крепости / ^ 3 производят с помощью пневмоломов и отбо.йных молотков. Выемку всех остальных затампонироваиных пород с коэффициентом крепости' f > 3 производят с помощью буро взрывных работ с ограниченным применением взрывчатых ве ществ. При этом в каждом цикле бурят по несколько опережа ющих скважин глубиной, превышающей на 2—3 м глубину нор мальных шпуров. При встрече опережающими скважинами зна чительных притоков воды проходку ствола приостанавливают и производят повторное тампонирование водоносных горных по
род.
На тампонирование водоносных пород из забоя ствола за трачивают от 35 до 50% общего времени, необходимого для проходки ствола по водоносным породам. При атом затраты времени на возведение, твердение и разборку тампонажной по душки равны 7— 15 сут и составляют 30—40% всего времени тампонирования.
Из общей стоимости работ по тампонажу возведение и раз
борка тампонажной |
подушки составляют 40—45%, |
бурение |
|||
скважин — 25—28%, |
приготовление |
и нагнетание раствора — |
|||
22—24%. |
|
|
|
|
|
5.3.5. Контроль производства тампонажных работ |
|
||||
При |
выполнении |
работ |
по тампонированию горных пород |
||
контроль |
осуществляют за |
бурением |
тампонажных |
скважин, |
|
приготовлением тампонажных растворов, нагнетанием раствора в скважины, а также за качеством тампонирования горных по
род. |
тампонажных • скважин с поверхности земли |
При бурении |
|
глубиной более |
50 м цель контроля — соблюдение заданных |
проектом направлений скважин на всех отметках по глубине. Отклонения в, основном измеряют при помощи инклинометров И-Ш2, И-Ш4, ИК через каждые 30—35 м по глубине скважины. Допустимые ртклонения скважины от проектного положения, должны быть не более 1% от полной глубины скважины. При искривлении скважины сверх допустимого проводят меропри ятия по устранению отклонений или рядом бурят новую тампо нажную скважину. Для уменьшения отклонений при бурении скважин тщательно контролируют забуривание их из забоя вы работки, для чего используют различные приспособления (кон дукторы— направляющие трубы, направляющие шаблоны и т. д.). Бурение производят при постоянном маркшейдерском надзоре.
Контроль за приготовлением тампонажного раствора сво дится к контролю за качеством исходных материалов (цемен та, глинны, воды, химических растворов), а также за качест-
зоо
вом тампонажных растворов |
(плотность, водоцементное отно |
||
шение, время |
гелеобразования для химических |
растворов |
|
и т. д.). |
нагнетанием |
тампонажного раствора |
включает |
Контроль за |
|||
в себя контроль за давлением нагнетания, расходом (поглоще нием) тампонажного раствора в каждой скважине. Для опера тивного управления и автоматического контроля за процессом приготовления и нагнетания цементных и глиноцементных рас творов используют специальную станцию контроля СКЦ-2м, которая позволяет контролировать давление нагнетания, плот ность тампонажного раствора и расход последнего. Управление процессом тампонажа осуществляют из центрального пункта управления, находящегося в лаборатории, являющейся основ ной частью станций, куда поступает информация об основных технологических параметрах, а также о режиме работы насо сов и растворосмесителей. При помощи этих данных можно оперативно влиять на процесс тампонирования. При этом соот ветствующие датчики могут находиться на расстоянии свыше 100 м от пункта нагнетания.
Контроль за качеством тампонирования горных пород за ключается в определении прочности, монолитности и водоне проницаемости затампонированного массива. Эти параметры можно оценить: по данным технической документации произ водства работ; по кернам горных пород, полученным в кон трольных скважинах; по удельным водопоглощениям в тампо нажных и контрольный скважинах; по изменению фильтраци-
.онных свойств тампонируемых горных пород; по данным лабо раторных испытаний кернов; по непосредственному осмотру горных пород в скважинах.
Широкое распространение в практике тампонажных работ нашёл способ контроля за качеством работ, связанный с буре нием контрольных скважин и определением в них удельного водопоглощеиия. Для этого в пределах контура затампониро ванного целика пород бурят не менее трех скважин диаметром 90—100 мм при тампонировании горных пород с поверхности земли и диаметром 40—50 мм пр!и тампонировании из забоя выработки.
При возможности производят керновое бурение контроль ных скважин. По полученным кернам пород определяют харак тер и степень заполнения трещин и пор пород тампонажным камнем. Послов бурения скважин в каждой из них определяют удельное водопоглощение. Тампонаж считается законченным, если удельное водопоглощение пород снижено в результате тампонирования до 0,1 л/мин. Если удельное водопоглощение в кбнтрольной скважине превышает допустимую величину, то эту скважину тампонируют, а на участке, подлежащем контро лю, бурят и испытывают новую контрольную скважину. Все
контрольные скважины независимо рт величины выявленного водопоглощения должны тампонироваться.
При применении для тампонирования глииоцементиых рас творов контроль за качеством тампонажных работ осущест вляют на основании анализа изменения фильтрационных, свойств горных пород по мере нагнетания тампонажного рас твора в скважины по методу, разработанному объединением «Спецтампонажгеология». В соответствии с этим методом осу ществляют:
расчет минимально допустимого остаточного коэффициента проницаемости водоносных горных пород
Amin = AcpQmln/ (fe3Q)’
где /<ср— среднее значение коэффициента проницаемости всех водоносных горизонтов, вскрываемых стволом, м2; Qmin— допу стимый остаточный приток воды в ствол, м3/ч; k3— коэффи циент запаса, принимаемый для практических расчетов равным 2; Q — суммарный прогнозный приток воды в ствол, м3/ч;
повторные расходометрические и гидродинамические иссле дования в каждой последующей скважине после окончания на гнетания раствора в предыдущую скважину;
сравнение коэффициентов проницаемости, полученных до и после нагнетания раствора, по мере производства тампонажных работ.
