Способ противофильтрационного закрепления грунта

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при закреплении грунтов с целью предотвращения водопритока в горные выработки. Цель изобретения - повышение индукционного периода закрепляющего состава и снижение его вязкости. Способ противофильтрационного закрепления грунта включает образование скважин и инъектирование через них в грунт смеси 23-27%-ного водного раствора хлористого бария, 13-16%-ного водного раствора сернокислого натрия и 2-10%-ного водного раствора нитрилотриметилфосфоновой кислоты при количественном соотношении, соответственно равном от 1:1,1:0,004 до 1:1,6:0,007. Индукционный период закрепляющего состава 34,0-42,5 мин, кинематическая вязкость 1,8 - 2,1 сСт. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) F. 02 D 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPGHOMV СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4425866/23-33 (22) 12.05.88 (46) 30.06.90. Бюл. Р 24 (71) Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промышленности (72) В.С.Пивкин (53) 624,138,4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1168666, кл, F. 02 D 3/1?, 1983 °

Авторское свидетельство СССР ,11 - 962442, кл. F. 02 т3 3/12, 1979. (54) СПОСОБ ПРОТИВО ИЛЬТРАЦИОННОГО

ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА (57) Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при закреплении грунтов с целью

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при закреплении грунтов с целью предотвращения водопритока в горные выработки.

Цель изобретения — повышение индукционного периода закрепляющего состава и снижение его вязкости, Изобретение осуществляется следующим образом.

Водный раствор нитрилотриметилАосфоновой кислоты (НТ@) смешивают с водным раствором сначала одной из солей, а затем в эту смесь вводят водный раствор другой соли, Полученный таким путем закрепляющий трехкомпонентный состав нагнетают в грунт через предварительно устроенные в нем скважины, „„Я0„„157473О А 1

2 пр едот вр ащения в одоприт ок а в горные выработки. Цель изобретения — повышение индукционного периода закрепляющего состава и снижение его вязкости.

Способ противоАильтрационного закрепления грунта включает образование скважин и инъектирование через них в грунт смеси 23-277,-ного водного раствора хлористого бария, 13-16Хного водного раствора сернокислого натрия и 2-101-ного водного раствора нитрилотриметилйосАоновой кислоты при количественном соотношении, соответственно равном 1:1,1:0,004 до

1:1,6:0,007. Индукционный период закрепляющего состава 34,0-42,5 мин,кинематическая вязкость 1,8 — 2,1 сСт.

1 табл, Добавка НТА в состав связующего увеличивает индукционный период сис- . темы и замедляет начало образования осадка сернокислого бария на 35

45 мин, что позволяет производить инъектир ование водных растворов связующего одновременно по общему каналу, что, в конечном итоге, повышает эшАективность закрепления грунта.

При контакте водных растворов хло-! ристого бария и сернокислого .натрия, в присутствии НТ>, в начальной стадии процесса осаждения реагирующие ионы Ra + и 80<, образуя молекулы сульфата бария, не дают осадка. Это можно объяснить тем, что НТШ, адсорбируясь на начально образовавшихся активных центрах комплексов агрега,тов молекул RaS0< препятствует их 1574730 росту и переходу в зародыши твердой фазы. Из-за адсорбции НТФ на центрах происходит постепенное уменьшение ее концентрации в водном раст" воре связующего, В результате этого, 1 по мере увеличения числа активных центров в р ас тв ор е, из-за недостаточного количества НТФ начинают образовываться микрозародыши сульфата бария. В итоге это приводит через

35-45 мин к самовоэбуждению реакции образования осадка сульфада бария, т.е. к ее спонтанному возникновению и скачкообразному росту скорости реакции, После образования осадка сернокислого бария НТФ действует как эффективный пластификатор, снижающий вязк Ос ть сис темы раствор . ОсадОк до 20

1,8-2,1 сСт (при 20 С), Это позволяет увеличить радиус распространения кольматирующего реагента в массиве грунта и эффективность закрепления

pro, Кроме этого, добавка НтФ способствует ускорению кристаллизации сульфата бария, что позволяет полу" чать коэффициент фильтрации стабилизированного грунта через 12 ч таким же, как и через сутки, без подкисле- 30 ния серной кислотой, Оптимальный диапазон концентраций водного раствора НТФ был выбран на основании следующих соображений,Нижний предел оптимальной концентрации водного раствора НТФ бил взят равным

2, так как использование более низких концентраций НТФ приводит к дополнительному .разбавлению водного раствора, связующего, что снижает противофильтрационные свойства образующегося осадка сульфата бария, Верхний предел оптимальной концентрации водного раствора НТФ ограничен 10, так как при добавке НТФ большей концентрации в водный раствор хцористого бария или сернокислого натрия будет наблюдаться такая сте-." пень локальных пересыщений, при которой возможно образование бариевых или натриевых солей НТА, Эти образовавшиеся соли не участвуют в ингибировании образования осадка сульфата бария, т.е. в этом случае часть реагента будет израсходована вхолостую, На основании экспериментальных данных было определено, что в качестве соли сернай кислоты в водном ра1 створе связующего наиболее целесооб-;

I разно испольэовать сернокислый натрий, В этом случае добавка НТФ имеет наибольший э*фект, индукционный период максимально увеличивается, что позволяет повысить эффективность закрепления грунта на большой площади.

