Способ закрепления грунтов Советский патент 1983 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к строительству в сложных гидрогеологических условиях, в частности к закреплению грунтов, преимущественно при проходке подземных выработок.

Известен способ закрепления просадочных грунтов, включающий бурение скважин, нагнетание через них силиката натрия 1.

Недостатками данного способа являются высокая вязкость силиката натрия, сложность управления скоростью протекания реакции твердения и относительно быстрое старение материала с потерей прочности грунта, что исключает его применение для долговременного закрепления грунта, особенно при проходке подземных выработок.

Наиболее близким к предлагаемому является способ закрепления грунтов при проходке подземных выработок, включающий образование расположенных в направлении проходки скважин, нагнетание через них в ограниченную контуром выработки -зону силикатного раствора и синтетической смолы с от вердителем - в зону за пределами контура выработки 2.

Недостаток указанного способа за слючаеЙя . в низкой прочности грунта в переходном слое между зонами, закрепленными силикатным раствором и синтетической смолой, из-за нахождения в этом слое непрореагировавшего силиката натрия, повышающего показатель рН, в результате избыточная щелочь нейтрализует отвердител смолы, что приводит к прорыву по зтому слою грунтовых вод и снижает надежность закрепления грунта вокруг подземной

10 выработки, в результате этого скорость проходки выработки снижается.

Цель изобретения - повышение скорости проходки.

Поставленная цель достигается тем, что со15гласно способу, включающему образование в направлении проходки скважин, нагнетание через низ в ограниченную контуром выработки зону силикатного раствора и синтетической смолы с отвердителем - в зону

20 за пределами контура выработки, после нагнетания в зону силикатного раствора осуществляют введение по ее внешней гранш|)е вещества, снижающего кислотность закрепленного силикатным раствором грунта, с образева1шем переходного слоя. На фиг. 1 изображена схема подачи закреп ляющего раствора через внутриконту1даые скв жины и закреплешгый этим раствором массив на фнг. 2 - схема подачи нейтрализующего раствора через законтурные скважины; на фиг. 3 - схема подачи закрепляющего раство ра в законтурную зону горной выработки с образованием переходного слоя. Способ осуществляют следующим образом. Из горной вьфаботки 1 в пределах ее контура бурят скважины 2 и насосом (не показан) нагнетают в направлении стрелки 3 сшшкат натрия и хлористый кальщ1й. Силикат натрия, реагируя с хлористым кальцием, образует силикагель, который скрепляет несвязанные грунты внутри контурного массива 4. Непрореагировавишй силикат натрия за контуром 1 образует зону 5. Затем в зоне 6 за контуром выработки 1 бурят скважины 7 и аналогичным образом закачивают под давлением нейтрализующий раствор в направлении стрелки 8, сшжая водородный показатель рН :5акрепленного грунта зоны 5 до величины v 8. В качестве нейтрализующих агентов используют кислый отверднтель смол или слабые растворы щавелевой кислоты, хлористого каль шя и др. Продолжительность операции нагне;,ания нейтрализующих растворов составляет ;-2 мин. Во время последующей подачи закрепляющего раствора 9 с отвердителем через те же скважины 7 нейтрализующий раствор отжимается в зону 5. Этой операцией достигают прочное закрепление массива 10. П р и м е р. В промышленном эксперимен те при проходке горизонтальной горной выработки 1 с обводненным песком внутри ее контура производят закрепление песка, исполь эуя известные средства, путем двухрастворной силикатизации, при этом в зоне 6 нагнетания используется смола УКС-А с 3%-ным раствором HCI в качестве отвердителя, а в качестве нейтрализующего агента используют также 3%-ный раствор HCI. Прочность образцов на сжатие закрепленного песка массива 4 составляет 8-10 кг/см, закрепленного грунта в зоне 10-30-35. кг/см, и в переходном слое 5-10-15 кг/см. В контрольном опыте без операции нейтрализации прочность закрепленного грунта составляет 0,5-1 кг/см, т.е. прочность повыщается в 10-20 раз. Использование предлагаемого способа закрепления грунтов обеспечивает надежный контакт между закрепленными зонами с различными химическими свойствами, что исключает возможность прорыва воды в выработку и тем самым повыщает темпы проходки выработки, а также позволяет применять смолы, ранее не рекомендуемые з таких условиях из-за санитарно-гигиенических соображений. Все это обеспечивает Широкую область применения предлагаемого способа при проходке выработок и сложных гидрогеологических условиях, когда необходимо получить прочную оболочку за контуром выработки и легко разрабатываемый массив внутри контура выработки. Формула изобретения Способ закрепления, груйтов, преимущественно при проходке подземнь х выработок, включающий образование в направлении проходки скважин, нагнетание через них в ограниченную контуром выработки зону силикатного раствора и синтетической смолы с отвердителем в зону за пределами контура выработки, о тличающийся тем, что, с целью повышения производи 1ельности, после нагнетания в зону силикатного раствора осуществляют введение по ее внешней границе вещества, снижающего кислотность закрепленного силикатным раствором грунта, с образованием переходного слоя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Костерин Э. В. Основания и фундаментЬ1. М., Высщая школа, 1978, с. 135-139. 2.Фатеев Н. Т., Власов Н. Г. Соверщенствование технологии закрепления массива пород при проходке горных выработок, вып. 23, Белгород, ВИОГЕМ, 1977, с. 124-129.

:

5 6 /

W///Z///A

У///////,

///////77

f//77

hi.l

И