Закажите консультацию
Мы ответим на все ваши вопросы
Решения для контроля горных пород
Стабилизация горных пород методом смолоинъецирования
Специфика выбора безопасных технологий стабилизации горных пород с учетом химико-физических особенностей различных полимерных систем
Цель
Корректное определение проблемы и правильный выбор полимерной системы для проведения работ по стабилизации горных пород методом смолоинъецирования с целью достижения оптимального результата и получения соответствующей устойчивости массива горных пород в различных горно-геологических условиях.
Корректное определение проблемы и правильный выбор полимерной системы для проведения работ по стабилизации горных пород методом смолоинъецирования с целью достижения оптимального результата и получения соответствующей устойчивости массива горных пород в различных горно-геологических условиях.
Специфика производства работ по стабилизации горных пород методом смолоинъецирования
Задачи
- Стабилизация слабых, неустойчивых, трещиноватых, сильно нарушенных массивов горных пород в шахтах, рудниках и тоннелях в целях формирования устойчивого состояния горных пород на контурах горных выработок;
- Стабилизация горных пород в проходческих и очистных забоях в зонах горно-геологических нарушений в целях безопасного и бесперебойного ведения подземных горных работ и повышения эффективности технологических процессов;
- Опережающая стабилизация всех типов горных пород для предотвращения вывалов и отжимов горных пород в целях повышения безопасности производства горных работ.
- Стабилизация слабых, неустойчивых, трещиноватых, сильно нарушенных массивов горных пород в шахтах, рудниках и тоннелях в целях формирования устойчивого состояния горных пород на контурах горных выработок;
- Стабилизация горных пород в проходческих и очистных забоях в зонах горно-геологических нарушений в целях безопасного и бесперебойного ведения подземных горных работ и повышения эффективности технологических процессов;
- Опережающая стабилизация всех типов горных пород для предотвращения вывалов и отжимов горных пород в целях повышения безопасности производства горных работ.
Технология производства работ
1.1. Перед проведением работ по нагнетанию смолы полиуретановой двухкомпонентной БЛОКПУР (С, В, ВИ) или смолы органоминеральной двухкомпонентной БЛОКСИЛ в стабилизируемый горный массив бурятся скважины/шпуры диаметром 42–43 мм и длиной 2–6 м, согласно разработанному паспорту стабилизации горных пород. В зависимости от поставленных задач, возможно бурение шпуров иной длины. Расстояние между скважинами/шпурами, их длина и диаметр определяются степенью устойчивости и трещиноватости, видом нарушений и типом горных пород, а также
постановкой задачи, которую необходимо решить в процессе стабилизации массива горных пород методом смолоинъецирования.
1.2. Подготавливается подающая инъекционная система – к герметизатору с двух сторон навинчиваются нагнетательные трубки.
1.3. Подающая инъекционная система (герметизатор с нагнетательными трубками) вводится в шпур. Конец нагнетательной трубки (не менее 10 см) должен быть выведен из шпура в выработку. К концу нагнетательной трубки подсоединяется завинчивающийся ниппель, соединенный с другой стороны со статическим смесителем и Т-образной муфтой. Многие производители размещают статический смеситель внутри герметизатора или нагнетательной трубки. К Т-образной муфте подсоединяются нагнетательные шланги высокого давления для подачи компонентов смолы от инъекционного насоса.
1.4. Работы по нагнетанию проводятся в следующем порядке:
1.1. Перед проведением работ по нагнетанию смолы полиуретановой двухкомпонентной БЛОКПУР (С, В, ВИ) или смолы органоминеральной двухкомпонентной БЛОКСИЛ в стабилизируемый горный массив бурятся скважины/шпуры диаметром 42–43 мм и длиной 2–6 м, согласно разработанному паспорту стабилизации горных пород. В зависимости от поставленных задач, возможно бурение шпуров иной длины. Расстояние между скважинами/шпурами, их длина и диаметр определяются степенью устойчивости и трещиноватости, видом нарушений и типом горных пород, а также
постановкой задачи, которую необходимо решить в процессе стабилизации массива горных пород методом смолоинъецирования.
1.2. Подготавливается подающая инъекционная система – к герметизатору с двух сторон навинчиваются нагнетательные трубки.
1.3. Подающая инъекционная система (герметизатор с нагнетательными трубками) вводится в шпур. Конец нагнетательной трубки (не менее 10 см) должен быть выведен из шпура в выработку. К концу нагнетательной трубки подсоединяется завинчивающийся ниппель, соединенный с другой стороны со статическим смесителем и Т-образной муфтой. Многие производители размещают статический смеситель внутри герметизатора или нагнетательной трубки. К Т-образной муфте подсоединяются нагнетательные шланги высокого давления для подачи компонентов смолы от инъекционного насоса.
