Файл: Фисенко, Г. Л. Укрепление откосов в карьерах.pdf

Особый интерес как укрепляющие растворы представляют раз­ личные виды с и н те т и ч е с к и х с мо л ( с м о л и з а ц и я ) .

Работы по изысканию способов укрепления горных пород с по­ мощью синтетических смол широко ведутся как за рубежом, так

ив Советском Союзе. Испытываются эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные, карбамидные, мочевино-формальдегидные

имеламино-мочевино-формальдегидные смолы.

Вусловиях открытых горных работ наиболее целесообразно применение эпоксидных и карбамидных смол. Это сравнительно недорогие и недефицитные материалы, обладающие при затверде­ вании высокими физико-механическими характеристиками.

Применение способа смолизации для укрепления мелкотрещи­ новатых скальных, полускальных и песчаных пород позволяет улуч­ шить их физико-механические свойства. Предел прочности укреп­ ленных пород на сжатие повышается до 50 кгс/см2 в зависимости от концентрации смолы, отвердителей и их объемного соотноше­ ния в растворе, пылеватые породы становятся водонепроницае­ мыми. Укрепление возможно в сложных гидрогеологических усло­ виях, в которых другие способы неприменимы или дают неудовле­ творительные результаты.

Основным преимуществом укрепляющих растворов является их повышенная проникающая способность. Растворы на основе акрил­ амида обладают вязкостью, мало отличающейся от вязкости воды.

Вгорной промышленности США широко применяется тампонаж­ ный материал АМ9, а в Японии разработан подобный же мате­ риал сумисойл. В отечественной практике для укрепления песча­ ных оснований в промышленном строительстве используется кар­ бамидная смола крепитель М. Разработано несколько рецептов

растворов на основе мочевино-формальдегидных смол типа МФ-17 и др.

Синтетические смолы упрочняют тонкозернистые обводненные пески и мелкотрещиноватые горные породы, а также возводят непроницаемые противофильтрационные завесы. Исследователь­ ские работы в этой области ведутся в ИГД им. А. А. Скочинского. Наряду с опытами по упрочнению пород при проходке горных выработок, был укреплен участок песчаного уступа на буроуголь­ ном разрезе Александрийского комбината.

пород оснований при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений; б) ликвидации аварийного состояния зданий и сооружений в результате неравномерных осадок; в) борьбы с оползневыми явлениями при строительстве каналов, дорог, гидро­ станций, карьеров и т. д.

Институтом ЮжНИИ разработано два способа производства термического укрепления пород.

Первый способ заключается в нагнетании под давлением в по­ роды через жароупорные трубы и скважины горячего воздуха,

51

предварительно нагретого до температуры 600—800° в экономай­ зерах. Нагретый воздух компрессором нагнетается по термоизоля­ ционному трубопроводу и через герметический затвор в скважину. Горячий воздух, проникая через трещины и поры в породе, обжи­ гает их, создавая вокруг скважины укрепленную зону в виде цилиндра диаметром 2—3 м.

Сущность второго способа заключается в термической или тер­ мохимической обработке пород горячими газообразными продук­ тами горения, обогащаемыми при необходимости химическими добавками. В этом случае горючее (жидкое или газообразное) с помощью насосной установки подается к форсунке, установлен­ ной в затворе скважины. Одновременно с подачей горючего, ком­ прессором к форсунке подается сжатый воздух, необходимый для увеличения степени проникновения горючих газов в породы.

При работах по укреплению пород в скважине избыточное дав­ ление должно быть в пределах 0,25—0,5 кгс/сма для усиления ин­ фильтрации раскаленных газов в породы, что достигается путем нагнетания в скважину холодного воздуха под давлением. Для поддержания избыточного давления устье скважины тщательно герметизируют и уменьшают газопроницаемость верхней зоны пород.

При термическом способе укрепления слабых пород скважины могут располагаться вертикально, горизонтально, наклонно или комбинированно, что определяется конкретными условиями укреп­ ляемого участка и характером залегания пород. Для термического укрепления применяются скважины диаметром 150—220 мм. Рас­ стояние между ними устанавливается в зависимости от конфигу­ рации и размеров участка. Опытными работами установлено, что расстояние между скважинами можно принимать около 2—2,5 м, ибо практика укрепления неустойчивых лёссовых и глинистых по­ род показала, что радиус укрепления одной скважины состав­ ляет 1—1,5 м.

Интересен способ укрепления откосов пород, способных уплот­ няться (глины, суглинки, лёссы), путем уплотнения взрывом, раз­ рабатываемый институтом ВИОГЕМ. Опытные работы были выполнены на Михайловском карьере КМА [9]. Для укрепления участка уступа бурится ряд скважин на расстоянии 2—3 м друг от друга и производится прострелка каждой скважины неболь­ шими камуфлетными взрывами. При взрывании образуется котел, а породы в зоне, прилегающей к стенкам скважины, уплотняются, что повышает их механическую прочность и устойчивость. Для более полного и эффективного использования скважин в последние после взрыва опускают металлическую арматуру (например, рельсы и другой прокат черных металлов) и заполняют скважины бетоном (рис. 11.13).

В результате вокруг каждой скважины образуется зона уплот­ ненных пород, что при правильном выборе расстояния между сква­

52

жинами в ряду позволит избежать «обтекания» упрочненных зон породой и обеспечит устойчивость откоса.

Данный метод требует дополнительной проверки в производст­ венных условиях, однако уже сейчас есть основания считать, что его внедрение в определенных горно-геологических условиях может оказаться весьма эффективным.

Известен и другой вариант использования энергии взрыва. Если имеется контакт слабых и крепких пород, сцепление и трение по которому незначительны, при увлажнении таких контактов часто возникают покровные оползни. Стабилизировать такой оползень можно путем разрушения взрывом и перемешивания пород, зале­ гающих в ослабленной зоне. Этим способом ликвидирован опол­ зень на Златоуст-Беловском карьере [29]. Эффект укрепления мож­ но повысить путем нагнетания укрепляющих растворов в раздроб­ ленную зону (рис. 11.14).

§4. УКРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ГОРНЫХ ПОРОД

СПОМОЩЬЮ ИЗОЛИРУЮЩИХ п о к р ы т и и

Изолирующие покрытия поверхности откосов служат для предо­ хранения горных пород от влияния различных агентов выветрива­ ния. Процессы выветривания особенно активизируются в местах интенсивной трещиноватости и общей нарушенное™ горных пород. Вообще выветриванию и осыпанию подвержены горные породы, слагающие все поставленные в предельное положение уступы. Но интенсивность осыпания будет различной в зависимости от склон­ ности горных пород к выветриванию, способа заоткоски уступов и пр.

При выборе способа покрытия поверхности откосов необходимо учитывать условия работы изолирующего слоя. Покрытие, выпол­ няющее исключительно функцию изолятора, имеет назначение

S3