Организация работ по глинизации

Поиск

Возможность осуществления глинизации определяется наличием в глинистой суспензии кольматирующих частиц, способных проникнуть под давлением в пустоты горной породы.
Глинизация песков обычно осуществляется высококонцентрированными глинистыми суспензиями полидисперсного состава, в которых образование агрегатов происходит вследствие как ортокинетической, так и перикинетической коагуляции. В результате ортокинетической коагуляции возникают коагуляционные связи между глинистыми частицами и поверхностью песчаных зерен, а в результате перикинетической коагуляции - коагуляционные связи между глинистыми частицами, обусловленные появлением в порах пространственных структурных сеток.
Для глинизации крупнозернистых песков, а также кавернозных и трещиноватых пород рекомендуется применять суглинки и полиминеральные тощие глины каолинитового или гидрослюдистого состава;

При этом частиц размером меньше 0,001 мм должно быть не более 10%. Кроме того, желательно, чтобы в глинах отсутствовали гипс и карбонаты. Не рекомендуются для глинизации жирные высокопластичные тонкодисперсные гидрофильные глины монтмориллонитового состава, так как они плохо отдают воду и в ряде случаев обладают тиксотропными свойствами.
Концентрацию глинистых растворов подбирают в зависимости от характера и размера трещин или пустот. Ориентировочно ее можно принять в следующих пределах:

Предельное значение концентрации раствора определяется способностью его не расслаиваться, подвижностью и возможностью подачи насосами. Обычно для безаварийной работы насоса рекомендуется раствор с растеканием по конусу Азнии около 12-13 см.
Оптимальная концентрация глинистых растворов зависит также от состава обменных катионов, состава и концентрации электролитов. При использовании тощих глин в раствор вводят диспергаторы (соду Nа₂СO₃, сернистый натрий Nа₂S и др.), а при использовании жирных глин - коагуляторы [хлористый кальций СаСl₂, гидрат окиси кальция Са(ОН)₂ и др.].
Для глинизации могут быть применены специально подобранные песчано-глинистые смеси с различной концентрацией коллоидов (до 20-25%) и песка (не более 5%).
Глинистые растворы (суспензии) готовят в глиномешалках, обеспечивающих высокую степень диспергации глины и устойчивость растворов.
Введение диспергирующих добавок (соды Nа₂СO₃, гексамета-фосфата натрия Nа₄Р₂О₃, нитрофосфата натрия Nа₄Р₂O₇, жидкого стекла Nа₂OnSiO₂) в глинистое тесто при его приготовлении позволяет получить устойчивые глинистые суспензии. Увеличения эффективности воздействия диспергирующих добавок и повышения устойчивости суспензии можно добиться путем обработки ее ультразвуком в течение 10-15 мин, что заменяет процесс растирания глины.
Принципиальная технологическая схема приготовления исходного глинистого раствора, применявшаяся на строительстве высотной Асуанской плотины, изображена далее на рис. 6.6, а. Глину в виде кусков крупностью до 300 мм подавали на дробилку первой ступени дробления, где ее измельчали до крупности 20-30 мм. Затем на мельнице второй ступени дробления получали порошок, содержащий 70% частиц мельче 1 мм, и подавали его в гидравлический смеситель непрерывного действия для смешения с водой и получения суспензии заданной плотности. Для ускорения диспергации в смеситель вводили раствор

Рис. 6.6. Технологические схемы приготовления исходных (маточных) растворов
а - глинистого; / - склад; II - первичное дробление; III - вторичное дробление; IV - смешение глины с водой; V - диспергация; VI - очистка раствора; V// -хранение и перекачка раствора к объектам; 6 - силикатного: I - склад; II-дробилка; III'-узел разварки; IV - хранение концентрированного раствора; V -узел растворения и перекачки к объектам; в -алюмината натрия: 1 - склад исходного сырья; 2 - емкость для растворения; 3 - склад гидроокиси алюминия Аl(ОН)₃; 4 - растворомешалка с паропроводящим змеевиком; 5 -бассейн концентрированного алюмината натрия; 6 - растворомешалка исходного алюмината натрия р=1000 кг/м³; 7 - расходный бассейн; 8 - перекачка к объектам

гекса-метафосфата натрия в количестве 0,3-0,5% массы сухой глины. В гидравлическом смесителе осуществлялась лишь частичная диспергация глины. Для дальнейшей ее диспергации предназначались семь высокооборотных смесителей. После этого раствор направляли на узел очистки, на гидроциклоны. Готовый глинистый раствор аккумулировали в расходных бассейнах и при необходимости подавали насосами потребителю. Глинистый раствор инъецируют в горные породы под давлением 1,5-3 МПа и более через ряд пробуренных в закрепляемом массиве с определенным шагом скважин. По пути движения раствора глинистые частицы выпадают из него, тампонируя пустоты в породе.
Для ускорения осаждения глинистых частиц из раствора в него в процессе приготовления или инъекции добавляют коагуляторы, например хлористый кальций в количестве 5% массы сухой глины или жидкое стекло в количестве 2% ее массы. Кроме того, коагуляторы понижают вязкость раствора, облегчая его проникание в тонкие трещины.
Для обеспечения необходимой плотности глинистого заполнителя в трещинах при завершении работ его спрессовывают цементным раствором при давлении до 6-8 МПа.
Раствор, приготовленный из обычной глины средней жирности, плохо проникает в тонкие трещины, а осадок из него оказывает малое сопротивление гидростатическому давлению. Эти недостатки способа глинизации устраняются при использовании для тампонажа пустот раствора из бентонитовых глин. Эти глины имеют высокую дисперсность (содержат до 97% частиц размером 0,01-0,001 мм) и хорошо набухают в воде, обеспечивая тем самым более плотное тампонирование трещин и пустот.
Массу израсходованной глины G, кг, и объем израсходованной суспензии V, м³, для закрепления 1 м³ породы определяют по следующим формулам: