Способ крепления шахтного ствола в обводненных породах и гелеобразующий раствор на основе неорганического вяжущего для его осуществления

 

Изобретение относится к строительству подземных сооружений и шахт в сложных гидрогеологических условиях с применением специальных способов проходки. Цель - снижение трудоемкости тампонажных работ. Способ крепления ствола 1 включает возведение временной крепи 2, например, из металлических сеток (МС) 3, прикрепленных анкерами 4 с подхватами 5 к породе 6. Перед установкой к МС 3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1624168 А 1 (51)5 Е 21 D 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сРаг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4485563/03 (22) 20.09.88 (46) 30.01.91. Бюл. № 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства (72) Д. И. Могилевский, П. П. Гальченко, Е. Б. Новик, А. В. Моисеев и В. В. Левит (53) 622.148 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1221366, кл. Е 21 D 5/08, 1984.

Гальченко П. П. и др. Технология многослойного последующего тампонажа горных пород химическими растворами при проходке ствола. —,Шахтное строительство, 1986, № 2, с. 26 — 27.

2 (54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ, ШАХТНОГО

СТВОЛА В ОБВОД НЕННЫХ ПОРОДАХ

И ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИЙ РАСТВОР НА ОСНОВЕ НЕОРГАНИЧЕСКОГО ВЯЖУЩЕГО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к строительству подземных ссюружений и шахт в сложных гидрогеологических условиях с применением специальных способов проходки.

Цель — снижение трудоемкости тампонажных работ. Способ крепления ствола 1 включает возведение временной крепи 2, например, из металлических сеток (МС) 3, прикрепленных анкерами 4 с подхватами 5 к породе 6. Перед установкой к МС 3

1624168

10 крепится тонкая растворопроиицаемая оболочка 7, например мешковина или стеклоткань. Временная крепь 2 устанавливается так, чтобы между МС 3 с прикрепленной растворопроницаемой оболочкой 7 и породой 6 выполнялся зазор величиной 0,05—

0,2 м. Затем в зазор между временной крепыш и породой по бетоноводу 8 с поверхности подается несвязный материал 9 с коэффициентом фильтрации 10 — 10 см/с. ! !осле образования фильтрующего слоя 10 по всему периметру сечения ствола выполняетгя постоянная бетонная крепь путем подаИзобретение относится к строительству подземных сооружений и шахт в сложных гидрогеологических условиях с применением специальных способов проходки.

Целью изобретения является снижение трудоемкости тампонажных работ.

На фиг. 1 показана фаза устройства фил ьтрующего слоя и временной крепи; иа фиг. 2 — фаза возведения постоянной бетонной крепи; иа фиг. 3 — фаза обработки фильтрующего слоя химическим гелеобразующим раствором на основе неорганического вяжущего; на фиг. 4 — фаза нагнетания химического тампонажного гелеобразующего раствора иа основе органического вяж>щего с образованием противофильтрациониого ограждения; на фиг. 5 вид Л иа фиг. 4.

Способ крепления ствола 1 включает возведение временной крепи 2, например, из металлических сеток 3, прикрепленных анкерами 4 с подхватами 5 к породе 6. Перед установкой к металлическим сеткам 3 крепится тонкая растворопроницаемая оболочка 7, например мешковина или стеклоткань. Временная крель 2 устанавливается т. к чтобы между металлической сеткой 3 прикрепленной к ней растворопроницаемой оболочкой 7 и породой 6 выполнялся азор величиной 0,05 — 0,2 м.

1!осле установки временной крепи 2 в за.ир между ней и породой 6 подается по бетоиоводу 8 с поверхности несвязный материал 9, образующий фильтрующий слой 10 с коэффициентом фильтрации 10 — 10 см/с.

1lосле образования фильтрующего слоя 10 ио всему периметру сечения ствола выполняется постоянная бетонная крепь 11 путем подачи ио бетоноводу 8 бетона 12 н залива его за опалубку 13. При этом низ опалубки 13 отстоит от низа временной крепи 2 иа величину ие менее чем 0,5 м.

11ри этом технологический стык 14 вречеииой крепи 2 и технологический стык !5 постоянной бетонной крепи ll оказываются рассогласоваиными на ту же величину

55 чи по бетоноводу 8 бетона и залива его за опалубку. После возведения постоянной крепи на величину не менее двух заходок с образованием между ними технологического стыка приступают к обработке фильтрующего слоя 10 химическим гелеобразующим раствором на основе неорганического вяжущего. Стыки между заходками постоянной крепи образуют на высоте не менее 0,5 м от стыков между заходками временной крепи.

Предложено два варианта состава гелеобразующего раствора на основе неорганического вяжущего. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

0 5 м, т. е. стык 15 образуют на высоте не менее 0,5 м от стыка 14.

Возведение бетонной крепи 11 под защитой фильтрующего слоя 10 обеспечивает высокое качество бетона 12, не подвергающегося размывающему действию шахтной воды 16. Благодаря высокой проницаемости фильтрующего слоя 10 вода 16 под действием гравитационных сил опускается вниз, где из водосборника 17 перекачивается насосом 18 в бадью 19 и выдается на поверхность.

