ние больших сотрясений окружающего выработку массива гор ных пород количество взрывчатого вещества должно быть мень ше, чем при обычном способе проходки. Глубину шпуров при нимают 1— 1,5 м. Шпуры взрывают последовательно. По мере выемки породы в затампонированной зоне осуществляют на блюдение за состоянием стенок ствола, определяют размеры трещин, характер трещиноватости, степень заполнения трещин тампонажным камнем, прочность и плотность образованного камня, устанавливают влияние взрывных работ на сплошность и устойчивость затампонированных горных пород и определяют остаточные водопритоки в ствол.
На выполнение работ, связанных с тампонированием трещи новатых пород, в среднем затрачивают от 30 до 50% общего времени, необходимого на проходку ствола на участке водо носных пород.
Стоимость тампонажных работ в осоновном зависит от глу бины залегания водоносных пород, их мощности, степени тре щиноватости.
При силикатизации и смолизации грунтов особенности про изводства работ обусловливаются небольшой глубиной тампо нирования, которая не превышает 30 м, стесненностью строи тельной площадки, особенно в условиях плотной городской за стройки, свойствами грунтов и растворов, тампонажным обо рудованием и т. д. Основными элементами производства работ по силикатизации и смолизации грунтов являются: погружение инъекторов на заданную глубину, нагнетание растворов, кон троль за производством работ, извлечение инъекторов, вспомо гательные работы.
Инъекторы изготавливают из стальных цельнотянутых труб с внутренним диаметром от 19 до 42 мм и толщиной стенки не менее 5 мм. Ииъектор состоит из наголовника, колонны глухих звеньев труб, перфорированного звена, наконечника и соедини тельных частей. Колонну глухих труб инъектора собирают из отдельных звеньев длиной 1—1,5 м, имеющих на концах внут реннюю металлическую резьбу. Звенья труб между собой сое диняют ниппелем.
Основная часть инъектора — перфорированное звено с от верстиями 2—3 мм, имеющее обычно длину 0,5—1,5 м. На рис. 5.19 показаны инъекторы двух типов. Инъектор первого ти
па (рис. 5.19, а) изготовлен |
из цельнотянутой |
толстостенной |
трубы, по периметру которой |
имеются отверстия |
1 диаметром |
3 мм, расположенные четырьмя рядами в шахматном порядке из расчета 60—80 отверстий на 1 м длины трубы. Отверстия защищены от засорения грунтом резиновыми клапанами 2.
Наибольшее распространение в практике смолизации полу чил инъектор второго типа (рис. 5.19,6), который изготавлива ют из толстостенной трубы диаметром 32—42 мм, на боковой
поверхности которой проточены круговые канавки 3. В канав ках просверлены четыре диаметрально расположенные отвер стия диаметром 2—3 мм. Отверстия эти закрыты резиновыми кольцами, уложенными в канавку на глубину 2—3 мм. Ширина канавок 8— 10 мм.
с |
Для газовой силикатизации променяют манжетный инъектор |
тампоном. Инъектор состоит из наружной перфорированной |
|
и |
внутренней (передвижной) трубы с тампонами. Наружную |
трубу изготавливают из газопроводной или пластмассовой тру бы диаметром 32—42 мм секциями по 2—3 м, которые при на ращивании соединяют с помощью муфт. По длине трубы через каждые 17 см имеются по четыре отверстия диаметром 4—5 мм, закрытые резиновыми манжетами. Нижний конец инъектора выполнен в виде сопла с шариковым прижимным клапаном. Внутрення труба предназначена для подачи реагентов в закреп ляемую зону грунта.
Инъектор с манжетами погружают в грунт сразу на проект ную глубину с помощью сжатого воздуха или опускают пред варительно в пробуренную скважину. Процесс погружения инъ ектора с помощью воздуха изображен на рис. 5.20, а. Сжатый воздух подают в инъектор 1 по внутренней трубе 2 с одним верхним разжимающимся уплотнителем 3 и струей выходит че рез сопло 4, благодаря чему инъектор без больших усилий за лавливается в грунт. Способ погружения инъектора с помощью воздуха применим в песках, не содержащих крупных включе ний (гравия, строительного мусора и т. д.). Глубина погруже
ния — до 8 м. |
1 |
Принцип нагнетания химических растворов через инъектор |
|
состоит в следующем |
(рис. 5.20,6). Внутрь манжетной трубы 1 |
опускается труба 2 |
с тампонами 3, которые при нагнетании |
раствора разжимаются, ограничивая тем самым обрабатывае мую зону по высоте. Химический раствор в грунт попадает че рез манжеты 5.
При сплошном закреплении массива грунта инъекторы рас полагают по сетке в шахматном порядке. При создании противофильтрационных завес инъекторы располагают по контуру выработки в один или два ряда.
Способ погружения инъекторов в грунте зависит от физико механических Свойств закрепляемых грунтов, принятой схемы нагнетания раствора, глубины тампонирования. Погружение осуществляют или забивкой инъекторов в грунт с поверхности, или погружением их в предварительно пробуренные скважины. Их забивают с помощью пневматических молотков ОМПСП-5, ОМ-2, ОМ-506, бетоиоломов ЭС-358, пневмопробойников ИП4603. Весьма эффективно использование вибропогружения в со четании с ударно-забивным методом.
