Тампонаж пород почвы

18.03.2020

Тампонаж служит главным образом для упрочнения разрушенных горных пород, с тем чтобы они могли противостоять повышенному горному давлению.

Упрочнение пород нагнетанием тампонажных составов производится только в том случае, если в результате превышения первоначального предела прочности в породном массиве уже образовались открытые трещины. Остаточная прочность разрушенных пород в почве штрека в зависимости от их предела прочности на сжатие и толщины отдельных слоев при параллельном напластованию сжатии составляет 25—50% первоначальной прочности в массиве (рис. 7.17, слева).

В зависимости от принятого способа тампонажных работ, выбранного тампонажного состава, давления и продолжительности нагнетания трещины в массиве частично или полностью заполняются тампонажным составом. Если давление нагнетания создает в породах растягивающие напряжения, превышающие предел прочности на растяжение, то образуются новые трещины, в которые проникает упрочняющий раствор.

Различают три случая упрочнения пород тампонажем: с частичным упрочнением пород, при котором прочность в массиве после тампонажа VF' лишь незначительно превышает остаточную прочность RF (см. рис. 7.17, кривая 1). Это наблюдается при малом давлении нагнетания, большой вязкости упрочняющего раствора и неправильном выборе схемы расположения скважин;

- с полным восстановлением прочностных свойств разрушенных пород при заполнении упрочняющим раствором самых мелких трещин. Прочность упрочненной породы VF' соответствует первоначальной прочности породы в массиве VF (см. рис. 7.17, кривая 2);

- с образованием из разрушенной породы в результате заполнения трещин и пустот затвердевшим упрочняющим составом своего рода брекчии (т. е. породы, состоящей из сцементированных обломков с высоким содержанием цементирующего вещества при отсутствии слоистости). В этом случае прочность упрочненной породы VF' выше первоначальной прочности породы в массиве VF (см. рис. 7.17, кривая 3).

Характер повторного снижения прочности упрочненной породы с VF' до RF' во всех случаях зависит от вида тампонажного состава. При применении для этой цели полиуретана характерно резкое снижение прочности упрочненной породы VF', после того как она подвергнется нагрузке, превышающей предел ее несущей способности.

Область применения тампонажа. Тампонаж пород почвы следует производить в тот период, когда зона смятия достигла окончательной глубины. В общем случае такие условия имеют место в уже пройденных штреках, в которых производилась хотя бы однократная подрывка почвы, однако процесс пучения почвы еще не прекратился. Кроме того, тампонаж целесообразен в тех штреках, в которых пучение почвы уже прекратилось, но под влиянием запроектированной над- или подработки оно может возобновиться.

Схемы разрушения породных слоев в почве штрека и расположения тампонажных скважин приведены на рис. 7.18

Технология тампонажных работ. Как видно из рис. 7.18, разрыхление породных слоев почвы ограничивается двумя сильно разрушенными зонами. Первой из них является зона смятия и пучения пород, ограниченная плоскостями, проходящими под углом около 68°. Это первая зона тампонажа. Тампонажные скважины бурят перпендикулярно к почве таким образом, чтобы упрочняющий раствор мог проникать в трещины, ограничивающие зону смятия и складкообразования. Бурения дополнительных коротких тампонажных скважин под бока выработки не требуется. Если в результате тампонажа первая зона полностью упрочнена, то прочность упрочненного массива VF', как было показано выше, будет соответствовать первоначальной прочности массива VF. Сопротивление пород почвы деформированию является, следовательно, таким же, как непосредственно после проведения штрека.

Другая зона разрыхления находится под боками выработки, где образуются трещины и клиновидные блоки. Здесь находится вторая зона тампонажа. Максимальная ширина зоны образования трещин и клиновидных блоков под боками выработки примерно соответствует 4—5-кратному их сближению.

Известно, что средняя величина сближения боков штреков в шахтах Рурского бассейна равна примерно 14% начальной ширины выработки (50—55 см). Максимальная ширина зоны трещинообразования составляет, таким образом, под обоими боками штрека 2—2,7 м (считая от породного контура). Длина скважин должна соответствовать максимальной ширине зоны трещинообразования. Скважины необходимо бурить под углом около 45° к горизонтали под бока выработки. Если давление нагнетания достаточно высоко, то тампонажный раствор проникает в раскрытые трещины, ограничивающие клиновидные блоки, повышая сопротивление трению по плоскостям этих трещин.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна