SE512797C2 - Method, liquid composition and use of such liquid composition in sealing water-bearing capillaries in rock - Google Patents
Method, liquid composition and use of such liquid composition in sealing water-bearing capillaries in rockInfo
- Publication number
- SE512797C2 SE512797C2 SE9803179A SE9803179A SE512797C2 SE 512797 C2 SE512797 C2 SE 512797C2 SE 9803179 A SE9803179 A SE 9803179A SE 9803179 A SE9803179 A SE 9803179A SE 512797 C2 SE512797 C2 SE 512797C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- liquid composition
- injection
- calcium
- carrier
- aqueous solution
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 34
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 21
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 claims description 11
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 claims description 9
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 claims description 9
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 claims description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 5
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 2
- LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;hydrate Chemical compound O.O=[Si]=O LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 6
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 101100348017 Drosophila melanogaster Nazo gene Proteins 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001746 atrial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/04—Carboxylic acids; Salts, anhydrides or esters thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections
- E21D9/002—Injection methods characterised by the chemical composition used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00284—Materials permeable to liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00732—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for soil stabilisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Hydroponics (AREA)
Abstract
Description
10 15 20 25 30 512797 2 tunneln är mycket högt måste ett vätskeogenomträngligt specialrnembran anbringas mellan bergväggen och de mot tunneln vända betongskikten. 10 15 20 25 30 512797 2 the tunnel is very high, a liquid-impermeable special membrane must be fitted between the rock wall and the concrete layers facing the tunnel.
Det finns även ett antal tidigare kända tätningsmetoder som innefattar insprutning av ett lämpligt tätningsmedel i borrhål i bergväggen, så att en heltäckande fördelning av tätningsmedlet erhålls i bergväggens kapillärer och sprickor. Efter en polymerisation eller en annan kemisk reaktion bildar det insprutade tätningsmedlet ett tätt ytskikt hos bergväggen.There are also a number of prior art sealing methods that include injecting one suitable sealant in boreholes in the rock wall, so that a comprehensive distribution of the sealant is obtained in the capillaries and cracks of the rock wall. After a polymerization or another chemical reaction, the injected sealant forms a dense surface layer of the rock wall.
Exempel på sådana tidigare kända tätningsmedel för tätning av bergväggar är cementsuspensioner och vätskekompositioner som innefattar polymeriserbara organiska föreningar.Examples of such previously known sealants for sealing rock walls are cement suspensions and liquid compositions comprising polymerizable organic associations.
Vid tätning av betong är det sedan tidigare känt att använda vattenglas, dvs. vattenlösningar av natriurnsilikater med molförhållanden mellan NazO : SiOz som ligger mellan 1,6 och 4, varvid silikatema reagerar med fritt kalcium som föreligger i betongen för att bilda en icke-vattenlöslig kalciumsilikathydratgel som tätar kapillärer och sprickor hos betongen. I samband med tätning av åldrad eller karbonatiserad betong med alltför låg halt fritt kalcium har det tidigare föreslagits att man innan vattenglasbehandlingen skulle förbehandla betongen med kalciumacetat för att tillföra fritt kalcium. Tätning av betong med vattenglas kan utföras exempelvis genom pensling, rollning eller påsprutning med lågt tryck.When sealing concrete, it is already known to use water glass, ie. aqueous solutions of sodium silicates with molar ratios of NazO: SiO 2 present between 1.6 and 4, the silicates reacting with the free calcium present in the concrete to form a water-insoluble calcium silicate hydrate gel that seals capillaries and cracks at the concrete. In connection with sealing of aged or carbonated concrete with too low content of free calcium, it has previously been suggested that before the water glass treatment should pre-treat the concrete with calcium acetate to add free calcium. Sealing of concrete with water glass can be performed for example by brushing, rolling or spraying with low print.