1.4. Работы по нагнетанию проводятся в следующем порядке:
1.4.1. Открываются запорные краны компонентов смолы, А и Б перед Т-образной муфтой. Запорные краны сброса компонентов смолы, А и Б на насосе должны быть установлены в положение «закрыто».
1.4.2. Включается насос и начинается нагнетание компонентов смолы по нагнетательным шлангам через Т-образную муфту, статический смеситель, нагнетательные трубки и герметизатор в стабилизируемый массив. Давление нагнетания контролируется манометрами, стандартное рабочее давление нагнетания — не более 11 МПа.
1.4.3. После нагнетания в массив проектного количества смолы (или в случае преждевременного выхода смолы из массива) насос отключается для промывки Т- образной муфты, статического смесителя компонентом А.
1.4.4. Система переключается на промывку компонентом А. Запорный кран компонента Б перед Т-образной муфтой устанавливается в положение «закрыто». Запорный кран
сброса компонента Б на насосе устанавливаются в положение «на слив».
1.4.5. Включается насос и производится промывка Т-образной муфты, статического
смесителя и нагнетательной трубки компонентом А, продолжительность промывки — 4−5 секунд. При этом компонент Б циркулирует по малому кругу «емкость — насос — сливной шланг — емкость». По окончании промывки насос отключается.
1.4.6. Оборудование переносится к следующему шпуру, в который заблаговременно введена подающая система (герметизатор и нагнетательные трубки). Завинчивающийся ниппель навинчивается на свободный конец нагнетательной трубки и процесс нагнетания повторяется.
1.4.2. Включается насос и начинается нагнетание компонентов смолы по нагнетательным шлангам через Т-образную муфту, статический смеситель, нагнетательные трубки и герметизатор в стабилизируемый массив. Давление нагнетания контролируется манометрами, стандартное рабочее давление нагнетания — не более 11 МПа.
1.4.3. После нагнетания в массив проектного количества смолы (или в случае преждевременного выхода смолы из массива) насос отключается для промывки Т- образной муфты, статического смесителя компонентом А.
1.4.4. Система переключается на промывку компонентом А. Запорный кран компонента Б перед Т-образной муфтой устанавливается в положение «закрыто». Запорный кран
сброса компонента Б на насосе устанавливаются в положение «на слив».
1.4.5. Включается насос и производится промывка Т-образной муфты, статического
смесителя и нагнетательной трубки компонентом А, продолжительность промывки — 4−5 секунд. При этом компонент Б циркулирует по малому кругу «емкость — насос — сливной шланг — емкость». По окончании промывки насос отключается.
1.4.6. Оборудование переносится к следующему шпуру, в который заблаговременно введена подающая система (герметизатор и нагнетательные трубки). Завинчивающийся ниппель навинчивается на свободный конец нагнетательной трубки и процесс нагнетания повторяется.
Особенности выбора полимерных систем
Технологии стабилизации горных пород как направленного воздействия на горный массив, в результате которого реставрируется целостность структуры и монолитность массива горных пород, улучшаются его прочностные и другие характеристики, уже многие годы известны и успешно используются как в мировой горной промышленности, так и на горных предприятиях Российской Федерации.
В последние годы особой популярностью пользуется наиболее перспективный и современный способ стабилизации горных пород и повышения устойчивости массива трещиноватых горных пород — смолоинъекционное упрочнение. Такой способ обеспечивает значительное повышение устойчивости таких горных пород, которые имеют собственную прочность хотя бы на молекулярном уровне - все крепкие трещиноватые, средней крепости и слабые, включающие пески и другие горные породы.
Принцип работы по стабилизации горных пород методом смолоинъецирования заключается в нагнетании под давлением скрепляющих твердеющих составов: карбамидных, фенолформальдегидных, полиэфирных, полиуретановых, органоминеральных смол, акриловых, эпоксидных соединений и иных составов в нарушенную, трещиноватую горную породу. Высокое давление нагнетания, низкая первоначальная вязкость, молекулярная дисперсность составов позволяют им проникать в трещины с шириной раскрытия 0,01 мм и более. Давление и темп нагнетания составов принимают из условия обеспечения наибольшего насыщения трещин склеивающим составом без разрушения массива горных пород.
Технология физико-химического воздействия смолоинъекционного состава на горные породы заключается в заполнении пустот и трещин в массиве горных пород через систему скважин/шпуров полимерными составами, изменяющими со временем свое фазовое состояние. Стабилизация трещиноватых горных пород методом смолоинъецирования происходит за счет создания в них каркасных полимерных систем, связывающих между собой структурные отдельности массива горных пород.
