Способ крепления шахтного ствола в обводненных породах и гелеобразующий раствор на основе неорганического вяжущего для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК E21D5/00 

Ш

(Л

Изобретение относится к строительству подземных сооружений и шахт в сложных гидрогеологических условиях с применением специальных способов проходки. Цель - снижение трудоемкости тампонаж- ных 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

о

ND

Јь

О ОС

Фиг. 1

крепится тонкая растворопроницаемая 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 крепью и породой по бетоноводу 8 с поверхности подается несвязный материал 9 с коэффициентом фильтрации - 10 3см/с. После образования фильтрующего слоя 10 по всему периметру сечения ствола выполняется 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 фудоемкости тампонажных работ.

На фиг. 1 показана фаза устройства фильтрующего слоя и временной крепи; на фиг. 2 - фаза возведения постоянной бетонной крепи; на фиг. 3 - фаза обработки фильтрующего слоя химическим гелеобра- зующим раствором на основе неорганического вяжущего; на фиг. 4 - фаза нагнетания химического тампонажного гелеобразую- щего раствора на основе органического с образованием противофильтра- ционного ограждения; на фиг. 5 - вид А на фиг. 4.

Способ крепления ствола 1 включает возведение временной крепи 2, например, из метатлических 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 крепь 2 устанавливается i.ik чтобы между металлической сеткой 3 г прикрепленной к ней растворопроницаемой оболочкой 7 и породой 6 выполнялся азор величиной 0,05-0,2 м.

После установки временной крепи 2 в за- .ир между ней и породой 6 подается по петоноводу 8 с поверхности несвязный материал 9. образующий фильтрующий слой 10 с коэффициентом фильтрации - КГ см/с. После образования фильтрующего слоя 10 по всему периметру сечения ствола выполняется постоянная бетонная крепь 11 путем подачи по бетоноводу 8 бетона 12 и залива его за опалубку 13. При этом низ опалубки 13 отстоит от низа временной крепи 2 на величину не менее чем 0,5 м.

При этом технологический стык 14 временной крепи 2 и технологический стык 15 постоянной бетонной крепи 11 оказываются рассогласованными на ту же величину -

чи по бетоноводу 8 бетона и залива его за опалубку. После возведения постоянной крепи на величину не менее двух заходок с образованием между ними технологичес- кого стыка приступают к обработке фильтрующего слоя 10 химическим гелеобразую- щим 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 гелеоб- разующего 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.

0 Возведение бетонной крепи 11 под защитой фильтрующего слоя 10 обеспечивает высокое качество бетона 12, не подвергающегося размывающему действию шахтной воды 16. Благодаря высокой проницаемое5 ти 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

0 на величину не менее двух заходок с образованием между ними технологического стыка 15 приступают к обработке фильтрующего слоя 10 химическим гелеобразую- щим раствором на основе неорганического вяжущего 20 с образованием обработанной

5 зоны 21. Для выполнения операции обработки в бетонной крепи 11 устанавливают инъек- торы 22, через которые посредством инъекционного насоса 23 из смесителя 24 нагнетают раствор 20. Нагнетаемый в несвязQ ный материал 9 фильтрующего слоя 10 гелеобразующий раствор 20 обволакивает частицы материала 9, породы 6 и бетонной крепи 11, образуя на них адгезионную пленку с кислой средой. В то же время химический раствор 20 подбирают таким образом,

5 чтобы он не гелеобразовывался при заполнении пор несвязного материала 9. Это делается для того, чтобы при нагнетании затем тампонажного химического гелеобразую- щего раствора на основе органического вяжущего не возникало сопротивления при дви0 женин 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 об5 работки фильтрующего слоя 10 с образованием в нем обработанной зоны 21 в последнюю нагнетают химический тампонажный гелеобразующий раствор 26, приготовленный.

например, на основе водного раствора кар- бамидной 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 1. 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 вяжущего26 ведутся после возведения постоянной крепи 11 на величину не менее двух заходок с тем, чтобы образующиеся между заходками крепей 2 и II 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/м3 при объемных соотношениях: 1) раствор жидкого стекла плотностью 1090-1190 кг/м3; раствор щавелевой кислоты 1:4-1:12; 2) раствор жидкого стекла плотностью 1150-1250 кг/м3; раствор ортофосфорной кислоты - 1:7-1: :15.

Соотношение компонентов для первого раствора, мас.%:

Раствор жидкого стекла9,4-20,2

Раствор щавелевой кислоты 79,8-90,6 Соотношение компонентов для второго раствора мас.%:

Раствор жидкого стекла7,5-14,0

Раствор ортофосфорной кислоты86,0-92,5.

Формула изобретения

0,2 м из несвязного материала с коэффициентом фильтрации 10J - , 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 крепя образуют на высоте не менее 0,5 м от стыков между заходками временной крепи.

5 2. Гелеобразующий раствор на основе неорганического вяжущего для крепления шахтного ствола в обводненных породах, включающий водный раствор жидкого стекла плотностью 1090-1190 кг/м3 и раствор щавелевой кислоты плотностью1015-

1025 кг/м3, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Раствор жидкого стекла9,4 - 20,2

Раствор щавелевой кислоты 79,8-90,6 3. Раствор по п. 2, включающий водный раствор жидкого стекла плотностью 1150-1250 кг/м3 и раствор ортофосфорной кислоты плотностью 1015-1025 кг/м , отличающийся тем, что он содержит компонен- 0 ты при следующем соотношении, мас.%:

Раствор жидкого стекла7,5- 14,0

Раствор ортофосфорной кислоты86.0- 92,5

8911-291

Фиг.Ь

ВидА

21

11

Фиг. 5