0

Cementy specjalne

Stosuje się również cementy specjalne, np. hutniczy, glinowy, magnezowy i pucolanowy oraz inne. Przy wyborze cementu bierze się pod uwagę: wiązanie cementu w wodzie znajdującej się w skale, charakter szczelin, czas wiązania cementu oraz jego uziarnienie. Przy występowaniu wód kwaśnych należy do cementacji używać cementów glinowych i pucolanowych. Cementy magnezowe należy stosować przy występowaniu wód z zawartością związków magnezu, a zwłaszcza chlorku magnezu (MgClz).

Gęstość roztworu cementowego zależy od charakteru szczelin i ciśnienia, pod jakim wtłacza się roztwór do górotworu. Ilość cementu w wodzie zmienia się od 3 do 50%. Do większych szczelin wtłacza się początkowo roztwór 25- do 30-procentowy, a do małych 3- do 5-procentowy.

W czasie cementacji otworu należy zmieniać gęstość roztworu. Wpierw należy tłoczyć roztwór o małej gęstości, zaś w miarę cementacji stopniowo go zagęszczać. Niekiedy dla przyspieszenia wiązania cementu w górotworze dodaje się takich środków chemicznych, jak chlorku wapnia (CaCl2), sody (NazC03), szkła wodnego (Na2Ó nSi02 + HaO) i innych wieloskładnikowych środków, np. hydrofix w Polsce.

Urządzenia cementacyjne. Do przeprowadzenia cementacji niezbędne są: pompy cementacyjne, mieszalnik dla roztworu cementu, zbiorniki, węże wytrzymałe na wysokie ciśnienie, rury doprowadzające, zawory i przyrządy pomiarowe.

Jako pompy cementacyjne stosuje się najczęściej pneumatyczne pompy tłokowe o wydajności 50 do 300 dcm3/min i ciśnieniu do 10,0 MPa. Do mieszania roztworu stosuje się zwykłe korytkowe mieszalniki budowlane, lub specjalne mieszalniki o dużej wydajności. Wtłaczanie roztworu cementowego. Cementowanie każdego otworu składa się z następujących czynności:

– zabudowa urządzeń do cementacji w otworze,

– określenia wodochłonności otworu,

– wtłaczania roztworu cementowego,

– przemycia wodą urządzeń i przewodów cementacyjnych,

– demontażu urządzeń do cementowania w otworze.

Roztwór cementowy

Roztwór cementowy można wtłaczać do otworu dwoma sposobami: obiegowym – przy stałym z góry ustalonym ciśnieniu naporowym – przy stopniowym zwiększaniu ciśnienia w miarę cementacji otworu.

Przy stosowaniu pierwszego sposobu zużywa się mniej cementu. Stosuje się go w skalach o dużych szczelinach. Drugi sposób stosuje się przy małych szczelinach i małych głębokościach cementowanych odcinków.

Rozchód cementu na 1 m3 jest różny, zależny od wielkości szczelin w górotworze. Dla zmniejszenia rozchodu cementu stosuje się w przypadku cementowania dużych szczelin i pustek (na przykład w wapieniach) dodatek piasku do roztworu cementowego.

Całkowite zlikwidowanie dopływu wody jest trudne do osiągnięcia przez cementowanie. Jak wykazała praktyka, wstrzymanie ostatnich 20% dopływu wody wymaga tyle czasu, co likwidowanie pierwszych 80% przypływu wody.

Całkowite wstrzymanie dopływu wody zależne jest również od stopnia przemiału cementu. Przy obecnych przemiałach cementu można zacementować szczeliny o szerokości nie mniejszej jak 0,2 do 0,1 mm.

W czasie wykonywania robót cementacyjnych należy prowadzić dokładny dziennik przebiegu wszystkich czynności i wskaźników cementowania, jak wiercenia, stosowanego ciśnienia w czasie cementacji, ilości zużytego cementu, czasu cementacji. Dziennik należy ilustrować szkicami.

Kontrola cementacji i głębienia szybu. Po ukończeniu cementacji danego odcinka należy zbadać stopień zacementowania górotworu. Stopień zacementowania można ocenić przez:

– analizę danych technicznych zebranych w czasie cementacji,

– próbne pompowanie wody do otworów cementacyjnych i kontrolnych,

– obserwację rdzeni przewierconych otworów kontrolnych.

