителя с плотностью 1,0-1,06 кг/л, теплоемкостью 1,0-1,05 ккал/кг- С и температурой не ниже температуры грунта и не выше 40 С. Объем нагнетаемого теплоносителя принимается равным трехкратному объему пор в закрепляемом массиве. 3 ил., 1 табл.

13155б0

Изобретение относится к строительству в сложных гидрогеологических условиях, преимущественно при проход ке эаглубленной выработки в несвязных обводненных грунтах, Цепь изобретения — увеличение прочности.и радиуса закрепления сухих и маловлажных грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0 05 м/сут.

На фиг.l показана фаза бурения скважин из забоя выработки; на фиг.,2фаза нагнетания в очередной заходке нагретой технологической жидкости с образованием зоны повышенного теплосодержания; на фиг.3 — фаза нагнетания закрепляюших растворов в зону повьппенного тенлосодержания, оттеснение ими нагретой технологической жидкости в буферную зону вокруг зоны закрепления пород.

Способ закрепления грунта осуществляют следующим образом.

Из забоя выработки 1 (фиг.l) бурят скважину 2 станком 3 (например„ типа HKP-100 м) в грунтовом массиве

4 через бетонную перемычку 5, Через буровой став 6 (фиг,2) производят нагнетание в пределах радиуса закрепления (до 1 м) часосом 7 технологической жидкости 8 в обьеме, равном трехкратному объему пор грунта с удельной теплоемкостью в 1,5-2 раза большей, чем у закрепляющего раствора, нагретой до 40 С. В качестве технологической жидкости может применяться вода, слабые растворы неорганических кислот, растворы хлоридов кальция и натрия и другие растворы с плотностью 1,0-1,06 кг/л и удельной тецлоемкостью С " 1,0-1,05 ккал/кг-"С.

Нагрев технологической жидкости 8 с начальной температурой не ниже тем пературы грунта производится в емкости 9, расположенной в забое выработки 1„ посредством нагревателя 10 типа ТЗН.

По окончании нагнетания нагретой технологической жидкости 8 в грунтовом массиве 4 образуется зона 11 закрепления с повьппенным теплосодержанием. Нри определенных физических свойствах грунта (естественная влажность, количество незамерзающей воды) температура грунта в зоне закрепления будет тем выше,чем больше их теплосодержание, Поэтому увеличивая его с помощью нагретой технологической жид1Î

f5

4 O кости с большой теплоемкостью, получают более равномерный разогрев всей зоны закрепления, а в результате увеличение радиуса распространения закрепляющего раствора и прочности закрепленных грунтов с коэффициентом

Фильтрации менее 0,05 м/сут.

В предложенном способе нагрев закрепляющего раствора происходит путем передачи тепла от предварительно нагретых гРунтов, что позволяет увеличить текучесть закрепляющего раствора при его соприкосновении с грунтом, что и увеличивает его радиус проникновения. После разогрева зоны закрепления в нее нагнетают закрепляющий раствор 12 (фиг.3) при обычной температуре, который вытесняет иэ зоны 11 закрепления технологическую жидкость в буферную зону 13. Зона 13 позволяет увеличить продолжительность иэотермического режима высокой температуры в зоне закрепления. Нагнетание закрепляющего раствора 12 выпол- . няется тем же насосом 7 иэ емкости 14.

По окончании нагнетания закрепляющего раствора 12 выдерживается тех— нопогическая пауза на твердение раствора, после чего весь цикл повторяется в очередной эаходке, Пример 1. При закреплении обводненного песчаного грунта с

10 С раствором карбамидоформальдегидной смолы КФ-NT в зоне закрепления предварительно увеличивают теплосодержание породы. Для этого нагнетают в породу 3-кратный (по отношению в свободной воде, содержащейся в порах песка) объем технологической жидкости, например воды, нагретой о до 40 С. Более высокая температура технологической жидкости нерациональна ввиду сложности работы с горячей жидкостью. Конечная температура в зоне закрепления после теплообмена технологической жидкости и породы определяется из уравнения теплового балланса

8 х = 8cv + 88> (1) где 8,8 „ и яz — соответственно удельное теплосодержание технологической жидкости, скелета породы и заполняющей поры скелета воды.

Подставив в уравнение (1) данные таблицы, получают конечную температуру 1 м грунта в зоне закрепления с повьппенным теплосодержанием.

Физические.характеристики вещества

Вещество

Объемный

Началь- Конечная ная температемпера- тура, С тура, С

Удельная теплоемкость| С ккал/кг С

Объем, м вес, кг/м

1,0

27,4

1000

27,4

0,2

10.

2500

27,4

1 0

1000

Раствор смолы КФ-ИТ (по предлагаемому способу) 26

0 5

1100

0,3

1100

0,5

3 l 3155

После повышения теплосодержания в зону закрепления нагнетается раствор смолы KOP-MT при естественной температуре 20 С. Подставив данные в уравнение (1) g смолы = я „ + 8, полу- 5 чают температуру закрепления, равную

26 С.

При закреплении грунта по известной технологии путем нагрева раствоо ра смолы до 40 С температура эакреп- 10 ления составляет 16 С.

Таким образом, температура закреп- ления грунта по известной технологии на 10 С ниже, чем по предложенной, о причем ввиду отсутствия буферной эо- 15 ны будет продолжаться дальнейшее охлаждение эоны закрепления. Предварительное повьппение теплосодержания грунта и равномерность температуры ее в зоне закрепления позволяют в 20

1,6-2,5 раза повысить прочность на сжатие закрепленных грунтов, в 1,21,6 раз увеличить радиус закрепления и в 1,5-2 раза сократить время гелеобразования. 25

Кроме того, предварительная обработка сухих грунтов с коэффициентом фильтрации Кф < 0,05 м/сут технологической жидкостью позволяет вести их закрепление способом двухрастворной 30 силикатизации.

Технологическая жидкость (вода) 0,9

Грунт (скелет песка) 0 ° 7.

Вода в порах песка 0,3

Раствор смолы КФ MT (по известному способу) 0,3

60 4

Применение предлагаемой технологии обеспечивает возможность закрепления грунтов смолой при повьппенной температуре затвердевания из забоя заглубленной выработки без необходимости разогрева смол, выделяющих при нагреве токсичные вещества.

Формула изобретения

Способ закрепления грунта преимущественно при проходке заглубленной выработки, включающий бурение скважин и последовательное нагнетание в закрепляемый массив .теплоносителя и закрепляющего раствора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения прочности и радиуса закрепления сухих и маловлажных грунтов с коэффициентом фильтрации менее

0,05 м/сут, перед нагнетанием закрепляющего раствора осуществляют повышение влажности грунта путем нагнетания в него жидкого теплоносителя с плотностью 1,0-1,06 кг/л, теплоемкостью 1,0-1,05 ккал/кг С и температурой не ниже температуры грунта и не вьппе 40 С, при этом объем нагнетаемого теплоносителя принимают равным трехкратному объему пор в закрепляемом массиве.

131556О

A :а. 2

1315560

Составитель M.Õàñèí

Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор А.Шандор

Заказ 2324/30 Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4