Способ изоляции объемных участков грунта, управляемая полностью направляемая головка бура для осуществления способа

 

Изобретение относится к способу гидроизоляции объемных участков грунта, в частности захоронений отходов, свалок, трубопроводов или т.п., или сооружаемых строительных котлованов с применением уплотняющих материалов, при котором с помощью полностью управляемого в отношении проходки способа бурения от поверхности вне объемного участка грунта прокладывают с опережением по меньшей мере одну скважину под объемным участком грунта, при этом в окружающую скважину область грунта нагнетают уплотняющее средство. Для проведения способа на управляемой, дистанционно направляемой головке бура располагают сопла для нагнетания уплотняющего материала в грунт. Технический результат-создание простого способа полной герметизации объемных участков грунта, в частности очагов загрязнения, например захоронения радиоактивных отходов, трубопроводов и строительных котлованов. 2 с. и 24 з.п.ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к способу изоляции объемных участков грунта, насыпанных естественным или искусственным путем, от имеющегося в наличии или потенциально возможного газообразного, жидкого, излучающего и/или твердого очага загрязнений, например при свалках утиля (старые свалки, старые хранилища и т. д. ), захоронениях отходов, трубопроводах или т.п., а также при строительных котлованах, с использованием жидких, вязкопластичных и тонкодисперсных твердых уплотнительных материалов или элюатов.

В настоящее время уже известны различные способы последующего капсулирования очагов загрязнений, в частности беспорядочных свалок мусора, чтобы имеющиеся в них вредные вещества не могли проникать в окружающую среду.

Из выложенной заявки на патент Германии DE-A 3407382 известен способ последующей подземной изоляции, преимущественно захоронений отходов, при котором рабочие трубы из области, находящейся вне тела захоронения, вводят под тело захоронения, не проходя для этого через тело захоронения. Эти рабочие трубы устанавливают горнопроходческим способом из созданной заранее вертикальной шахты под захоронением. Из этих рабочих труб уплотняющий материал с помощью специального устройства нагнетается в участок почвы. При этом способе необходимы очень высокие технические издержки, а горнопроходческая выработка для вмонтирования рабочих труб может использоваться лишь в особых случаях.

В выложенной заявке на патент Германии DE-A 3439858 опубликовано, что от двух вертикальных, расположенных вне подлежащей заключению в оболочку массы грунта укрепленных опорами стенок с прорезями изготовляют проходящую насквозь изолирующую подложку путем подвода под подлежащую гидроизоляции массу грунта с помощью режущего и нагнетающего устройства и соединяют плотно в виде корыта с вертикальными стенками с прорезями. Необходимые при этом способе вертикальные, укрепленные опорами стенки с прорезями требуют опять-таки высоких технических издержек и очень дороги.

Другой способ последующей обработки захоронений отходов для защиты окружающей среды описан в выложенной заявке на патент Германии DE-A 3330897. При этом способе поверхность основания захоронения разделяют на расположенные непосредственно рядом друг с другом участки поверхности. В местах их стыков выполняют контрольные скважины в качестве регулирующих конечных скважин от начальных шахт к соответственно противоположным конечным шахтам. В эти контрольные скважины вводят затем направляющие элементы, начало и конец которых находятся в противоположных начальных или конечных шахтах. В кольцевом пространстве между направляющими элементами располагают устройство для расчистки и нагнетания, которое с помощью расчистного элемента взрыхляет грунт участка поверхности и подготавливает для обработки герметизирующим материалом. Также при этом способе необходимы начальная и конечная шахты чтобы ввести устройства для расчистки и нагнетания. Далее возможно осуществить герметизацию тела захоронения в соответствии с его контурами, так как для работы устройства для расчистки и нагнетания необходим прямой ход пилотных скважин.

Из EP-A 0317369 известен способ изоляции объемных участков грунта, в частности захоронения отходов, старой свалки и т.п., с применением уплотняющих материалов, при котором посредством способа бурения с полностью управляемой проходкой от поверхности, расположенной за пределами объемного участка грунта, проходит, по меньшей мере, одну скважину под объемным участком грунта и уплотняющий материал нагнетают в зону грунта, окружающую скважину.

В известном способе речь идет об электрокинетическом способе, при котором нагнетание соответствующих изолирующих средств, как, например, асфальт или ему подобные средства, осуществляется с помощью электрода, используемого затем в качестве нагнетательной трубы, который перед нагнетанием изолирующего средства извлекают для нагревания из окружающей части грунта. Нагнетание изолирующего средства происходит через изготовленные в электроде перфорированные отверстия при низком давлении, так что получается пропитывание грунта.

