Организация работ по глинизации

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
Технологические схемы  приготовления исходных   (маточных)   рас­творов

 

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:

   (5.1)
 
              (5.2)

 

где: - коэффициент пористости породы соответственно до и после                                      закрепления;                                                                           
    - плотность соответственно глины, суспензии и воды, кг/м3 ,
               -  влажность глины в карьере, %.

При проведении работ по глинизации необходимо их организовывать с учетом обеспечения технологической безопасности, применяя современные средства связи и оповещения www.technobalt.ru. Это позволит избежать травматизма и несчастных случаев.