Способ укрепления уступов карьеров в скальных породах

 

Сущность изобретения: ведется переработка глинистого заполнителя раствором сильной кислоты, в результате чего глина прекращается в материал с характеристиками , близкими к песку. Это позволяет повысить эффективность последующей цементации и увеличить в итоге устойчивость уступа. 1 ил.

Я0 2000436 С (si)5 Е 21 С 41/26

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

h,";ЕГ 1,". i ë й7ИПЮ-?Ик4% "

БИБЛИОТЕ. Ы, К ПАТЕНТУ (54) СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ УСТУПОВ

КАРЬЕРОВ В СКАЛЬНЫХ ПОРОДАХ (57) Сущность изобретения: ведется переработка глинистого заполнителя раствором сильной кислоты, в результате чего глина превращается в материал с характеристиками, близкими к песку. Это позволяет повысить эффективность последующей цементации и увеличить в итоге устойчивость уступа. 1 ил.

М

О

О

О ф о !

Г

Цель изобретения — повышение надежности укрепления уступов при наличии тектонических швов и зон с глиниСтым заполнителем в прибортовом массиве пород. (21) 5004095/03 (22) 02.07,91 (46) 07.09.93, Бюл. М 33-36 (71) Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии (72) И.А.М., Федоров Н.А., Шевалдин В.Б. (73) Всесоюзный проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых для укрепления уступов в карьере.

Известен способ укрепления уступов в карьере, включающий бурение вертикаль.ных скважин и установку в них свай (авт,св, СССР М 735775, кл. Е 21 С 41/00, 1980).

Известен способ укрепления уступов, включающий разрушенйе слабого тектонического контакта взрывом и нагнетание укрепляющих растворов в раздробленную зону (Фисенко Г.Л. и др. Укрепление откосов на карьерах. M.: Недра. 1974, с.53).

Оба этих способа характеризуются недостаточной надежностью в определенных горногеологических условиях при наличии в прибортовом массиве горных пород тектонических зон и швов с глинистым заполнителем.

Известен также способ укрепления уступов в карьере (авт.св. СССР N. 728442, кл.

Е 21 С 41/00. 1980), включающий создание до подхода горных работ к предельному контуру карьера взрывом наклонных скважин, параллельных поверхности будущего откоса. эоны дробления массива и раскрытия трещин. которые затем цементируют через армированные вертикальные скважины, верхнюю свободную часть которых используют при оформлении уступа.

Существенным недостатком данного способа является недостаточная надежность в сложных горногеологических условиях, а именно при наличии в прибортовом массиве нарушенных тектонических зон с глинистым заполнителем по трещинам и швам. Проведение цементации в подобных условиях требует обязательной предварительной промывки трещин укрепляемого массива водой с тем. чтобы обеспечить заполнение пустот в массиве упрочняющим раствором. Совершенно очевидно, что дополнительное увлажнение пород, связанное с предварительной промывкой таких неустойчивых участков борта, приводит к еще большему снижению их устойчивости,а наличие глинистых пленок на стенках трещин — к некачественной цементации.

2000436

Эта цель достигается тем, что в способе. включающем бурение параллельно предельному контуру уступа наклонных скважин, взрывание зарядов наклонных скважин, создание параллельно поверхности будущего откоса зоны дробления и раскрытия трещин, цементацию через вертикальные армированные скважины, перед цементацией в эоны дробления и эоны раскрытия трещин через вертикальные скважины закачивают раствор сильной кислоты.

Новым в способе является использование дополнительной технологической операции, которая заключается в обработке глинистого заполнителя раствором сильной кислоты, концентрация которого принимается в определенных пределах.

Способ позволяет получить значительный экономический эффект эа счет снижения затрат на укрепительные работы.

Использование предлагаемого способа позволяет значительно расширить дбласть применения укрепительной цементации и эффективно проводить укрепительные работы в сложных горногеологических условиях.