Техническая проблема, лежащая в основе изобретения, состоит в том, чтобы создать простой способ полной герметизации объемных участков грунта, в частности очагов загрязнений, как, например, захоронений отходов (радиоактивных в том числе), трубопроводов или также создаваемых строительных котлованов, при котором нет надобности в изготовляемых с помощью горной проходки штольных, плоских пространственных подземных выработок или шахтах.

Эта техническая проблема решается тем, что в способе изоляции объемных участков грунта, в частности захоронения отходов, старой свалки и т.п., с применением уплотняющих материалов, при котором посредством способа бурения с полностью управляемой проходкой от поверхности, расположенной за пределами объемного участка грунта, проходят по меньшей мере одну скважину под объемным участком грунта и уплотняющий материал нагнетают в зону грунта, окружающую скважину, согласно изобретению, используют полностью управляемую, дистанционно направляемую головку бура, уплотняющий материал непрерывно нагнетают в зону грунта скважины во время продольного движения головки бура в скважине, при этом уплотняющий материал выходит из сопел или выходных отверстий, выполненных в головке бура.

С помощью способа бурения с управляемым направлением можно выполнять все операции, исходя от поверхности, так что больше нет необходимости в дорогостоящих, изготовляемых с помощью горнопроходческого метода начальных и конечных шахтах или им подобных сооружениях.

Особенно предпочтительным является при этом то, что скважины можно подгонять к контуру загрязненного участка в соответствии с потребностью, благодаря чему требуется лишь минимальное количество герметизирующего вещества для нагнетания в области основания. Количество и длина требуемых скважин для полного заключения [в оболочку] загрязненной земли или создаваемого строительного котлована благодаря этому снижается.

В зависимости от характеристик грунта и от имеющихся или требуемых еще предварительных данных о нижнем контуре очага загрязнения, предпочтительно, в целях безопасности удаление введенных скважин по отношению к загрязненной земле и/или ниже самых глубоких точек разведывательных скважин по меньшей мере на несколько дециметров, чтобы достичь абсолютно надежной герметизации загрязненного участка.

Для прохождения скважин с опережением применяют предпочтительным образом саму по себе известную, однако, модифицированную, полностью управляемую, дистанционно отклоняемую головку бура, которая позволяет проходить с опережением скважины в любом желаемом направлении и на любую глубину.

Способ согласно изобретению особенно прост и эффективен, если герметизирующий материал во время движения головки бура в продольном направлении скважины непрерывно нагнетают в область грунта, окружающую скважину. Это может быть осуществлено, во-первых, уже при прохождении скважины с опережением и/или также при обратном движении головки бура или специального расчистного устройства в направлении входного отверстия. При этом герметизирующий материал нагнетают через расположенные на головке бура форсунки или выходные отверстия в область грунта.

Чтобы создать плоский запирающий слой посредством скважин с управляемым направлением, предпочтительно чтобы герметизирующий материал выходил в виде по меньшей мере одной боковой струи (возможны дополнительные прямые струи) из вращающейся буровой штанги для получения примыкающих друг к другу до пересекающих (перекрывающих) друг друга цилиндрообразных, нагнетаемых тел или с помощью по меньшей мере двух боковых и/или фронтальных струй при не вращающейся буровой штанге для получения лопастеобразной формы соприкасающихся вплоть до пересечения тел нагнетания или при другом геометрическом расположении форсунок-сопел для получающихся из них форм нагнетаемых тел. Целью является изготовление в целом, например, в форме ванн или чаш, действующих преимущественно горизонтально запирающих слоев.

Расположение (этих слоев), полученных с помощью описанных выше вариантов нагнетания, является многогранным по своим возможностям. Предпочтительно полученные при не вращающемся ставе буровых штанг с помощью по меньшей мере двух выходов для нагнетания, расположенные рядом друг с другом или друг над другом пути нагнетания соответственно одной скважины проходят под углом примерно от 90 до 180o. Благодаря этому, например, инфильтрационные воды могут стекать в образованные вследствие этого канавки к самым глубоким точкам и через расположенные на внутренней стороне, полученные с помощью той же техники бурения микротуннели с вмонтированной фильтрационной трубой могут захватываться и подниматься.

Для того чтобы источник загрязнения полностью блокировать запирающим слоем, предпочтительно некоторое количество скважин проложить с опережением на расстоянии друг от друга параллельно друг другу в грунт, причем в каждом случае соседние, нагнетаемые герметизирующим материалом области скважины должны соприкасаться или врезаться в заранее изготовленную площадку, т.е. участок грунта, с закаченным герметизирующим материалом, так чтобы никакая инфильтрационная просачивающаяся вода не могла больше пройти через эти запирающие слои и перекрывающие их участки в расположенные на глубине слои почвы.

