Файл: Воронкевич, С. Д. Газовая силикатизация песчаных пород.pdf

4 я р у с

Ш

I

Рис. 28. Схема расположения инъекторов по заходкам:

1 — устье инъекционной трубы; 2 — границы зоны ослабленного приема реагентов (<30 л раствора на инъектор)

определялся поступлением воды сверху по пространству за временной крепью.

Резкое снижение водопритоков из забоя и повышение об­ щей устойчивости призабойной зоны косвенно свидетельство­ вали о закреплении нижележащих песков и позволили допол­ нительно углубить ствол шахты.

Таким образом, использование газовой силикатизации в данном случае способствовало ликвидации аварийного со­ стояния сооружения и дало возможность пройти 2-метровый слой карбонатных плывунных супесей с /Сщ=0,56 м/сут, на­ ходящихся под действием напорных вод. Общий расход ре­ агентов, пошедших на обработку подстилающего песка, со­ ставил: жидкого стекла удельным весом 1,25 г/см3 29,6 тыс. л, углекислого газа 854,4 кг.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАКРЕПЛЕНИЮ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ

СПОСОБОМ ГАЗОВОЙ СИЛИКАТИЗАЦИИ

Изложенные в настоящей главе результаты промышлен­ ного опробования способа газовой силикатизации песчаных пород свидетельствуют о его жизнеспособности и перспектив­ ности для решения целого ряда конкретных задач промыш­ ленного, гражданского и подземного строительства. Как по­ казывают первые итоги производственного освоения способа, его преимущества сводятся в основном к следующему:

1.Он позволяет закреплять песчаные породы с коэффи­ циентом фильтрации менее 5 м/сут, причем прочность на од­ ноосное сжатие величиной 5—20 кг/см2 достигается практи­ чески мгновенно.

2.Способ позволяет закреплять карбонатные песчаные по­ роды с содержанием карбонатов до 25% и породы с высоким (до 20%) содержанием органических веществ.

3.Отсутствие токсичных реагентов и продуктов реакции. Использование дешевых и недефицитных' материалов.

4.Увеличение объема закрепляемой зоны на 50—70% по сравнению с объемами, получаемыми при однорастворной си­

ликатизации при одинаковом расходе силикатного раствора, за счет использования газообразного отвердителя. ■

5. Сокращение затрат рабочей силы на единицу объема закрепленного грунта-.

Накопленный опыт использования газовой силикатизации песчаных пород указывает на-необходимость дальнейшего совершенствования способа, что возможно путем продолже­ ния его промышленного освоения.

Для этой цели на геологическом факультете М ГУ был разработан проект «Временных указаний по закреплению песчаных грунтов способом газовой силикатизации». Его

132

цель — обеспечить качественными материалами составления проектов производства работ по закреплению способов газо­ вой силикатизации. В основу проекта был положен опыт, на­ копленный в результате промышленного применения способа, а также были учтены существующие инструктивные и норма­ тивные материалы по силикатизации песчаных грунтов.

I. О Б Щ И Е П О Л О Ж Е Н И Я П РОЕКТА

1. «Временные указания» распространяются на закрепле­ ние песчаных грунтов способом газовой силикатизации.

-* 2. Закрепление грунтов по данному способу применяется: а) для увеличения несущей способности оснований зда­

ний; б) для уменьшения водопритоков к неглубоким горным

выработкам (до 30—50 м).

* 3. Закрепление грунтов способом газовой силикатизации рекомендуется для пылеватых, тонко-, мелкозернистых, сред­ не-, мелкозернистых песков и супесей с коэффициентом филь­

5м/сут.

4.Для закрепления песков способом газовой силикатиза­ ции применяются растворы жидкого стекла и углекислый газ. Концентрация жидкого стекла назначается по удельному

весу в зависимости от коэффициента фильтрации (табл. 1).

133

Расход углекислого газа зависит от удельного веса жид­ кого стекла и назначается в соответствии с табл. 2.

ч 5. Радиус закрепления грунтов от одного инъектора на­ значается в зависимости от коэффициентов фильтрации по табл. 3.

Т а б л и ц а 3

ры располагаются в плане в шахматном порядке. Расстояние между рядами инъекторов определяется по формуле

1,5 /',

арасстояние между инъекторамп по формуле

d = 1,73г,

где г — радиус закрепления от одного инъектора.

7. Грунт закрепления на глубину по зонам — «заходкам». Величина одной заходки равна длине перфорированной части инъектора плюс 0,5 г.

*» 8. В однородных по коэффициенту фильтрации грунтах закрепление производится заходками сверху вниз. При уве­ личении коэффициента фильтрации с глубиной закрепление грунтов производится снизу вверх. В неоднородных по коэф­ фициенту фильтрации грунтах, отличающихся более чем на 30%, нагнетание химических реагентов производится раздель­ но по слоям; слой грунта с большим коэффициентом филь­ трации закрепляется в первую очередь.

9. Перерывы во времени между нагнетанием жидкого стекла и углекислого газа при силикатизации водонасыщен­ ных песков не должны быть более указанных в табл. 4.

134

"’’10. Количество жидкого стекла (л), необходимое для га­ зовой силикатизации песков, определяется по формуле:

где V — объем раствора жидкого стекла, м3; D — принятый диаметр распространения раствора; т — коэффициент запол­ нения пор, равный 0,8; п — пористость в долях единицы; I — длина заходки, м.

Объем раствора принимается на 10— 15% больше расчет­ ного.

11. Жидкое стекло нагнетается в грунт равномерно и мед­ ленно. Расход растворов назначается по табл. 5 независимо

в зависимости от глубины закрепления и напора грунтовых

вод.

13. Предел прочности на сжатие закрепленного грунта назначается при проектировании в соответствии с табл. 6 и данными пробного закрепления.

II. Т Р Е Б О В А Н И Я К С О С Т А В Л Е Н И Ю ПРОЕКТ А Г А ЗО В О Й С И Л И К А Т И З А Ц И И ГРУНТОВ

Требования к исследованию грунтов оснований

14.В состав работ по исследованию грунтов оснований

входят:

а) инженерно-геологические и гидрогеологические иссле­ дования;

б) лабораторные и полевые исследования свойств грун­ тов.

15.Инженерно-геологические и гидрогеологические иссле­ дования производятся для выявления геологического строе­ ния и залегания грунтов, подлежащих закреплению, а также для определения уровня грунтовых вод, коэффициента филь­ трации грунта, направления и скорости грунтового потока, что в совокупности определяет возможность применения си­ ликатизации в каждом конкретном случае. Исследования со­ стоят:

а) из проходки скважин и шурфов, количество и расстоя­ ние между которыми назначается в зависимости от масшта­ бов инженерно-геологической съемки. Образцы грунтов весом 1—2 кг отбирают из каждого слоя через 0,6 м по глубине, а пробы воды в количестве 1—2 л из каждого водоносного го­ ризонта;

135