Это достигается за счет того, что предварительно до начала проведения цементации производят переработку глинистого заполнителя в трещинах раствором сильной кислоты, например серной (Н ЯО4). Концентрацию кислоты выбирают исходя иэ свойств глинистого заполнителя в зависимости от его состава и проницаемости в пределах 2-20, При взаимодействии кислоты с глиной карбонаты (СаСОз, NazCOs), составляющие 10-40 об общего объема глины, разрушаются в результате реакции обмена СаСОэ + HzSO4 - CaSO< + НгО +

COz с образованием нерастворимого гидрата окиси (CaS04), воды (HzO) и углекислого газа (COz). При этом разрушается пластинчатая структура глины и резко снижается ее пластичность. Получившийся материал по своим прочностным характеристикам приближается к песку и резко отличается от глины, Это позволяет производить последующую промывку породного массива водой, не ухудшая условия устойчивости уступов в ослабленных зонах.

Опытным путем установлено, что глина, имевшая угол внутреннего трения p =- 12 и сцепление К = 5 т/м . после обработки кисz лотой превращается в качественно новый породный материал с р= 26", К -- 3 т/м, который служит хорошим наполнителем для цементного раствора и получения высокопрочного монолитного заполнителя трещин породного массива. Стенки 1рещин и Teêòoнических швов практически полность а очи5

55 щэются от глинистого покрытия, что способствует повышению прочности сцепления на контакте цементный камень-порода. Все это обеспечивает повышение эффективности и расширение области применения укрепительной цементации.

На чертеже представлен поперечный разрез укрепляемого уступа. поясняющий технологию проведения укрепительных работ по предлагаемому способу.

Способ осуществляют следующим образом.

На участке уступа, расположенном в неустойчивой зоне тектонического разлома 1, при подходе горных работ к границе карьера бурят наклонные скважины 2 параллельно будущей поверхности откоса 3, заряжают их зарядами BB и взрывают. После взрыва образуются две зоны: зона 4 дробления пород и зона 5 раскрытия трещин. Затем с рабочей площадки бурят скважины 6 до поверхности тектонического разлома 1, эакачивают через них сильную кислоту, например серную, и производят обработку глинистого материала, заполняющего тектонический разлом этой кислотой. После того как вся глина будет переработана в новый материал, по своим свойствам близким к песку, в скважины б нагнетают воду под давлением, обеспечивающим вынос на поверхность породной мелочи иэ зоны 4 и промывку трещин зоны 5. Затем в скважины 6 опускают арматуру. оборудуют их кондукторами и нагнетают цементный раствор в зоны 4, 5 и в зону тактонического разлома 1.

После завершения работ по укреплению неустойчивого участка уступа свободную часть скважин б используют для оформления откоса 3. Заряд в верхней свободной части скважин 6 взрывают вместе с зарядами в скважинах 7 и производят отработку приконтурного блока 8.

Укрепление выполняют до взрыва поиконтурного блока 8. До подхода горных работ к границе карьера бурят наклонные скважины 2 параллельно будущей поверхности откоса 3, заряжают их и взрывают.

Затем с рабочей площадки бурят скважины б до поверхности тактонического разлома 1, накачивают через них серную кислоту в глинистый пласт. Проводят контрольное бурение с отбором керна из эоны тектонического разлома для определения степени переработки глины. После того как вся глина будет переработана в непластичный материал, в скважины б опускэю1 л11.".1этут1у. оборудуют их кондук торами l1 11;11»1,чк11 цементныи

РаСтВО11 Л f Kn1 rl 1ч rëK, г 1 и

2000436

Формула изобретения

Способ укрепления уступов карьеров в скальных породах, включающий бурение по предельному контуру уступа наклонных скважин. формирование параллельно наклонных скважин будущего откоса зоны дробления и раскрытия трещин посредстСоставитель 8.Доборохотов

Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор 8.Петраш

Тираж Подписное

НПО " Поиск " Роспатента

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

Заказ 3070

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101!

И

It

It

It

I tI

/ lI

It

И

) It

It

II

И

II

II

II

tI

II

II» !

Г

U вом зарядов в наклонных скважинах, цементацию зоны дробления и эоны раскрытия трещин через вертикальные армированные скважины, отличающийся тем, что

5 перед цементацией в эоны дробления и эоны раскрытия трещин через вертикальные скважины эакачивают раствор сильной кислоты.