Efiersom den ur tätningssynpunkt önskvärda kalciumsilikatgelen ej kan bildas i bergarter med ingen eller låg halt fn' kalcium, har det tidigare föreslagits att man vid tätning av bergväggar skulle högtrycksinjicera vattenglas tillsammans med vissa polymeriserbara organiska föreningar som tvärbindningsmedel för att kunna erhålla ett tätningsskikt i den behandlade bergväggen med liknande tätningsegenskaper som den tidigare nämnda fördelaktiga kalciumsilikathydratgelen.E ersom because the calcium silicate gel desirable from a sealing point of view cannot be formed in rocks with no or low content fn 'calcium, it has previously been suggested that when sealing of rock walls would high pressure inject water glass along with some polymerizable organic compounds as crosslinking agents in order to obtain a sealing layer in it treated the rock wall with similar sealing properties as the previously mentioned beneficial calcium silicate hydrate gel.
De tidigare kända metoderna för tätning av vatteníörande kapillärer, porer och sprickor i berg har dock visat sig ha vissa nackdelar. 10 15 20 25 30 512797 3 Sålunda är tätningsmetoder som innefattar betonglining, eller betonglining i kombination med vätskeogenomnängliga specialrnembran, tekniskt komplicerade och mycket kostsamma.The previously known methods for sealing water-bearing capillaries, pores and cracks in However, mountains have been shown to have some disadvantages. 10 15 20 25 30 512797 3 Thus, sealing methods include concrete lining, or concrete lining in combination with liquid-impermeable special membranes, technically complicated and very costly.
Vid insprutning av tätningsmedel såsom cementsuspensioner, vilka innehåller fasta partiklar, har det visat sig vara svårt att erhålla ett tillräckligt inträngningsdj up i vissa typer av berg, exempelvis bergarter med kapillärer/porer som är mindre än omkring 5 um.When injecting sealants such as cement suspensions, which contain solids particles, it has proved difficult to obtain a sufficient penetration depth in certain types of rocks, for example rocks with capillaries / pores smaller than about 5 μm.
I syrmerhet i berg med höga grundvattenflöden har insprutning av vätskekompositioner som innefattar polymeriserbara organiska föreningar visat sig kurma ge problem med utsläpp av hälsovådli ga restmonomerer och andra oönskade kemiska föreningar både till arbetsmiljön, grundvattnet och omgivningen. Även insprutning av vattenglas tillsammans med polymeriserbara organiska föreningar som tvärbindnings-/gelbildningsmedel har visat sig kunna ge problem med utsläpp av hälsovådliga och/eller biologiskt svåmedbrytbara kemiska föreningar, såsom exempelvis forrnaldehyd, till grundvattnet och/eller omgivningen.In particular, in rocks with high groundwater fl destinies have injection of liquid compositions which include polymerizable organic compounds has been found to be problematic emissions of hazardous residual monomers and other undesirable chemical compounds both to the working environment, groundwater and the environment. Also injection of water glass together with polymerizable organic compounds as a crosslinking / gelling agent has been shown to cause release problems hazardous and / or biodegradable chemical compounds, such as e.g. formaldehyde, to groundwater and / or the environment.
REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN; Föreliggande uppfinning har därför som sitt första syfte att tillhandahålla ett förfarande som löser ovannämnda problem, och som möjliggör att kapillärer, porer och sprickor i bergväggar med vattenförande kapillärer tätas på ett effektivt och miljöanpassat sätt.DESCRIPTION OF THE INVENTION; The present invention therefore has as its first object to provide a procedure which solves the above problems, and which enables capillaries, pores and cracks in rock walls with water-bearing capillaries are sealed in an efficient and environmentally friendly way.