Также можно изготовить несколько таких запирающих слоев по бокам и под очагом загрязнения чтобы обеспечить абсолютно надежную герметизацию очага загрязнения. Для этого предпочтительно пройти еще некоторое количество скважин с опережением на определенном расстоянии относительно друг друга под, например, прямым углом по отношению к первому количеству скважин, которые проходят под очагом загрязнения, и снова нагнетать из этих скважин герметизирующий материал в соседние области грунта. Благодаря этому образуются два или более полностью замкнутых, окружающих очаг загрязнения запирающих слоя, которые обеспечивают абсолютно надежный затвор.

Для того чтобы достичь надежной изоляции очага загрязнения грунта, например, можно также, под очагом загрязнения провести с опережением сеть скважин соответственно контуру, благодаря чему в соседние области почвы можно многократно нагнетать герметизирующий материал в каждом случае через скважину, что обеспечивает отсутствие утечек в образованном запирающем слое.

При многократных запирающих слоях проходят с опережением скважины соседних, расположенных друг над другом ярусов параллельно друг другу под углом 20 - 160oC по отношению к первому числу скважин соседней плоскости параллельных друг другу под очагом загрязнения.

Оказалось, что среди прочих, применение эмульсии озокерита в качестве жидкого герметизирующего материала обеспечивает выдающиеся свойства. Также очень высокими свойствами обладают полимерсиликаты, смолы, другие воски или прочие, химически стойкие и остающиеся пластичными нагнетаемые материалы.

Запирающий слой, образованный, например, эмульсией озокерита, является очень упругим по отношению к последующим оседаниям свалок и возможным упругим деформированиям запирающего слоя (слоев).

Кроме того, образованный эмульсией озокерита запирающий слой устойчив против жидких и газообразных, действующих как барьер веществ в инфильтрационной, капиллярной и грунтовой воде.

Оказалось, что запирающего слоя толщиной от 30 до 60 см вполне достаточно, чтобы достичь надежной герметизации.

К тому же при способе согласно изобретению можно примешивать другие материалы или при многослойной структуре вводить также слои с другими впрыскиваемыми, абсорбтивными и/или герметизирующими материалами, чтобы в зависимости от свойств грунта достичь высокой герметизации.

Высокая сопротивляемость слипанию (способность к скольжению) эмульсии озокерита особенно ценна при способе согласно изобретению, так как высокая способность к скольжению позволяет также хорошее перемещение других веществ и, например, вызывает очень незначительный износ форсунок, а тем самым способствует увеличению срока службы головки бура.

Нагнетание герметизирующих материалов при способе согласно изобретению возможно также ниже Fral давления (Fral-Druches) в зависимости от проницаемости структуры области, окружающей скважину. Благодаря нагнетанию при низком давлении возможна оптимальная подгонка изготовляемых запирающих слоев к свойствам грунта.

В зависимости от свойств почвы или ожидаемых инфильтрационных веществ является предпочтительным при нескольких расположенных друг за другом или друг над другом образованных по способу согласно изобретению запирающих слоях каждый запирающий слой изготавливать из различных уплотняющих или нагнетаемых средств.

Устройство для проведения способа имеет, предпочтительно, форсунки на полностью отклоняемой, дистанционно направляемой головке бура, которые обеспечивают подачу жидкого уплотнительного материала в область грунта при повышенном (сенсибельном) или высоком давлении на расстояние до 2 - 3 м от стенок скважины.

Например, является предпочтительным первую пару форсунок располагать по отношению ко второй паре форсунок со смещением на 5 - 180o относительно продольной оси головки бура. Каждая пара форсунок включает две расположенные напротив друг друга форсунки, которые в каждом случае направлены так, что в каждом случае с продольной осью головки бура составляют угол от 30 до 90o. Благодаря этому можно создать участки почвы, насыщенные нагнетаемыми материалами, различной геометрической формы.

Является предпочтительным, если эти форсунки будут окружены выходными отверстиями для сжатого воздуха, которые дают сильный предварительный или параллельный проход воздуха, который позволяет сформировать струю уплотняющего материала любой формы, причем предпочтительным является введение уплотнительного средства в грунт плоской струей. В принципе возможно нагнетание в одну фазу (моноспособ) до нескольких фаз (многофазный способ). С помощью соответствующего расположения запирающих слоев, образующих, например, плоские канавки под загрязненным грунтом, можно направлять инфильтрационные воды в определенных направлениях. Само собой разумеется, можно изготавливать также цилиндрические, входящие друг в друга изолирующие корпуса.