Внедрение инъекторов может быть также обеспечено при помощи гидродомкратов. Существующие конструкции гидро
домкратов типов ДС, ДП и других позволяют создавать усилие вдавливания до 600 кН при ходе поршня до 300 мм. Такие гид родомкраты имеют большие размеры и массу (до 87 кг), что позволяет использовать их в установке для внедрения инъекторов в особо стесненных условиях.
Для бурения скважин используют станки и оборудование, позволяющие проходить скважины диаметром 60— 127 мм на глубину 15—30 м. Порядок погружения инъекторов принимают в зависимости от принятой схемы закрепления грунтов восхо дящими или нисходящими захоДками. Величина одной заходки
К = 1ц 4 * ^ * »
где /п — длина перфорированной части инъектора; г — радиус зоны грунта, закрепляемой от одного инъектора.
Грунты, имеющие одинаковый коэффициент фильтрации, за крепляют заходками сверху вниз (нисходящая схема). При уве личении коэффициента фильтрации с глубиной грунты закреп ляют восходящими заходками. Предельная величина давления нагнетания определяется проектом и корректируется пробным нагнетанием.
При двухрастворном способе силикатизации и наличии филь трации подземных вод тампонажные растворы нагнетают в сле дующем порядке. При скорости грунтовых вод 1 м/сут перво начально нагнетают жидкое стекло последовательно нисходя щими заходками на всю глубину закрепляемого грунта, после
чего |
в обратном |
направлении |
восходящими заходками — рас |
твор |
хлористого |
кальция. При |
скорости грунтовых вод от 1 до |
3 м/сут поочередно в каждую заходку нагнетают жидкое стек ло и раствор хлористого кальция. При скорости грунтовых вод более 3 м/сут грунт закрепляют в две очереди: вначале устраи вают временную водонепроницаемую завесу, а затем под ее за щитой закрепляют массив грунта.
Жидкое стекло и раствор хлористого кальция нагнетают от дельными насосами сначала в нечетные ряды инъекторов, а затем в четные. При этом стремятся к тому, чтобы перерывы между нагнетанием жидкого стекла и хлористого кальция в массив грунта были минимальными и не превышали значений, приведенных ниже.
Скорость |
грунтовых вод, м/сут |
. |
. |
0 |
0,5 |
J_l,5 |
3 |
Максимальный перерыв между нагнетанием жидко |
24 |
6 |
2 |
1 |
|||
го стекла |
и хлористого кальция, |
ч |
|
||||
При однорастворной силикатизации раствор нагнетают вна чале в первый ряд инъекторов, затем во второй и т. д. В рядах растворы нагнетают через один инъектор.
Нагнетание растворов при закреплении грунтов способом газовой силикатизации производят в следующей последователь ности: углекислый газ, силикатный раствор и вновь углекислый газ. Углекислый газ закачивают из баллонов через понижаю щий редуктор. Нагнетание углекислого газа производят плавно в режиме заданного проектом давления. Для этого газовый баллон оборудуют редуктором и измерительной аппаратурой — манометрами высокого и низкого давления. Во избежание про мерзания редуктора последний прогревают в процессе нагнета ния газа электронагревательным элементом с напряжением 12 В, который монтируют'на редукторе. Для определения рас хода газа баллон устанавливают на весы с пределом взвеши вания до 150 кг и с точностью не менее 0,1 кг. Нагнетание рас твора силиката натрия в грунт производят при помощи насосов или пневматических установок. Перерыв между нагнетанием силикатного раствора и углекислого газа не должен превышать 1 ч. Перерыв между нагнетанием углекислого газа для предва рительной активизации грунта и силикатного раствора прини мают равным не менее 30 мин. Давление при нагнетании угле кислого газа для активизации грунта принимают равным 0,15.— 0,2 МПа, а при закачке газа для отверждения силикатного рас твора— не более величины давления, принятого при нагнета нии силикатного раствора.
Процесс нагнетания реагентов в грунт при газовой силика тизации может производиться одновременно через несколько инъекторов, расстояние между которыми принимается не менее 6 радиусов распространения раствора.
При смолизации тампонажный раствор нагнетают через один инъектор в каждом ряду. В случаях смолизации с предвари тельной обработкой грунта кислотой вначале в каждую заходку нагнетают 3—5%-иый раствор, кислоты, затем прокачивают небольшое количество воды (20—30 л) и только после этого нагнетают гелеобразующий раствор. Перерыв между нагнета нием кислоты и гелеобразующего раствора не должен превы шать 1 ч.
После окончания нагнетания раствора давление в системе постепенно снижают до нуля, после чего отсоединяют шланги от инъекторов. Резкое снижение давления может привести к забивке инъектор а грунтами.
Для увеличения радиуса распространения тампонажного раствора от инъекторов как в СНГ, так « за рубежом исполь зуют ряд специальных устройств, обеспечивающих повышение фильтрационных свойств пород в процессе нагнетания. К та ким установкам относятся: импульсная установка фирмы «Пляйгер» (ФРГ), импульсный генератор ПермНИУИ-1, прин цип действия которых основан на чередовании напорного и им пульсного режимов нагнетания, что способствует расширению