2.3. Состав комплекта оборудования для реализации технологии прокалывания с гсц неустойчивых пород

Комплект технологического оборудования, необходимый для производства работ по прокалыванию с ГСЦ горных пород, состоит из источника водоцементной суспензии высокого давления и домкратной установки со специализированным навесным оборудованием для подачи водоцементной суспензии высокого давления.

Общий вид комплекта оборудования для прокола с ГСЦ представлен на рис. 3

Рис.5. Общий вид комплекта оборудования для прокола с ГСЦ

Домкратная установка состоит из опорных плит, несущей рамы с направляющими по которым перемещается податчик с цепным гидравлическим приводом и гидравлический вращатель для обеспечения проворота става при проколе и цементации.

Технические характеристики домкратной станции представлены в таблице 4.

Таблица 4

№	Наименование основных параметров и размеров	Норма
1	Диаметр скважины, условный, мм, не более	250
2	Усилие при протягивании макс., кН(кг)	30(3000)
3	Усилие подачи, кН (кг)	0…30 (0…3000)
4	Скорость подачи, м/мин	0…3,8
5	Ход подачи вращателя, мм	1300
6	Частота вращения выходного вала вращателя, не менее, с-1 (об/мин)	2,0…0,33 (120…20)
7	Максимальный крутящий момент на выходном валу вращателя, Нм	4000
8	Давление в гидросистеме МПа Подачи вращателя	15 23
9	Класс чистоты рабочей жидкости по ГОСТ 17216, не грубее	12
10	Кинематическая вязкость рабочей жидкости, мм2/с (сСт) - номинальная - максимальная - минимальная	25 1500 10
11	Давление сжатого воздуха, МПа (кг/см2)	0,50,1 (51)
12	Мощность электродвигателя маслостанции, кВт	18
13	Габаритные размеры основных сборочных единиц бурового оборудования в рабочем положении, не более, мм станок маслостанция	2300x800x2200 1400х500х1000
14	Масса основных сборочных единиц станка (без штанг и инструмента), кг станок маслостанция	380 300

Источник водоцементной суспензии высокого давления, включает в себя следующие основные элементы: цементировочный насос высокого давления, миксерная станция, силос для хранения цемента. Все перечисленные элементы объединяются при помощи системы трубопроводов.

Оборудование, полностью отвечающее требуем технологическим параметрам, на сегодняшний день, выпускается серийно как отечественной, так и зарубежной промышленностью.

Характерными примерами цементировочных насосов, отвечающих требованиям, предъявляемым технологией ГСЦ горных пород, могут служить следующие изделия.

Высоконапорный насос TW 400/S (производится фирмой Tecniwell, Италия [16] c 2002 г), предназначенный для нагнетания цементных растворов в массив под высоким давлением для ГСЦ горных пород или инъекционного закрепления.

Насос TW 400/S (рис. 6.) представляет собой агрегат из дизельного двигателя и трехцилиндрового плунжерного насоса, установленный внутри металлического контейнера.

Рис. 6. Цементировочный насос высокого давления TW 400/S

Примером отечественного насосного оборудования, которое может быть использовано для ГСЦ горных пород является насосная установка НБ3-120/40 (рис. 7), предназначенная для перекачивания буровых и цементных растворов. НБ3-120/40 производится серийно с 2006 г. [9, 16, 17].

Конструктивно данная насосная установка состоит из трехплунжерного насоса и электродвигателя, соединенных между собой при помощи ременной передачи. Технические характеристики насосной установки следующие: ход плунжера 60 мм, диаметр плунжера 63 мм, диаметр входного отверстия 50 мм, диаметр выпускного отверстия 38 мм, габаритные размеры 0,9×1,1×1,4 м, масса 0,5 т, двигатель АО2-51-4 мощностью 7,5 кВт [9, 16, 17, 18, 19].

Рис.7. Насос буровой НБ3-120/40

Типичным примером миксерных станций является миксерная станция Cuoghi LL 500, производства фирмы Cuoghi, Италия (рис. 6) [16].

Рис. 8. Миксерная станция Cuoghi LL 500 A

Cuoghi LL 500 имеет объем бака смесителя 500 л, объем бака накопителя 1000 л, максимальную производительность 10 м³/ч [16].

Таким образом, на основании выполненного анализа, можно утверждать, что современная промышленность выпускает оборудование для получения водоцементной суспензии и подачи ее потребителю под высоким давлением, и что параметры этого оборудования полностью удовлетворяют требованиям, предъявляемым к источнику водоцементной суспензии высокого давления используемого в технологическом цикле при ГСЦ закреплении массива горных пород.

Однако широкое применение технологии ГСЦ для прокладки прокола сдерживается следующими основными причинами:

• отсутствие обоснованных рекомендаций по определению рациональных режимов работы оборудования для закрепления породного массива методом ГСЦ;

• отсутствие конструкций исполнительных органов для таких работ;

• отсутствие обоснованных параметров работ установки.

При этом навесное буровое оборудование (буровая головка) и базовая машина должна быть конструктивно увязаны, и, прежде всего по энергетическим, схемным и компоновочным возможностям, с обеспечением безопасности при эксплуатации машины.

Кроме того, большим недостатком закрепления неустойчивых горных пород методом ГСЦ является сложность контроля формы закрепляемого массива.

Вопрос качества цементного раствора, его состава – решен и не вызывает никаких осложнений [9, 19]; для реализации технологии ГСЦ в большинстве случаев применяется массовое соотношение воды и цемента в растворе 1:1, оно позволяет обеспечить насыщение закрепляемого массива достаточным количеством цемента при сохранении хорошей жидкотекучести подаваемой высоконапорной суспензии.

Однако, если по длине пилотной скважины прочность породного массива, подлежащего закреплению изменяется, то и сама форма закрепленного массива может изменяться и быть отличной от проектируемой. Так, например, при появлении по оси пилотной скважины области горных пород с более высокими прочностными свойствами закрепляемый массив возможно будет иметь меньший диаметр в данной области, что негативно сказывается на результатах применения технологии ГСЦ. В обратном случае – при наличии области пород с меньшими прочностными свойствами результат также негативен: в данной области возможно значительное увеличение диаметра закрепляемого массива, что вызывает перерасход цемента и уменьшает общую производительность работ.

Поэтому, вопросу определения качества закрепляемого массива отнимают на себя значительные материально-технические и временные ресурсы.