Technology of micro-cement injection of destroyed and fractured massif at orlovsky mine

Abstract

Purpose. Research into the method of strengthening destroyed and fractured rock massif by micro-cement injection during rock driving at Orlovsky mine of “Vostoktsvetmet” LLP. Methods. In situ researches of massif strengthening by cement slurry were performed. Monitoring of injection works implementation was carried out by control tests of reinforced rock cores. Phase composition of core samples (crushed probe) was defined on the X-ray diffractometer. Method of raster electron microscopy with energy dispersive microanalysis was used to determine the surface morphology and local elemental analysis of core samples. The material and labor costs related to works on strengthening of rock massif were calculated. Findings. Massif strengthening method was studied. MasterRoc MP 650 micro-cement produced by BASF Construction Chemicals Ltd with addition of 1 – 2% of cement weight of Rheobuild 2000PF was used as cement slurry. The uniformity of the working contour in tunnel faces was observed after the third cycle of works on rocks injection. Unsafe working conditions for packer installation have been revealed. It was recommended to carry out pilot tests of tunneling technology in destroyed and fractured massif using the two-component organic-mineral resin “Blocksil” and long selfwedging packers with injection tubes. Originality. We established peculiarities of implementing technology of strengthening destroyed and fractured rock massif by micro-cement injection. Quantitative indicators of micro-cement content in the injected rock massif were identified. Practical implications. Technology of strengthening destroyed and fractured rock massif by micro-cement injection was developed and tested at Orlovsky mine.

Мета. Дослідження способу зміцнення зруйнованого та сильнотріщинуватого масиву гірських порід шляхом застосування ін’єкціювання мікроцементами при проходці гірничих виробок на Орлівській шахті ТОВ “Востокцветмет”. Методика. Виконано натурні дослідження щодо зміцнення масиву тампонажним розчином. Проведено контроль виконання ін’єкційних робіт шляхом контрольних випробувань кернів укріпленого ґрунту. Визначено фазовий склад зразків керна на рентгенівському дифрактометрі. Вивчена морфологія поверхні й виконаний локальний елементний аналіз зразків керна методом растрової електронної мікроскопії з енергодисперсійним мікроаналізом. Виконано розрахунок матеріально-трудових витрат на виконання робіт по зміцненню масиву гірських порід. Результати. Досліджено спосіб зміцнення масиву тампонажним розчином на основі мікроцемента Rheocem®650 виробництва компанії BASF з добавкою Rheobuild 2000PF у кількості 1 – 2% від маси цементу. Встановлено, що витримування контуру виробки у прохідницьких забоях спостерігається після третього циклу робіт з ін’єкціювання гірських порід. Виявлені небезпечні умови робіт з установки пакерів. Рекомендовано провести дослідно-промислові випробування технології проходки гірничих виробок із застосуванням двокомпонентної органомінеральної смоли “Блоксил” із використанням саморозклинювальних довгих пакерів з ін’єкційними трубками. Наукова новизна. Встановлено особливості застосування технології зміцнення зруйнованого та сильнотріщинуватого масиву гірських порід шляхом застосування ін’єкціювання мікроцементами. Виявлено кількісні показники вмісту мікроцемента в ін’єкційованому породному масиві. Практична значимість. Розроблена й випробувана технологія зміцнення зруйнованого та сильнотріщинуватого масиву гірських порід ін’єкціюванням мікроцементами для умов Орлівської шахти.

Цель. Исследование способа укрепления разрушенного и сильнотрещиноватого массива горных пород путем применения инъекцирования микроцементами при проходке горных выработок на Орловской шахте ТОО “Востокцветмет”. Методика. Выполнены натурные исследования по укреплению массива тампонажным раствором. Проведен контроль выполнения инъекционных работ путем контрольных испытаний кернов укрепленного грунта. Определен фазовый состав образцов керна на рентгеновском дифрактометре. Изучена морфология поверхности и выполнен локальный элементный анализ образцов керна методом растровой электронной микроскопии с энергодисперсионным микроанализом. Выполнен расчет материально-трудовых затрат на выполнение работ по упрочнению массива горных пород. Результаты. Исследован способ упрочнения массива тампонажным раствором на основе микроцемента Rheocem®650 производства компании BASF с добавкой Rheobuild 2000PF в количестве 1 – 2% от массы цемента. Установлено, что выдерживание контура выработки в проходческих забоях наблюдается после третьего цикла работ по инъекцированию горных пород. Выявлены небезопасные условия работ по установке пакеров. Рекомендовано провести опытно-промышленные испытания технологии проходки горных выработок с применением двухкомпонентной органоминеральной смолы “Блоксил” с использованием саморасклинивающихся длинных пакеров с инъекционными трубками. Научная новизна. Установлены особенности применения технологии укрепления разрушенного и сильнотрещиноватого массива горных пород путем применения инъекцирования микроцементами. Выявлены количественные показатели содержания микроцемента в инъекцированном породном массиве. Практическая значимость. Разработана и испытана технология упрочнения разрушенного и сильнотрещиноватого массива горных пород инъекцированием микроцементами для условий Орловской шахты.