Detta syfte uppnås, i enlighet med patentkrav 1, genom att förfarandet innefattar att i ett avpassat hålmönster borra hål i berget, att under högt tryck injicera en vätskekomposition med en silikatbärare i vattenlösning i hålen, så att vätskekompositionen därvid pressar undan vatten i de vattenförande kapillärema inom ett tätningsornråde som omsluter hålmönstret. Enligt uppfinningen innefattar vätskekompositionen vidare en kalciumbärare i vattenlösning, varvid efter insprutning silikatbäraren och kalciumbäraren tillsarrunans med åtminstone vatten, med en kontrollerad gelbildningshastighet, bildar en irreversibel 10 15 20 25 30 512797 4 kalciumsilikathydratgel i tätningsotrirådet, så att vattentransport genom de vattenförande kapillärema inom tätningsornrådet pennanent förhindras.This object is achieved, according to claim 1, in that the method comprises in one adapted hole pattern drill holes in the rock, to inject a liquid composition under high pressure with a silicate carrier in aqueous solution in the holes, so that the liquid composition is thereby pressed away water in the aquifers within an enclosing sealing area the hole pattern. According to the invention, the liquid composition further comprises a calcium carrier in aqueous solution, whereby after injection the silicate support and the calcium support are added with at least water, at a controlled gel formation rate, forms an irreversible 10 15 20 25 30 512797 4 calcium silicate hydrate gel in the sealing atrial council, so that water transport through the aquifers the capillaries within the sealing region are pennently prevented.
Vidare är ett andra syfie med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en vätskekomposition för användning vid tätning genom det uppfinningsenliga förfarandet, och som medger ett tillräckligt inträngningsdjup oberoende av bergart.Furthermore, a second object of the present invention is to provide one liquid composition for use in sealing by the inventive process, and which allows a sufficient penetration depth regardless of rock type.
Detta andra syfte uppnås, i enlighet med patentkrav 10, genom att vätskekompositionen innefattar en silikatbärare i vattenlösning och är avsedd för insprutning i berg. Enligt uppfinningen innefattar vätskekompositionen vidare en kalciumbärare i vattenlösning, varvid silikatbäraren och kalciumbäraren tillsammans med åtminstone vatten förmår bilda en irreversibel, permanent kalciumsilikathydratgel efter insprutning.This second object is achieved, according to claim 10, by the liquid composition comprises a silicate carrier in aqueous solution and is intended for injection into rock. According to the invention further comprises the liquid composition an aqueous calcium carrier, wherein the silicate carrier and the calcium carrier together with at least water are able to form an irreversible, permanent calcium silicate hydrate gel after injection.
Ett tredje syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en särskilt fördelaktig användning av vätskekompositionen och förfarandet enligt uppfinningen.A third object of the present invention is to designate a particularly advantageous use of the liquid composition and method of the invention.
Detta syfte uppnås, i enlighet med patentkrav 18, genom användning av en vätskekomposition enligt upp fimiingen i ett förfarande enligt uppfinningen i samband med tätning av tak, väggar och/eller golv hos en tunnel vid ett tunnelbygge igenom höggradigt vattenförande, poröst berg.This object is achieved, according to claim 18, by using a liquid composition according to the invention in a process according to the invention in connection with sealing of roofs, walls and / or floors of a tunnel during a tunnel construction through a high degree aquiferous, porous rock.
DETALIERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: I det följande kommer_en föredragen utföringsfonn av ett förfarande enligt uppfinningen att beskrivas.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS: In the following, a preferred embodiment of a method according to the invention to be described.
Förfarandet innefattar att i ett avpassat hålmönster borra hål i berget som skall tätas.The method involves drilling holes in the rock to be sealed in a suitable hole pattern.