Далее в целях дальнейшего пояснения и лучшего понимания изобретения описываются и поясняются несколько примеров выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показано схематическое изображение изолирующего слоя, изготовленного способом, согласно изобретению по контуру хранилища отходов, на фиг. 2 - схематическое изображение головки бура при проходке с опережением скважины под старой свалкой, на фиг. 2а - схематическое изображение образования запирающего слоя путем нагнетания уплотнительного средства при обратном ходе головки бура, на фиг. 3 - поперечный разрез некоторого количества скважин под хранилищем отходов, на фиг. 4 - 10 - в каждом случае схематическое изображение поперечного сечения, проходящего поперек некоторого количества скважин, при котором расположение скважин относительно друг друга, а также соответствующие области нагнетания выполнены по-разному, на фиг. 11 - схематическое изображение вида спереди головки бура с форсунками, имеющими направление, на фиг. 12 - схематическое изображение вида сбоку головки бура, представленной на фиг. 11, на фиг. 13 - схематическое изображение направлений скважин и участков нагнетания для герметизации строительного котлована, на фиг. 14 - схематическое изображение поперечного сечения трубопровода с расположенными параллельно ему скважинами и областями нагнетания, на фиг. 15 - схематическое изображение поперечного сечения трубопровода с течью, которая уплотнена через скважину,
на фиг. 16 - другое схематическое изображение полной герметизации трубопровода,
на фиг. 17 - схематическое изображение поперечного сечения трубопровода, окруженного загрязненными обломками разрушенной трубы, который защищен с помощью проложенной под ним скважины и путем нагнетания (уплотняющего материала),
на фиг. 18 - другое схематическое изображение поперечного сечения, согласно фиг. 17, в котором (трубопровод) полностью заключен в оболочку с помощью скважин и нагнетания (среды) по способу согласно изобретению.

Как представлено на фиг. 1 - 3, хранилище 1 захоронения отходов в расположенной под землей части не имеет определенной формы. Некоторое число скважин 2 проходят вне тела хранилища отходов, начиная от наружной поверхности, с помощью известного способа бурения с управляемым направлением соответственно контуру под зараженным участком грунта до противоположной стороны хранилища 1 захоронения отходов.

Исходя из каждой скважины 2, герметизирующий материал нагнетают в окружающие области почвы соответствующей скважины 2, причем соседние участки соответствующей скважины 2 соприкасаются или перекрываются и тем самым создают плотный запирающий слой 3, проходящий соответственно контуру хранилища 1 захоронения отходов.

Из фиг. 2 видно, что образуется второй запирающий слой 4 под первым запирающим слоем 3 с помощью повернутой здесь на 90o сети расположенных на некотором расстоянии друг от друга параллельно друг другу скважин 5 и отходящих от них уплотненных участков 4 почвы.

На фиг. 2 представлена полностью управляемая, дистанционно направляемая головка 6 бура при прохождении ее под хранилищем 1 захоронения отходов.

Для образования запирающего слоя, соответствующего контуру захоронения, возможны различные расположения скважин. Пример представлен на фиг. 3. Так скважины 2 расположены на расстоянии друг от друга параллельно друг другу с некоторым смещением по вертикали относительно друг друга, и исходящие соответственно от одной скважины 2 плоские запирающие слои 4 перекрываются и образуют угол примерно 120o.

После того, как определен ход контура хранилища 1 захоронения отходов на основе материалов карт, ранее отснятых снимков, геофизических съемок, предварительных бурений и т. д. , создают (проходят) с опережением сеть скважин 2, которые проходят под телом (хранилищем) захоронения отходов соответственно его контуру с помощью полностью управляемого в отношении направления способа бурения, и в процессе его или при обратном движении (бура) жидкое средство герметизации, предпочтительно озокерит, нагнетают в окружающие области грунта соответствующей скважины. Эти смешанные посредством герметизирующего средства участки 4 грунта в каждом случае перекрываются и, тем самым, образуют запирающий слой 3, который полностью окружает с уплотнением хранилище отходов.

При способе согласно изобретению не обязательно проводить скважины 2 до другого отверстия, противоположного входному отверстию. Можно также вводить запирающие слои 3 лишь в частичную область слоя почвы.

На фиг. 4 - 10 показаны другие примеры выполнения расположения проложенных с опережением скважин по способу согласно изобретению в схематическом изображении. В представленных примерах выполнения скважины проходят в каждом случае по горизонтали или также по вертикали. Их можно проводить, исходя от поверхности к любому нужному месту для герметизации объемного участка грунта.

