Способ закрепления грунта

(594 Е 02 ОПИСАНИ БРЕТЕНИ ЕТЕПЬСТ ТОРСКО п н ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт по осушению месторожденийолезных ископаемых, специальным гор ым работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу(56) Авторское свидетельство СССР К, кл. Е 02 Р 3/12, 1980.Авторское свидетельство СССР Р 1211393, кл. Е 02 О 3/12, 1984. 801315560 А 1(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, тепло- емкостью 1,0-. 1,05 ккал/кг С и тем- а пературой не ниже температуры грунта и не выше 40 С. Объем нагнетаемого теплоносителя принимается равным трехкратному объему пор в закрепляе- С мом массиве. 3 ил., 1 табл.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,1 показана фаза буренияскважин из забоя выработки; на фиг.,2 . фаза нагнетания в очередной заходке нагретой технологической жидкости с образованием зоны повышенного тепло- содержания; на фиг.З - 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,1) бурят скважину 2 станком 3 (например типа НКРм) 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 тех.- нологической 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 телоемкостью С 7 1,0-1,05 ккал/кг.фС. Нагрев технологической жидкости 8 с начальной температурой не ниже температуры грунта производится в емкости 9, расположенной в забое выработки 1 посредством нагревателя 10 типа ТЗН. 55 По окончании нагнетания нагретой технологической жидкости 8 в грунтовом массиве 4 образуется зона 11 закрепления с повьппенным теплосодержанием. При определенных физических свойствах грунта (естественная влажность, количество незамерзающей воды) температура грунта в зоне закрепления будет тем выше,чем больше их тепло- содержание, Поэтому увеличивая его с помощью нагретой технологической жид 10 15 20 25 30 35 40 45 4 0 кости с большой теплоемкостью, получают более равномерный разогрев всейзоны закрепления, а в результате увеличение радиуса распространения закрепляющего раствора и прочности закрепленных грунтов с коэффициентомфильтрации 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.З) 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 технологическая пауза на твердение раствора, после чего весь цикл повторяется в очередной эаходке,П р и м е р 1, При закреплении обводненного песчаного грунта с10 С раствором карбамидоформальдегидной смолы Кф-МТ 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, нагретойодо 40 С. Более вьсокая 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 балланса8 тх 8 к 86 (1) гДе 8 х,еи,п - 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 Удельная Начальтеплоем- ная кость, С, темпера ккал/кг С тура, С Конечная бъем,3(вода) н сть 00 0 1 О.7 ун елет песка 7,4 0 да орах песка олы КФ-ИТ Раств (по п спосо едлаг аемомуу) 0 110 40 5 О 3 13155После повышения теплосодержания взону закреплениянагнетается растворсмолы КОР-МТ при естественной температуре 20 С. Подставив данные в уравнение (1) я смолы = Кк + 8 т,получают температуру закрепления, равную26 С,При закреплении грунта по известной технологии путем нагрева раствоора смолы до 40 С температура эакрепления составляет 16 С,Таким образом, температура закреп-ления грунта по известной технологиина 1 О С ниже, чем по предложенной,опричем ввиду отсутствия буферной эоны будет продолжаться дальнейшееохлаждение эоны закрепления. Предварительное повышение теплосодержаниягрунта и равномерность температурыее в зоне закрепления позволяют в 201,6-2,5 раза повысить прочность насжатие закрепленных грунтов, в 1,21,6 раз увеличить радиус закрепленияи в 1,5-2 раза сократить время гелеобразования. 25Кроме того, предварительная обработка сухих грунтов с коэфФициентомфильтрации Кф ( 0,05 м/сут технологической жидкостью позволяет вести ихзакрепление способом двухрастворной ЗОсиликатизации. створ смолы КФ-ИТо известному способу) 0 60 4Применение предлагаемой технологии обеспечивает возможность закрепления грунтов смолой при повышенной 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 щ и й с я 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 выше 40 С, при этом объем нагнетаемого теплоносителя принимают равным трехкратному объему пор в закрепляемом массиве. 00 10 4135560 А,Шандор з 2324/30 Тираж 606 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушПодписноекомитета СССРи открытийкая наб д. 4/5 роизводственно-пол Составитель М Техред Л.Олийн ческое предприя син Корректор Л.Пата г, Ужгород, ул. Проектная