Hålmönstret, dvs. håldjup, antal hål per m2 och hålens placering, bestäms därvid av det aktuella bergets beskaffenhet och de krav på tätningseffekt som ställs. 10 15 20 25 30 512797 5 Förfarandet innefattar vidare att under högt tryck injicera en vätskekomposition med en silikatbärare i vattenlösning i hålen, så att vätskekompositionen därvid pressar undan vatten i de vattenförande kapillärema inom ett tätningsområde som omsluter hålmönstret.The hole pattern, ie. hole depth, number of holes per m2 and the location of the holes, are determined by it the nature of the rock in question and the requirements for sealing effect that are set. 10 15 20 25 30 512797 5 The method further comprises injecting under high pressure a liquid composition with a silicate carrier in aqueous solution in the holes, so that the liquid composition is thereby pushed away water in the aquifer capillaries within a sealing area enclosing the hole pattern.
Vid utövande av förfarandet enligt den föredragna utföringsforrnen kommer normalt berget att kunna tätas cirkulär-t omkring varje insprutningshål med mellan 300 och 1000 mm, men avvikelser både uppåt och nedåt kan förekomma beroende på bergets karaktär och insprutningstrycket. Sålunda bör hålmönstret även avpassas efter det möjliga inträngningsdjupet så att en heltäckande tätning av det aktuella bergpartiet erhålls.When practicing the method according to the preferred embodiment, the rock normally comes to be able to be sealed circularly around each injection hole by between 300 and 1000 mm, but deviations both upwards and downwards may occur depending on the nature of the rock and injection pressure. Thus, the hole pattern should also be adapted as possible the penetration depth so that a comprehensive seal of the relevant rock section is obtained.
Enligt uppfinningen och den föredragna utföringsforrnen innefattar vätskekompositionen vidare en kalciumbärare i vattenlösning, varvid efter insprutning silikatbäraren och kalciumbäraren tillsammans med åtminstone vatten, med en kontrollerad gelbildningshastighet, bildar en irreversibel kalciumsilikathydratgel i tätningsorrirådet, så att vattentransport genom de vattenförande kapillärema inom tätningsorrirådet permanent förhindras.According to the invention and the preferred embodiment, the liquid composition comprises furthermore a calcium carrier in aqueous solution, wherein after injection the silicate carrier and the calcium carrier together with at least water, with a controlled gel formation rate, forms an irreversible calcium silicate hydrate gel in the sealing tube, so that water transport through the water-carrying capillaries within the sealing orri council permanently prevented.
I den föredragna utföringsforrnen innefattar silikatbäraren natriurnvattenglas medan kalciumbäraren innefattar kalciumacetat.In the preferred embodiment, the silicate carrier comprises sodium water glass while the calcium carrier includes calcium acetate.
I en fördelaktig utföringsform av förfarandet tillhandahålls silikatbäraren i forrn av en första vattenlösning med 20 - 40 vikt-% natriumsilikat, medan kalciumbäraren tillhandahålls i forrn av en andra vattenlösning med 20 - 40 vikt-% kalciumacetat.In an advantageous embodiment of the process, the silicate carrier is provided in the form of a first aqueous solution with 20 - 40% by weight of sodium silicate, while the calcium carrier is provided in the form of a second aqueous solution with 20-40% by weight of calcium acetate.
Förhållandet mellan den första och den andra vattenlösningen ligger därvid mellan l : 3 och l z 1 vid insprutningen.The ratio between the first and the second aqueous solution is then between 1: 3 and 1 z 1 at the injection.