Как показывает фиг. 4, первый ряд скважин 2а друг над другом на равном расстоянии друг от друга вводится в грунт. В дополнение к этому второй ряд скважин 2b, которые также расположены друг над другом и проходят на равном расстоянии друг от друга, располагают со смещением относительно первого ряда скважин 2a. От каждой скважины 2a, 2b проходят в каждом случае две слегка расширенные области нагнетания, причем исходящие от одной скважины области нагнетания образуют угол примерно 130o. В каждом случае соседние области нагнетания пересекаются. Исходящие от первого ряда скважин 2a и от второго ряда скважин 2b участки нагнетания в каждом случае пересекаются таким образом, что образуются полностью замкнутые участки, в которых, например, расположены другие полностью управляемые по направлению скважины 10, служащие в качестве контрольных скважин. Это расположение скважин 2a, 2b способствует как бы некоторому виду герметизации с помощью двойной стенки.

При показанном на фиг. 5 расположении скважин 2a, 2b, 2c между первым рядом скважин 2a и вторым рядом 2b вводится другое количество скважин 2c между этими скважинами 2a, 2b, причем от скважин 2c в каждом случае проходят четыре отдельные, в поперечном сечении слегка уплощенные области нагнетания. Они снова пересекают отходящие в каждом случае две - от первого ряда скважин 2a и от второго ряда скважин 2б области нагнетания. Благодаря этому обеспечивается очень хорошее сплетение отдельных областей нагнетания и, тем самым, очень эффективная герметизация объемного участка грунта.

Другое изображение системы скважины, приведенной в качестве примера, подобное расположениям скважин по фиг. 4, показано на фиг. 6. По сравнению с примером выполнения согласно фиг. 4 отдельные участки нагнетания проходят еще дальше в конечную область и образуют пересекающиеся области нагнетания или проходящие вдоль отдельных скважин 2а, 2б площадки нагнетания.

В примере выполнения системы скважин 2a, 2b, 2c, представленном на фиг. 7, образуется некоторый вид тройной стенки. Для этого первый ряд проходящих параллельно друг другу скважин 2a вводится в грунт. В каждом случае, исходя от одной скважины, проходят две области нагнетания, угол между которыми составляет примерно 130o. Две подходящие друг к другу области нагнетания двух соседних скважин 2а пересекаются, образуют благодаря этому первую уплотнительную стенку. Построенный таким же образом ряд скважин 2c расположен с параллельным смещением относительно первого ряда скважин 2а. Третий ряд скважин 2b с относящимися к ним областями нагнетания расположен вертикально по отношению ко второму ряду с параллельным смещением относительно него, благодаря чему проходящие от отдельных скважин 2b, 2c области нагнетания перекрещивают друг друга и образуют в поперечном сечении ромбообразное расположение площадок нагнетания. Снова обеспечивается надежная герметизация объемного участка грунта.

Слегка упрощенное образование областей нагнетания, показанных на фиг. 4 - 7, получается благодаря тому, что при обратном движении головки бура не выполняется никакого вращения и нагнетаемый материал через различные системы форсунок нагнетается в окружающую область грунта. Представленные схематически области нагнетания являются в действительности запирающими слоями или площадками, заполненными нагнетаемым материалом, и отходящими от скважин. Само собой понятно, что скважины могут проходить горизонтально, а также вертикально или с любым наклоном, так как они выполнены от поверхности и проходят с опережением под герметизируемым телом захоронения отходов при полностью управляемом процессе прохождения (скважин).

В дальнейших примерах выполнения 8 - 10 показаны другие, представленные схематически в виде примера расположения скважин, прикоторых, однако, головка бура в заданном угловом диапазоне совершает отклонения туда и обратно или постоянно вращается вокруг своей продольной оси.

На фиг. 8 показан поперечный разрез, проходящий через скважины 2a, 2b, в которых во время обратного движения головки бура или даже уже при прохождении с опережением отдельных скважин 2a нагнетаемый материал постоянно нагнетается в окружающую их область грунта при вращении головки бура. Благодаря этому образуются колонообразные области нагнетания вокруг соответствующей скважины 2a. Скважины 2a находятся друг от друга на таком расстоянии, что области нагнетания соответственно соседней скважины пересекаются. Параллельно им проходят другие скважины 2b, от которых отходят отдельные заполненные нагнетаемым материалом слои грунта, которые снова пересекают колонообразные области нагнетания вокруг скважины 2a.