Otwory kontrolne w górnictwie

Otwory kontrolne wierci się na okręgu o średnicy od 1 do 3 m większej od średnicy okręgu otworów cementacyjnych. Głębokość otworów równa się głębokości otworów cementacyjnych. Liczba otworów rozłożonych po przeciwległych stronach na obwodzie wynosi 4 lub 8.

Cementację skal uważa się za zakończoną, jeżeli ich wodo- chlonność zmniejszyła się do 0,05 dcm3/min. Po stwierdzeniu zakończenia cementacji przystępuje się do głębienia szybu. Urabianie odbywa się młotkami mechanicznymi lub materiałami wybuchowymi. W tym przypadku muszą być przedsięwzięte środki ostrożności, by nie dopuścić do wdarcia się wody do szybu. Głębokość otworów strzałowych nie może przekroczyć 1,5 m. Odpalanie ładunków materiału wybuchowego musi następować kolejno. Po zgłębieniu odcinka 2 do 3 m wykonuje się obudowę. Z chwilą zgłębienia odcinka przystępuje się z kolei do założenia nowego korka. Ze względów bezpieczeństwa należy zawsze pozostawić niewybrany odcinek zacementowanej skały równy 1,5-krotnej grubości korka.

Poważną wadą tej metody jest to, że nie daje się ona ująć w kosztach i w czasie. W Polsce metodę tę zastosowano przy głębieniu szybów dla kopalń węgla i miedzi.

Należy jednak stwierdzić, że mimo pozytywnych wyników końcowych, postępy głębienia były małe i wynosiły kilkanaście metrów na miesiąc. Metoda ta wymaga doświadczonej załogi i dozoru, a także odpowiedniego sprzętu, szczególnie zaś świdrów i wiertarek pozwalających na odwiercenie stosunkowo głębokich otworów o małej średnicy.

Obecnie w wielu krajach – a także i w Polsce, metoda wyprzedzającej cementacji rozpowszechnia się coraz bardziej. Stosuje się ją nawet do znacznych głębokości (kilkuset metrów) od- wiercając z powierzchni ziemi cztery do sześciu otworów w odległości kilku metrów od obwodu szybu. Przez przeprowadzenie wstępnej cementacji uzyskuje się znaczne, a niekiedy nawet całkowite, wstrzymanie dopływu wody do szybu. Przez ograniczenie do minimum dopływu wód uzyskuje się:

– możność głębienia szybu bez konieczności stosowania pomp przodkowych do odwadniania systemem przelewowym,

– trwałe ograniczenie dopływu wody do szybu nie tylko w czasie głębienia ale także w czasie jego eksploatacji,

– możliwość szybkościowego głębienia szybu, gdyż wyeliminowana zostaje nieproduktywna czynność odwadniania przodku,

– podniesienie komfortu pracy w szybie i warunków bezpieczeństwa pracy zarówno w czasie głębienia, jak i eks- plotacji szybu,

– możność stosowania monolitycznej obudowy betonowej – wykonywanej sposobem zmechanizowanym,

– niższy efektywny koszt głębienia szybu oraz jego utrzymania, od kosztu głębienia i utrzymania szybu przy pełnym, pierwotnym dopływie wody.

Szersze stosowanie tej metody umożliwił znaczny postęp wierceń otworów cementacyjnych oraz stosowanie wysokowydajnych i o dużych ciśnieniach roboczych agregatów cementacyjnych. Pozwoliło to na znaczne skrócenie okresu robót przygotowawczych, tj. wiercenia otworów cementacyjnych, oraz samej cementacji górotworu.

Odpowiedni przemiał cementu (klasy 40,0, 50,0 i wyżej), w tym również i w Polsce, oraz produkowanie na szerszą skalę cementów o specjalnych własnościach (np. cementu hutniczego, glinowego, magnezowego i in.) poszerzyło granice stosowalności metody wyprzedzającej cementacji w skalach o drobnych porach i szczelinach, jak również umożliwiło stosowanie cementacji w warunkach wód agresywnych wobec cementu portlandzkiego.

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>