Вибор оптимальных концентраций сернокислого натрия и хлористого бария для получения исходного раствора связующего был проведен экспериментально, Оптимальными являются концентрации: хлористого бария — 23—

27, сернокислого натрия — 13-16, При таких концентрациях реагентов получены наиболее низкие коэффициенты фильтрации закрепленных грунтов.

Верхние пределы оптимальных концентраций хлористого бария и сернокисло-, го натрия ограничены их максимальной растворимостью при температуре окружающей среды (20 0) и равны соответственно 27 и 161.

- При оптимальных концентрациях водных растворов хлористого бария (23—

27 ) и сернокислого натрия (13-16 .) наиболее полное их взаимодействие будет происходить при соотношении компонентов по объему ВаГ1:Na

I:1,1-1:1,6, что соответствует стехиометрическому эквиваленту реакции образования осадка суль*ата бария, В этом случае будет получено наибольшее количество осадка с наименьшим расходом исходных растворов, что позволит закрепить максимальное количество грунта.

Зависимость индукционного периода образования сульфата бария и кинематической вязкости раствора связующего от концентрации и объемного соот1 ношения исходных компонентов предс тавлена в таблице.

Как следует из таблицы, предложенным способом возможно закрепление песчаного грунта путем инъектирования в него трехкомпонентной смеси водных растворов хлористого бария, сернокислого натрия и нитрилотриметилфосфоновой кислоты, при этом та ая смесь имеет больший индукционный период и низкую вязкость, Закрепленный такой смесью песок с коэфАициентом фильтрации 8,2-19,5 м/сут. имел через 12 ч после инъектирования

0,006-0,01 м/сут.

Формула из обрет ения

Способ противофипьтрационного закрепления грунта, включающий образова-, 74730 6 водньй раствор хлористого бария используют 23-27 -ной концентрации, а водный раствор сернокислого натрия

13-16 -ной концентрации при соотношении водных растворов хпористого бария, сернокислого натрия и нитрилотриметилАосАоновой кислоты 1:1,1:

0,004-1:1,6:0,007, причем инъектирунт смесь. компонентов вяжущего по общему каналу скважины, 5 15 ние скважин и инъектирование через них в грунт вяжущего, включающего водный раствор хлористого бария и водный р аствор сернокислого натрия при их соотношении 1:1,1-1,6 соответственно, отличающийся тем, что, с целЬю повышения индукционного периода вяжущего и снижения его вязкости, вяжущее дополнительно содержит 2-IOX-ный водный раствор нитрилотриметилАосАоновой кислоты, при этом

Кинематич. вязкость связующего через час после смешивания компонентов с

Ст (20 С) Объемное соотношение р ас тв оров

ВаС1 q ..

Ца ЯО,,НТь

Индукционный период образования сулыЪата ба рия,мин.

Пример, р

Концентрация водных раст воров компонентов, Х

Ва01 Иа БО

НТ >

1: !,1:0,004

1:1,6:0,004

1:1,6:0,004

1:1,6:0,004

1:1,6:0,004

1:1,1:0,004

1:1,1:0,004

1:1 1:0 004

1: 1, I:0,004

1: 1,6:0,004

1: 1,6:0,004

1:1, 1:0,007

1;1 6:0,007

1:1,6:0,006

Составитель Е,Бикбулатова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Латай

Редактор В. Ковтун

Заказ 1763 Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж»35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

1 23

2 23

3 23

4 23

5 23

6 23

7 23

8 23

9 24

10 24

11 25

12 25

13 27

14 27

15 23

16 23

17 24

Пр ототип

13

13

13

13

13

13

14

14

16

16

13

13

13

13

13

16

1,0

2,0

5,0

2,0

5,0

2,0

5,0

2,0

4,0

2,0

2,0

10,0

2,0

2,0

2,0

21,0 2,0

36,8 2,0

40,3 1,9

42,5 1,8

35,8 2,1

40,2 1,9

34,8 2,0

38,0 1,9

34,3 2,!

36,0 2,0

34,1 2,1

39,0 1,8

34,0 2,1

40,0 1,8

39,6 2,0

39,3 2,0

38,7 2,0 отсутствует !4,5