В показанных схематически на фиг. 9 и 10 поперечных сечениях скважин головка 6 бура при обратном движении совершает колебания туда и обратно на заданный угол. На головке бура установлены попарно противолежащие форсунки, которые нагнетают герметизирующее средство в окружающую область скважины на различную глубину. Благодаря этому, в области соответственно одной скважины 2 возникают две пары областей нагнетания, причем одна пара имеет больший радиус и расположенная к ней перпендикулярно пара - меньший радиус. Скважины 2 проходят снова параллельно друг другу и расположены на таком расстоянии друг от друга, что области нагнетания пересекаются с большим радиусом. Благодаря этому, снова достигается эффективная герметизация, при которой также область грунта, лежащая ближе к скважине, абсолютно плотно заполнена нагнетаемым средством. В показанном на фиг. 9 примере угол колебаний составляет примерно 45o, а в примере, показанном на фиг. 10, головка бура колеблется туда и обратно на угол примерно 90 - 100o.

Фиг. 11 и 12 показывают схематическое изображение расположения форсунок на головке 6 бура, которая предпочтительно используется для указанных примеров. Фиг. 11 представляет вид спереди и показывает попарно противолежащие форсунки с углами 15 и 16 впрыскивания.

На фиг. 12 представлен вид сбоку головки 6 бура согласно фиг. 11, в котором передняя пара форсунок направлена вперед, а повернутая на 90o по отношению к ней задняя пара форсунок направлена несколько назад.

Фиг. 13 показывает другую область применения способа, согласно изобретению, при котором герметизируют строительный котлован с целью защиты от прорыва воды или просачивания вредных веществ. Скважины 2 при этом прокладывают от места вне данного строительного котлована 25 на нужную глубину. В зависимости от условий с учетом ранее описанного примера расположения скважин и нагнетания уплотняющего материала создают гидроизолирующую ванну. Так как с помощью способа бурения, согласно изобретению, от одного места можно провести с опережением различные скважины 2 для герметизации представленного схематически строительного котлована 25 нужно менять лишь местоположение бурового агрегата. От первого местоположения прокладывают с опережением скважины 2 под предусмотренным строительным котлованом 25 и соответственно нагнетают нагнетаемый материал так, что получается изолирующая ванна. Из другого местоположения прокладывают с опережением горизонтальные скважины 2 с пересекающимися областями нагнетания относительно уже изготовленных скважин таким образом, что изготовленная вначале ванна основания пересекает и плотно окружает в виде оболочки объемный участок почвы или предусмотренный строительный котлован 25. Теперь строительный котлован 25 может выкапываться, не подвергаясь опасности проникновения грунтовых вод или содержащих вредные вещества инфильтрационных вод.

Фиг. 14 - 18 показывают другую область применения способа бурения согласно изобретению.

Фиг. 14 показывает поперечный разрез через расположенный в грунте трубопровод 20, который, например, служит для отвода инфильтрационной воды, содержащей вредные вещества. Так как во многих случаях эти трубопроводы 20 пористы и пережили срок службы, то часто требуется последующая изоляция слоев грунта, расположенных под ними. Как показано на фиг. 14, для этого проводят с опережением некоторое количество проходящих параллельно трубопроводу 20 скважин 2, начинающихся от поверхности. При обратном движении головки бура нагнетаемый материал равномерно, в плоской форме нагнетается в окружающие области грунта. При этом отдельные скважины 2 проходят параллельно друг другу по поверхности, охватывающей трубопровод 20 и расположенный вокруг его центра. Области нагнетания соседних скважин 2 снова пересекаются. Таким образом под трубопроводом 20 образуется улавливающий канал, который при возможно возникших утечках улавливает и отводит вымываемые вредные вещества.

На фиг. 15 показано место 20a повреждения в трубопроводе 20, через которое вредные вещества просачиваются в слои грунта, лежащие под ним. Для ремонта этих поврежденных мест с помощью способа согласно изобретению нужно провести скважину 2 от поверхности к локализованному месту 20a повреждения и из скважины 2 нагнетать изолирующий материал в область грунта таким образом, чтобы он дошел до трубопровода 20 и окружил место 20a повреждения, изолируя его.

Фиг. 16 показывает поперечное сечение трубопровода 20, который с помощью двух расположенных параллельно друг другу скважин 2 охвачен в нижней части и вертикальными отходящими от каждой скважины 2 областями нагнетания.

Фиг. 17 и 18 показывают еще другую область применения способа, согласно изобретению. Во многих случаях трубопровод 20, служащий для отвода инфильтрационных вод под захоронением отходов, выбран слишком малым по размерам и поэтому существует необходимость в больших поперечных сечениях. Как известно, для этого устаревшие трубопроводы разрушают способом "Bersting - Verfahren" или "Pipe-Eating - Verfahren" и прокладывают новые трубопроводы большего размера. При этих известных способах существует, однако, проблема, что обломки 21 старых трубопроводов содержат вредные вещества, которые могут проникать в расположенные под ними слои грунта. В целях безопасности для этих расположенных под ними слоев от поверхности прокладывают с опережением скважину 2 и нагнетают герметизирующий материал в окружающие области грунта, так что либо, как показывает фиг. 17, образуется получаша, которая представляет собой канал для отвода этих инфильтрационных вод, или, как показано на фиг. 18, создают с опережением несколько скважин 2, области нагнетания которых полностью окружают новый трубопровод и обломки 21 старого трубопровода и образуют плотную оболочку.


