Способ создания противофильтрационного экрана в грунте Советский патент 1993 года по МПК E02D3/12 C09K17/00 

Изобретение относится к защите открытых и подземных горных выработок от притока подземных вод и может быть использовано для строительства фундаментов и оснований зданий и сооружений в зоне вечной мерзлоты, а также при строительстве амбаров для хранения буровых растворов и утилизации токсичных промышленных и радиоактивных отходов.

Известен способ создания противо- фильтрационного экрана в грунте путем подачи через скважину закрепляющего раствора, содержащего жидкое стекло, щавелевую кислоту и сернокислый алюминий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ создания противофильтрационного экрана в грунте, п/тем инъектирования через скважины закрепляющего раствора, включающего кэрзрмидную смолу, одноили двухосновную низкомолекулярную кислоту, содержащей 10-20 мас.% от массы воды и воду.

Недостатком известного способа является длительность времени отверждения раствора и большая фильтрация противофильтрационного экрана.

Целью изобретения является повыш;е- ние эффективности, заключающаяся в сокращении времени отверждения закачиваемых материалов и снижения филь- трационных свойств экрана в зонах тектонических нарушений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе создания противофильтрационного экрана в грунте, заключающийся в образовании скважин и нагнетании через них кольматирующего противофильтрационного раствора, согласно изобретению в качестве противофильт со

00

Ј

00

рационного раствора используют смесь жидкого стекла с карбамидной смолой, структурообразователь, который состоит из одно- или двухосновной низкомолекулярной органической кислоты с минерализо- ванной водой при следующем соотношении компонентов, мае. %:

жидкое стекло -5 карбамидная смола 2-17 одно-иди двухосновная низкомолекулярная . органическая кислота, например, щавелевая и/или яблочная, м/или лимонная 3-10 вода минерализованная 90-424 г/л 80-71 Предлагаемый способ создания проти- вофильтрационного экрана в грунте реализован следующим образом.

В начале готовят растворы в следующей последовательности. Рассчитывают необходимое количество реагентов для; приготовления раствора. Для приготовления 1 т раствора берется органическая кисл бта, например, лимонная 6% мас.т.е..

X

6 1000 100

60кг

Эти 60 кг органической кислоты смешивают в емкости 11 с минерализованной водой в количестве 76 мас.%, которая поступает из горной выработки или из соседней скважины при помощи насоса 3, т.е.

w .

76 1000 100

-760кг

Карбамидная смола 10%, т.е.

10-1000 100|.г 1.00 . ии

Жидкое стекло 8%, т.е. 1000

Х --;

100

80 кг

Указанные компоненты в сумме составляют 1000кг.

Таким образом, приготовленный раствор готов для осуществления способа создания прртиво фильтрацйонного экрана в. грунте. Для этого вокруг горной выработки или в пределах тектонического нарушения бурят систему скважин. Это обычно система дренажных скважин. Приготовленные растворы с помощью дозаторов закачиваются в скважины. Закачка растворов производится чередующими порциями в следующей последовательности: смесь карбамидной смолы с жидким стеклом - одно- или двухосновная низкомолекулярная органическая кислота с минерализованной водой - смесь карбамидной смолы с жидким стеклом. При этом первая порция, фильтруясь с подземными минерализованными водами по пласту, отверждается, образуя водонепроницаемый экран между карьером и скважиной, а 0 последующие порции структурируются на границе контакта закачиваемых порций, таким образом, получается сплошной монолит . препятствующей фильтрации подземных вод. Количество и объем закачиваемого рас- 5 твора в скважину определяют по дебиту притока воды в горную выработку ив зависимости от минерализации подземных вод. Испытания способа проводились в Якутии при проходке Ствола трубки Мирная, 0 результаты положительные, ликвидированы проскоки воды через противофильтрацион- ный экран. Испытания способа также проводились на опытном полигоне Гипротюменнефтегаза. Примеры конкрет- 5 нбго выполнения способа приведены в таблице. Опыты проводились на супесчано- суглинистых грунтах,

: . Лабораторные исследования по опре- . делению времени отверждения и фильтра- 0 ционной способности экрана проводились следующим образом.

С помощью металлического цилиндра с острым краем выдавливаем грунт (из горизонтально срезанной поверхности моноли- 5 та грунта), диаметром равным диаметру стакана, в котором будем отверждать грунт. Затем осторожно, чтобы не повредить структуру грунта, помещаем его в стакан, Чередующими порциями вливаем смеси 0 карбамидной смолы с жидким стеклом и органической кислоты с минерализованной водой. После отверждения грунта, в стакан заливаем воду в объеме равном объему от- вержденного грунта (Л), После 24 часовой 5 фильтрации замеряем остаток непрофильтрованной воды (Va). Разницей между Vi и V2 определяем фильтрацию грунта. .

Для осуществления заявляемого способа используются следующие реагенты: 0 ;.. карбамидная смола ГОСТ 14231-88 органические кислоты : яблочная ГОСТ 6341-75 щавелевая ГОСТ 22180-76 5 лимонная ГОСТ908-79Е жидкое стекло ГОСТ 13078-81 В таблице приведены технико-экономические показатели. .

Предлагаемые противофильтрациои- растворы, как видно из таблицы, сокращают время (утверждения, уменьшают или полностью предотвращают фильтрацию экрана в грунте. Время отверждения противо- фильтрационного раствора сокращается с увеличением минерализации подземных вод.

Формула изобретения Способ создания лротивофильтрацион- ного экрана в грунте путем инъектирования через скважины закрепляющего раствора, включающего карбамидную смолу, одно или двухосновную низкомолекулярную кислоту

и воду, о т л и чаю щ и и с я тем, что. С целью сокращения времени ртвёрждекия раствора и снижения фильтрации, закрепляющий раствор содержит минерализованную воду с минерализацией 90-424 г/л и дополнительно жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мае.%:

карбамидная смола одно-или двухосновная низкомолекулярная органическая киблота минерализованная вода жидкое стекло

2-17

3-10

71-80

2-15.

Использование: защита открытых и подземных горных выработок от притока подземных вод при строительстве фундаментов и оснований зданий и сооружений в зоне вечной мерзлоты, а также при строительстве амбаров для хранения буровых растворов и утилизации токсичных промышленных и радиоактивных отходов. Сущность изобретения: способ создания противофильт- рационного экрана в грунте заключается в инъектировании через скважины закрепляющего раствора, содержащего, мас.%: кар- бамидная смола 2-17, одно- или двухосновная низкомолекулярная органическая кислота 3-10, минерализованная зо- да с минерализацией 90-424 г/л 71-80 и жидкое стекло 2-15. Время отверждения 19-95 мин, фильтрация отсутствует. 1 табл.