Результаты контроля за качеством тампонажных работ для каждого водоносного горизонта представляют в виде графика (рис. 5.25). На оси абсцисс откладывают номера скважин в порядке очередности проведения тампонажа. На оси ординат откладывают значения коэффициентов проницаемости Кар, из меренные перед нагнетанием раствора в соответствующую сква жину. Полученная при этом кривая характеризует снижение проницаемости водоносного горизонта по мере производства тампонажных работ.
Тампонажные работы считаются выполненными удовлетво рительно, если каждое последующее измерение фиксирует не уклонное снижение проницаемости водоносных горизонтов, а
Рис. 5.25. Характер изменения коэффи циента проницаемости водоносного го ризонта в процессе нагнетания тампо нажного раствора по скважинам
коэффициенты проницаемости, определенные перед нагнетани ем в последующей тампонажной скважине, окажутся ниже до пустимых или равными допустимым расчетам. Измерения про ницаемости водоносных горизонтов осуществляют с помощью комплекса расходометрических исследований.
Качество работ при химической закреплении грунта должно соответствовать требованиям СНиП 3.02.01—83 (разд. 5). Со гласно этим требованиям качество инъекционного закрепления будет обеспечено при выполнении следующих контрольных ме роприятий: проверкой качества исходных материалов; операци онной проверкой качества рабочих реагентов при производстве работ; опытной проверкой заложенных в проект расчетных па раметров тампонирования; контролем за исполнением при про изводстве работ; проверкой проектных форм и размеров за крепленных объектов и др. При операционной проверке непре рывно в процессе инъекционных работ необходимо контроли ровать плотность и температуру растворов, время гелеобразования закрепляющих смесей, режим нагнетания.
Контроль заданных проектом форм и размеров закреплен ных грунтовых массивов, а также требований в отношении сплошности и однородности закрепления должен осуществлять ся вскрытием закрепленных участков контрольными шурфами и скважинами, методами статического и динамического зонди рования, геофизическими методами (радиометрическим, элек трометрическим и сейсмоакустическим).
Число контрольных скважин ориентировочно должно состав лять 3—5% общего числа инъекционных скважин, а число шур фов назначается примерно из расчета один шурф на 2—3 тыс. м3 закрепленного грунта, но не менее двух шурфов на объект. Керны при бурении скважин отбирают через каждые 0,8—1 м по глубине скважины. К шурфованию и бурению контрольных скважин приступают не ранее, чем через 7 сут после окончания работ по закреплению грунта.
5.4. ОСОБЕННОСТИ ТАМПОНАЖНЫХ РАБОТ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
И НАКЛОННЫХ ВЫРАБОТОК
5.4.1. Схемы тампонирования
Производство работ по тампонированию горных пород при строительстве горизонтальных и наклонных выработок отлича ется большим разнообразием технологических схем расположе ния тампонажных скважин в пространстве и устройством там понажных перемычек. Так же как и при строительстве стволов, тампонирование горных пород при строительстве горизонталь
ных и наклонных выработок осуществляют по двум технологи ческим схемам: с поверхности земли и из забоя выработки.
При тампонировании пород с поверхности выбор схемы рас положения тампонажных скважин зависит от глубины заложе ния выработки, гидрогеологических условий, наличия и глуби ны залегания водоупора. Если породыводоупора залегают на небольшой глубине от выработки, то тампонаж может быть осуществленпо схеме,' показанной на рис. 5.26. В этом случае
тампонажные скважины |
располагают в один (рис. 5.26, а) или |
два ряда (рис. 5.26,6) |
в зависимости от горно-геологических |
условий, параллельно оси выработки. При отсутствии водоупоров тампонированию подвергают весь массив, в котором будет располагаться выработка (рис. 5.26,в). При этом тампонажные скважины бурят или вертикально, или наклонно в зависимости от горно-геологических условий и условий на поверхности по трассе строящегося объекта.
При тампонировании пород из забоя выработки (рис. 5.27) работы выполняют отдельными участками (заходками) опреде ленной длины с последовательным чередованием процессов тампонирования и проведения выработки, Нагнетание тампо нажного раствора в массив осуществляют через группы слабо наклонных скважин 1, при этом формируются затампонированные массивы в виде конусов или ореолов, входящих .один в дру гой. Для предотвращения выхода тампонажного раствора и во ды в выработку при тампонировании каждой заходки возводят тампонажную перемычку 2 или оставляют целик из ранее затампонированной породы.
Длина участка тампонирования зависит от многих, факторов и в первую очередь от свойства массива, вида тампонажного материала, буровых средств и т. д. В достаточно устойчивых породах длина участка тампонирования пород может достигать сотен метров, в то время как в неустойчивых и разрушенных породах длина участка снижается до нескольких метров. В ус тойчивых породах наиболее часто тампонаж выполняют заход ками 10—50 м, а неустойчивых — до 5 м. Скважины располага ют в пределах выработки и бурят под углом к продольной оси выработки с таким расчетом, чтобы концы скважин выходили за контур выработки на 1—5 м. Расстояние устьев тампонаж ных скважин от крепи выработок должно быть минимальным. Оно зависит от типа применяемой бурильной машины. Так, при бурении станком НКР-ЮОМ это расстояние принимают не ме нее 700 мм, при бурении перфораторами 200—300 мм.
Каждая из рассматриваемых технологических схем облада ет рядом преимуществ и. недостатков. Так, при тампонаже с поверхности земли горнопроходческие работы совмещаются с работами по тампонйрованию и зависят друг от друга, что по зволяет проходить выработку безостановочно с большими ско-