Формула изобретения

1. Способ изоляции объемных участков грунта, в частности захоронения отходов, старой свалки и т.п., с применением уплотняющих материалов, при котором посредством способа бурения с полностью управляемой проходкой от поверхности, расположенной за пределами объемного участка грунта, проходят по меньшей мере одну скважину под объемным участком грунта и уплотняющий материал нагнетают в зону грунта, окружающую скважину, отличающийся тем, что используют полностью управляемую, дистанционно направляемую головку бура, уплотняющий материал непрерывно нагнетают в зону грунта скважины во время продольного движения головки бура в скважине, при этом уплотняющий материал выходит из сопел или выходных отверстий, выполненных в головке бура.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скважина проходит соответственно контуру объемного участка грунта.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что скважина проходит на некотором безопасном расстоянии от контура объемного участка грунта, под которым она прокладывается.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что расстояние безопасности составляет по меньшей мере несколько дециметров.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий материал нагнетают при проходке с опережением и/или обратном движении головки бура в соседние области грунта скважины.

6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что уплотнительный материал нагнетают в грунт через сопла, расположенные на головке бура.

7. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что уплотнительный материал нагнетают в грунт по меньшей мере одной струей плоской формы.

8. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что уплотнительный материал нагнетают в грунт двумя или более струями плоской формы.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что две плоскости, образованные имеющими плоскую форму струями, расположены под углом 90 - 180o друг к другу.

10. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что уплотнительный материал нагнетают в грунт также в продольном направлении скважины.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что некоторое количество скважин проходят под объемным участком грунта параллельно друг другу на некотором расстоянии друг от друга, причем параллельность может быть достигнута также от сформированного в виде плоскости местоположения.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что соседние, заполненные уплотнительным материалом, области грунта соответственно одной скважины соприкасаются друг с другом.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что соседние, заполненные уплотняющим материалом, области соответственно одной скважины пересекаются.

14. Способ по одному или нескольким предыдущим пунктам, отличающийся тем, что соседние, заполненные уплотнительным материалом, участки грунта так расположены относительно друг друга, что они образуют замкнутый запирающий слой, который образует расположенные на расстоянии друг от друга канавки.

15. Способ по п.11, отличающийся тем, что некоторое другое количество скважин прокладывают под объемным участком грунта на некотором расстоянии друг от друга параллельно друг другу и на некотором расстоянии от вертикали от первого количества скважин.

16. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что уплотнительный материал непрерывно нагнетают в область грунта лишь на части участка вдоль скважины.

17. Способ по одному или нескольким предыдущим пунктам, отличающийся тем, что по меньшей мере одна скважина проходит от поверхности вне объемного участка грунта и выходит на поверхность в другом месте вне очага загрязнения.

18. Способ по одному или нескольким предыдущим пунктам, отличающийся тем, что некоторое другое количество скважин проходит под объемным участком грунта на некотором расстоянии друг от друга параллельно друг другу под углом 20 - 160o, в идеальном случае - 90o относительно первого числа скважин.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что уплотняющий материал может представлять собой эмульсию озокерита, полимерсиликат, жидкое стекло, смолу, эмульсию цемента в смеси с одним из названных уплотнительных материалов или другой воск.

20. Способ по одному или нескольким предыдущим пунктам, отличающийся тем, что образованные из заполненного уплотняющего материала и увеличенного в объеме грунта изолирующие слои совместно совершенно плотно окружают объемный участок грунта.

21. Способ по любому из пп.1 - 20, отличающийся тем, что после создания уплотнения образованное уплотнение контролируют путем прокладки посредством полностью управляемой проходки скважин в образованных запирающих слоях или под ними, при этом в эти скважины вводят контролирующие элементы и передают просигнализированные контролирующими элементами значения на наземные устройства обработки данных.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр бура составляет до одного метра.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные материалы нагнетают в грунт за одну или несколько нагнетаний.

24. Управляемая, полностью направляемая головка бура для осуществления способа по п. 1, отличающаяся тем, что на головке бура расположены сопла, предназначенные для инжектирования уплотнительного материала в грунт.