Man kan dock även tänka sig utföringsformer av uppfinningen där silikatbäraren och/eller kalciumbäraren innefattar eller utgörs av andra kemiska föreningar, så länge som de förmår tillhandahålla kalcium respektive silikat till den önskade kalciumsilikathydratgelen och tillåter att förfarandet kan utövas på ett effektivt och miljöanpassat sätt. 10 15 20 25 30 512797 6 I en annan fördelaktig utföringsforrn av förfarandet kontrolleras gelbildningshastigheten genom att en accelerator eller retardator tillsätts till vätskekompositionen innan eller vid insprutningen i bergväggen. I denna utföringsform kommer i de flesta fall en tillsats av retardator att vara fallet. Ett syfte med en retardatortillsats är att sänka gelbildningshastigheten så att ett tillräckligt stort penetreringsdjup kan erhållas. Det kan dock förekomma fall där en tillsats av accelerator är nödvändig, exempelvis när det förekommer större sprickor i det bergparti som skall tätas. Retardatorn kan fördelaktigt tillhandahållas som en tillsats i silikatbärarens vattenlösning och sådana vattenlösningar är kommersiellt tillgängliga. Acceleratorn respektive retardatom kan vara av vilken tidigare känd, för ändamålet lämplig typ som helst.However, it is also possible to imagine embodiments of the invention in which the silicate carrier and / or the calcium carrier comprises or consists of other chemical compounds, as long as they are capable provide calcium and silicate, respectively, to the desired calcium silicate hydrate gel and allows the procedure to be carried out in an efficient and environmentally sound manner. 10 15 20 25 30 512797 6 In another advantageous embodiment of the process, the rate of gel formation is controlled by adding an accelerator or decelerator to the liquid composition before or at the injection into the rock wall. In this embodiment, in most cases, an addition of retardator to be the case. One purpose of a retarder add-on is to slow down gel formation rate so that a sufficiently large penetration depth can be obtained. It can however, there may be cases where the addition of an accelerator is necessary, for example when it there are larger cracks in the rock section to be sealed. The retarder computer can be advantageous provided as an additive in the aqueous solution of the silicate carrier and such aqueous solutions are commercially available. The accelerator or deceleration atom can be of which previously known, suitable type for any purpose.
Den enligt uppfinningen önskade gelbildningsreaktionen, vilken leder till bildning av ett irreversibelt kalciumsilikathydratgel, kräver närvaro av kolsyra (koldioxid i vatten). I en del fall innehåller vattnet som tillförs med vätskekompositionen enligt uppfinningen, tillsammans med vattnet i de vattenförande kapillärerna i berget, en tillräcklig mängd kolsyra för reaktionen. Genom att tillföra ytterligare koldioxid till vätskekompositionen kan gelbildningshastigheten ökas.The gel-forming reaction desired according to the invention, which leads to the formation of a irreversible calcium silicate hydrate gel, requires the presence of carbon dioxide (carbon dioxide in water). In a some cases contain the water supplied with the liquid composition according to the invention, together with the water in the aquifer capillaries in the rock, a sufficient amount carbon dioxide for the reaction. By adding additional carbon dioxide to the liquid composition the gel formation rate can be increased.
I en annan fördelakti g utföringsforrn av förfarandet enligt uppfinningen kontrolleras därför gelbildningshastigheten genom att koldioxid (C02) tillsätts till vätskekompositionen innan eller vid insprutning i hålen. Tillsatsen av koldioxid till vätskekompositionen sker lämpligen innan denna injiceras i borrhâlen, men kan även ske genom att koldioxid sprutas in under tryck i ett borrhål samtidigt som vätskekompositionen injiceras.Therefore, in another advantageous embodiment of the method according to the invention, it is checked the gel formation rate by adding carbon dioxide (CO 2) to the liquid composition before or by injection into the holes. The addition of carbon dioxide to the liquid composition takes place preferably before it is injected into the borehole, but can also be done by spraying carbon dioxide under pressure in a borehole while injecting the liquid composition.
Koldioxidtillförseln kan ske på vilket för ändamålet lärnpligt sätt som helst.The carbon dioxide supply can take place in any way that requires learning for the purpose.