В результате взаимодействия с полимерным составом массив горных пород становится монолитным, восстанавливается целостность его структуры, что приводит к повышению его стабильности и устойчивости, а также к улучшению его гидро- и газоизоляционных свойств.
В последние годы на горных предприятиях наблюдается неблагоприятная тенденция к выбору полимерных скрепляющих составов без учета специфики горно-геологических условий каждого отдельного участка проведения работ и физико-химических свойств составов и систем, применяемых для стабилизации горных пород методом смолоинъецирования.
Существенным фактором успешного проведения мероприятий по стабилизации горных пород является необходимость корректного определения специфики той горной породы, которая подлежит стабилизации методом смолоинъецирования. Следующим важным фактором, также определяющим результат работ по стабилизации массива горных пород, является правильный выбор скрепляющего твердеющего состава.
Все полимерные составы и системы по-разному проявляют свои физико-химические свойства в разных группах горных пород - в угле, в руде или в породном массиве - эта особенность скрепляющих твердеющих составов должна стать основополагающей при выборе материала, которым проводятся работы по смолоинъецированию.
Полиуретановые и органоминеральные смолы применяются для стабилизации различных групп горных пород и имеют свои преимущества и особенности, в зависимости от конкретных горно-геологических условий их применения. Оба типа смол имеют высокую начальную скорость химической реакции при смешивании двух компонентов, хорошую проницаемость в трещиноватость горного массива и высокую адгезию, быстро набирают необходимую конечную прочность отвержденного состава, хорошо работают в обводненных условиях.
Технологии стабилизации горных пород как направленного воздействия на горный массив, в результате которого реставрируется целостность структуры и монолитность массива горных пород, улучшаются его прочностные и другие характеристики, уже многие годы известны и успешно используются как в мировой горной промышленности, так и на горных предприятиях Российской Федерации.
В последние годы особой популярностью пользуется наиболее перспективный и современный способ стабилизации горных пород и повышения устойчивости массива трещиноватых горных пород — смолоинъекционное упрочнение. Такой способ обеспечивает значительное повышение устойчивости таких горных пород, которые имеют собственную прочность хотя бы на молекулярном уровне - все крепкие трещиноватые, средней крепости и слабые, включающие пески и другие горные породы.
Принцип работы по стабилизации горных пород методом смолоинъецирования заключается в нагнетании под давлением скрепляющих твердеющих составов: карбамидных, фенолформальдегидных, полиэфирных, полиуретановых, органоминеральных смол, акриловых, эпоксидных соединений и иных составов в нарушенную, трещиноватую горную породу. Высокое давление нагнетания, низкая первоначальная вязкость, молекулярная дисперсность составов позволяют им проникать в трещины с шириной раскрытия 0,01 мм и более. Давление и темп нагнетания составов принимают из условия обеспечения наибольшего насыщения трещин склеивающим составом без разрушения массива горных пород.
Технология физико-химического воздействия смолоинъекционного состава на горные породы заключается в заполнении пустот и трещин в массиве горных пород через систему скважин/шпуров полимерными составами, изменяющими со временем свое фазовое состояние. Стабилизация трещиноватых горных пород методом смолоинъецирования происходит за счет создания в них каркасных полимерных систем, связывающих между собой структурные отдельности массива горных пород.
В результате взаимодействия с полимерным составом массив горных пород становится монолитным, восстанавливается целостность его структуры, что приводит к повышению его стабильности и устойчивости, а также к улучшению его гидро- и газоизоляционных свойств.
В последние годы на горных предприятиях наблюдается неблагоприятная тенденция к выбору полимерных скрепляющих составов без учета специфики горно-геологических условий каждого отдельного участка проведения работ и физико-химических свойств составов и систем, применяемых для стабилизации горных пород методом смолоинъецирования.
Существенным фактором успешного проведения мероприятий по стабилизации горных пород является необходимость корректного определения специфики той горной породы, которая подлежит стабилизации методом смолоинъецирования. Следующим важным фактором, также определяющим результат работ по стабилизации массива горных пород, является правильный выбор скрепляющего твердеющего состава.
Все полимерные составы и системы по-разному проявляют свои физико-химические свойства в разных группах горных пород - в угле, в руде или в породном массиве - эта особенность скрепляющих твердеющих составов должна стать основополагающей при выборе материала, которым проводятся работы по смолоинъецированию.
Полиуретановые и органоминеральные смолы применяются для стабилизации различных групп горных пород и имеют свои преимущества и особенности, в зависимости от конкретных горно-геологических условий их применения. Оба типа смол имеют высокую начальную скорость химической реакции при смешивании двух компонентов, хорошую проницаемость в трещиноватость горного массива и высокую адгезию, быстро набирают необходимую конечную прочность отвержденного состава, хорошо работают в обводненных условиях.
