Упрочнение горных пород.

Цель способа повышение эффективности упрочнения мелкотрещиноватых пород различного минералогического состава.

Схема устройства для подачи в массив через шпур аэрозоля сухого цемента.

Устройство для подачи аэрозоля сухого цемента состоит: из герметичного продолговатого сосуда 1 объемом 20—30 л с верхней горловиной, закрываемой крышкой 2 с помощью струбцинок 3. Сосуд установлен на горизонтальных шарнирах 4 с возможностью поворота в вертикальной плоскости на 180°. В нижней части к сосуду подведен воздухоподводяший патрубок 5 с пробковым краном 6, а в верхней части — воздухоподводящнй патрубок 7 с вентилем 8. Через крышку 2 в сосуд 1 вставлен выданной патрубок 9, закрываемый с торца клапаном 10, который расположен в сосуде 1. Клапан 10 оборудован рукояткой 11, выполненной наружу. Патрубок 9 соединен резинотканевым рукавом 12 с трубкой 13 кондуктора, закрепляемого в устье шпура 14 с помощью гайки 15 и резиновой манжеты 16. На трубке 13 установлен винтообразно изогнутая пластика 17. Сосуд снабжен манометром 18.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале через пробуренный шпур производят нагнетание в трещины массива горных пород аэрированного цемента. Сжатый воздух из сети заполняет сосуд 1 до некоторого давления Р_о , которое контролируют по манометру 18. Затем закрывают вентиль 8 и поворотом рукоятки 11 открывают клапан 10. При этом сжатый воздух из сосуда через патрубок 9, рукав 12 и трубку 13 устремляется в шпур 14, в стенках которого имеются трещины. Если в трещинах содержится вода, сжатый воздух вытесняет ее и осушает поверхности. При расходе сжатого воздуха через трещины его давление в сосуде 1 падает до величины P_t . По величине времени падения давления At от Р_о до Pj оценивают степень трещиноватостн массива. При назначении At = Д.t_naKc. кондукторную трубку закрепляют в следующем шпуре. Величина Д1_мак характеризует ту степень монолитности пород, при которой их цементация нецелесообразна. Определяют At_max. опытным путем. Если Аt <At*a> to после падения давлении в сосуде 1 резко открывают пробковый кран G. Сжатый воздух с большой скоростью устремляется по патрубку 5 в сосуд 1 и раздувает цемент на дне сосуда. Частицы цемента взвешиваются в воздухе и в виде аэрозоля поступают через патрубок 9, рукав 12 и трубку 13 в шпур 14. Вннтообразная пластинка 17 на конце трубки 13 закручивает поток аэрозоля, который прижимается к стенке шпура. Под избыточным давлением, созданном в шпуре, аэрозоль вдувается в трещины массива и устремляется по ним в сторону выходных отверстий. При движении по трещинам частицы цемента постепенно забивают сужения, накапливаются у разветвлений, каверн. По мере нагнетания аэрозоля частицы цемента начинают оседать на дно сосуда 1. Для поддержания необходимой их концентрации в потоке кран 6 периодически закрывают и открывают (подают импульсы сжатого воздуха). Эта операция позволяет поддерживать взвешенное состояние цемента при небольших расходах его через трещины. Взвесь в струе воздуха частичек сухого цемента размером 40—100 мкм легко проникает в тонкие сквозные трещины. Цемент постепенно накапливается у ответвлений трещин, в порах и кавернах массива, соединенных этими трещинами с полостью шпура.

Концентрацию цемента в аэрозоле при цементации силыютрещиноватых пород можно увеличивать. Это достигается увеличением перепада давлений в сосуд и шахтной магистрали в момент открывания пробкового крана 6. Кроме того, повышение концентрации происходит при наклонах сосуда 1 к горизонту, поскольку расстояние между патрубком 9 и уровнем цемента по вертикали уменьшается и частицы цемента легче захватываются устремляющимся в отверстие этого патрубка потоком воздуха. После продувки массива аэрозолем цемента через один шпур кондукторную трубку 13 переносят на другой и следом закрепляют в освободившемся шпуре кондуктор с трубопроводом от насоса и производят нагнетание в шпур цементного раствора, при этом раствор заполняет оставшиеся в массиве крупные полости, вода из раствора частично отфильтровывается и проникает в тонкие трещины, затворяя осевшие там частицы сухого цемента.

Попавший в массив сухой цемент при затворенин раствором позволяет повысить прочность тампонажного камня, образующегося после затвердевания раствора. Это повышает качество упрочнения пород..