25. Головка бура по п.24, отличающаяся тем, что на головке бура вокруг сопел выполнены отверстия для струй воздуха, которые направляют струю уплотнительного материала в нужной форме или поддерживают процесс ее проникновения.

26. Головка бура по п.24, отличающаяся тем, что сопла расположены парами, при этом первая пара сопел расположена относительно продольной оси головки бура со смещением на 5 - 180o по сравнению со второй парой сопел и каждая пара сопел имеет два противолежащих сопла, причем каждое из сопел с продольной осью головки бура составляет угол 30 - 90o.

Приоритет по пунктам:
28.04.93 - по пп.1 - 18, 20 - 24;
15.10.93 - по пп.19, 25, 26.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для шароструйного бурения скважин

Изобретение относится к буровой технике, а именно к шароструйным снарядам для бурения скважин

Гидробур // 2060343

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении буровых свай под большим углом наклона, для применения их в качестве фундаментов, воспринимающих значительные горизонтальные силы, а также наклонных грунтовых анкеров большой несущей способности

Изобретение относится к разработке мерзлых грунтов и может быть использовано в горном деле и строительстве при оттаивании песчаных грунтов

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при обустройстве нефтяного месторождения, в частности при строительстве накопительного амбара, предназначенного для размещения отходов бурения скважин

Изобретение относится к заполненному по меньшей мере частично бентонитом или другой сильно разбухающей глиной уплотняющему мату с каркасным и покровным полотнами, соединенными между собой посредством швов, причем разбухающая глина в виде порошка или гранулята размещена в слое пенопласта с открытыми ячейками, а также к способу получения уплотняющего мата

Изобретение относится к способу герметизации отверстия в геомембране, связанному со сваей в области строительства. В способе герметизации свай (1) в основаниях (2) в области строительства используется пустотелый элемент (3) опалубки. Способ включает следующие этапы: 1) нанесение защитного слоя (4) на основание (2); 2) внедрение сваи (1) в основание (2), причем свая (1) расположена так, чтобы проникать через защитный слой (2); 3) нанесение пустотелого элемента (3) опалубки вдоль центральной продольной оси сваи (1), причем пустотелый элемент (3) опалубки окружает сваю (1); 4) введение минеральных связующих веществ (5) в промежуточное пространство (12) между сваей (1) и пустотелым элементом (3) опалубки; 5) соединение защитного слоя (4) и пустотелого элемента (3) опалубки. Пустотелый элемент (3) опалубки на стороне, обращенной к свае, снабжен контактным слоем (6), который содержит композитный слой (7) пористого материала и/или герметик (8). Введенное минеральное связующее (5) связывается, по существу, прочно с контактным слоем и, таким образом, предотвращает проникновение влаги из основания за пустотелый элемент опалубки. По этому способу можно исключить извлечение опалубки и, таким образом, дополнительный этап работы, поскольку пустотелый элемент опалубки остается на месте как часть конструкции и выполняет функцию герметизации. Технический результат - обеспечение надежной герметизации стыка сваи и основания. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли, в частности к устройствам для интенсификации скважинной добычи жидких полезных ископаемых, например - пресных и минеральных вод

Изобретение относится к области электричества и может быть использовано в устройствах для восстановления и повышения дебита водоносных пластов и скважинных фильтров, изготовления набивных свай, а также бескернового сооружения скважин, очистки гидравлических коммуникаций

Изобретение относится к области гидравлического бурения и представляет самопродвигающуюся вперед систему бурения, содержащую буровое устройство, имеющее, по крайней мере, одно направляющее сопло для режущей жидкости, средство, расположенное на буровом устройстве для обеспечения движения вперед бурового устройства, имеющее, по меньшей мере, одно направленное наружу от продольной оси сопло, обратного направления, угол наклона которого составляет от 0 до 30° относительно указанной продольной оси, бурильную колонну, сформированную из гибкого шланга

Изобретение относится к технологии проходки скважин и образования выработок в осадочных горных породах и мерзлых грунтах путем разрушения минеральной среды формируемыми струями рабочего агента

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для образования скважин и выработок в геологических структурах осадочных горных пород воздействием на разрушаемую среду комплексными рабочими агентами, формируемыми в виде струй, воздействующих на забой, стенки скважины, выработки

Изобретение относится к способу гидроизоляции объемных участков грунта, в частности захоронений отходов, свалок, трубопроводов или т.п., или сооружаемых строительных котлованов с применением уплотняющих материалов, при котором с помощью полностью управляемого в отношении проходки способа бурения от поверхности вне объемного участка грунта прокладывают с опережением по меньшей мере одну скважину под объемным участком грунта, при этом в окружающую скважину область грунта нагнетают уплотняющее средство

Наверх