После возведения постоянной крепи 11 на величину не менее двух заходок с образованием между ними технологического стыка 15 приступают к обработке фильтрующего слоя 10 химическим гелеобразующим раствором на основе неорганического вяжущего 20 с образованием обработанной зоны 21. Для выполнения операции обработки в бетонной крепи ll устанавливают инъекторы 22, через которые посредством инъекционного насоса 23 из смесителя 24 нагнетают раствор 20. Нагнетаемый в несвязный материал 9 фильтрующего слоя 10 гелеобразующий раствор 20 обволакивает частицы материала 9, породы 6 и бетонной крепи ll, образуя на них адгезионную пленку с кислой средой. В то же время химический раствор 20 подбирают таким образом, чтобы он не гелеобразовывался при заполнении пор несвязного материала 9. Это делается для того, чтобы при нагнетании затем тампонажного химического гелеобразующего раствора на основе органического вяжущего не возникало сопротивления при движении последнего по поровым каналам.

Одновременно с этим в обработанной зоне 21 образуется устойчивая кислотная среда, не размываемая ни щелочными шахтными водами, ни цементным молоком 25 из свежеуложенной бетонной крепи. По окончании обработки фильтрующего слоя 10 с образованием в нем обработанной зоны 21 в последнюю нагнетают химический тампонажный гелеобразующий раствор 26, приготовленный, 1624168 формула изобретения

40 например, на основе водного раствора карбамидной смолы с кислотным отвердителем.

Раствор 26 нагнетают посредством насоса 23 из смесителя 24 через инъекторы 22.

В результате заполнения пор в обработанной зоне 21 химическим гелеобразующим раствором на основе органического вяжущего 26 и его последующего отверждения образуется противофильтрационное ограждение 27, предотвращающее попадание шахтных вод 16 в ствол l. Благодаря наличию адгезионной кислотной пленки из неорганического вяжущего в обработанной зоне 21 достигается высокое качество адгезии химического тампонажного гелеобразующего раствора 26 к породе 6, бетонной крепи 11 и к частицам фильтрующего слоя 10.

Работы по нагнетанию химического гелеобразующего раствора 20 и тампонажного химического гелеобразующего раствора на основе органического вяжущего 26 ведутся после возведения постоянной крспи 11 на величину не менее двух заходок с тем, чтобы образующиеся между заходками крепей 2 и 11 стыки 14 и 15 оказывались загерметизированными тампонажным раствором

26.

Гелеобразующий раствор для кислотной обработки готовится на основе водного раствора жидкого стекла и раствора кислоты плотностью 1015 — 1025 кг/м при объемных соотношениях: 1) раствор жидкого стекла плотностью 1090 — 1190 кг/м, раствор щавелевой кислоты 1:4 — 1:12; 2) раствор жидкого стекла плотностью 1150 — 1250 кг/м, раствор ортофосфорной кислоты — 1:7 — 1:

: 15.

Соотношение компонентов для первого раствора, мас. Я:

Раствор жидкого стекла 9,4 — 20,2

Раствор щавелевой кислоты 79,8 — 90,6

Соотношение компонентов для второго раствора мас.Я:

Раствор жидкого стекла 7,5 — 14,0

Ра створ орт офосфор ной кислоты 86,0 — 92,5.

1. Способ крепления шахтного ствола в обводненных породах, включающий возведение заходками временной и постоянной крепи и образование противофнльтрацнонного ограждения нагнетанием за временную крепь тампонажного раствора с предварительной кислотной обработкой зоны тампонажа, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости работ, и повышения качества противофильтрационного ограждения перед возведением постоянной крепи между временной крепыш и породой выполняют фильтрующий слой толщиной 0,05—

0,2 м из несвязного материала с коэффициентом фильтрации 10" — 10 см/с, а образование противофильтрационного ограждения производят в фильтрующем слое после возведения постоянной крепи не менее чем на две заходки, при этом кислотную обработку выполняют гелеобразующим раствором на основе неорганического вяжущего, а стыки между заходками постоянной крепи образуют на высоте не менее 0,5 м от стыков между заходками временной крепи.

2. Гелеобразующий раствор на основе неорганического вяжущего для крепления шахтного ствола в обводненных породах, включающий водный раствор жидкого стекла плотностью 1090 — 1190 кг/м и раствор щавелевой кислоты плотностью 1015—

1025 кг/м, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.ф:

Раствор жидкого стекла 9 4 20 2

Раствор щавелевой кислоты 79,8 — 90,6

3. Раствор по п. 2, включающий водный раствор жидкого стекла плотностью

1150 — 1250 кг/м и раствор ортофосфорной кислоты плотностью 1015 — 1025 кг/м, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, мас. Оо:

Раствор жидкого стекла 7,5 — 14,0

Раствор ортофосфорной кислоты 86,0- 92,5

1624168

uz.

27

1624168

Составитель Л. Черепенкина

Редактор М. Бандура Текред А. Кравчук Корректор Т M3ëñ

Заказ (75 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКу!Т ((,(.Р ! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д 4(5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, së. Гагарина, !(!1