I ytterligare en fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen kontrolleras gelbildningshastigheten genom att styra temperaturen hos vätskekompositionen innan eller vid insprutningen. Därvid kan nänmas att en ökning av temperaturen höj er gelbildningshastigheten. Temperaturregleringen sker i denna utföringsfonn med en lärnplig uppvännnings- eller avkylníngsanordning, exempelvis en elektrisk värmeslinga eller en kylslinga i den behållare där vätskekompositionen förvaras. 10 15 20 25 30 512797 7 I en särskilt fördelaktig utföringsfonn av förfarandet enligt uppfinningen sker insprutningen av vätskekompositionen med hjälp av en högtryckspurnp i förbindelse med ett insprutningsrör med ett blandningsmunstycke och en utvändigt omslutande tätningsmanschett för tätning mot berget, varvid trycket vid insprutnin gen är över omkring 100 bar. Detta höga trycket är därvid nödvändigt för att få ett tillräckligt inträngningsdjup.In another advantageous embodiment of the method according to the invention is checked the rate of gel formation by controlling the temperature of the liquid composition before or at the injection. It can be mentioned that an increase in the temperature increases gel formation rate. The temperature control takes place in this embodiment with a learning obligation winding or cooling device, for example an electric heating coil or a cooling coil in the container where the liquid composition is stored. 10 15 20 25 30 512797 7 In a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention takes place the injection of the liquid composition by means of a high pressure spur in connection with an injection tube with a mixing nozzle and an outer enclosure sealing sleeve for sealing against the rock, the pressure at the injection being over about 100 bar. This high pressure is then necessary to obtain a sufficient depth of penetration.
I denna utföringsfonn pumpas silikatbäraren och kalciumbäraren i vattenlösning via separata första och andra tillförselrör till blandningsmunstycket, medan accelerator eller retar-dator via ett tredje tillförselrör pumpas till blandningsmunstycket. Vidare tillförs i denna utföríngsform koldioxid när nödvändigt till vätskekompositionen innan eller vid insprutning, medan temperaturen, tillförseln av och proportionerna mellan silikatbärare och i kalciumbärare, accelerator eller retardator, och eventuell koldioxid styrs med syfie att påverka gelbildningshastigheten hos den injicerade vätskekompositionen. Temperaturen, tillförseln av och proportionerna mellan de olika tillförda kemiska komponenterna måste därvid avpassas till de rådande förhållandena, exempelvis bergets kapillärstruldur, vattentryck och temperatur.In this embodiment, the silicate support and the calcium support are pumped into aqueous solution via separate first and second supply pipes to the mixing nozzle, while accelerator or teasing computer is pumped to the mixing nozzle via a third supply pipe. Further added in this embodiment carbon dioxide when necessary to the liquid composition before or at injection, while the temperature, the supply of and the proportions between silicate carrier and in calcium carrier, accelerator or decelerator, and any carbon dioxide is controlled with a view to affect the gel formation rate of the injected liquid composition. Temperatures, the supply of and the proportions between the various supplied chemical components must thereby adapting to the prevailing conditions, for example the capillary flow of the rock, water pressure and temperature.
Den nödvändiga grundutrustningen för högtrycksinsprutning av tätningsmedel i berg torde vara välkänd för fackmarmen och kommer ej att beskrivas närmare häri.The necessary basic equipment for high-pressure injection of sealants into rock should be well known to those skilled in the art and will not be described further herein.
I särskilt föredragna utföringsforrner av uppfinningen utgörs de kemiska föreningar som fi-igörs vid gelbildningen huvudsakligen av ättiksyra, och eventuellt andra naturligt förekommande föreningar som är biologiskt nedbrytbara på kort sikt. På detta sätt garanteras att förfarandet genom uppfinningen kan genomföras på ett miljöanpassat sätt.In particularly preferred embodiments of the invention are the chemical compounds which fi- is formed during gel formation mainly by acetic acid, and possibly others naturally existing compounds that are biodegradable in the short term. In this way it is guaranteed that the process through the invention can be carried out in an environmentally friendly manner.
I det följande kommer en föredragen utföringsforrn och ett antal fördelaktiga utföringsformer av en vätskekomposition enligt uppfinningen att beskrivas.In the following, a preferred embodiment and a number of advantages will occur embodiments of a liquid composition according to the invention to be described.
Vätskekompositionen innefattar en silikatbärare i vattenlösning och är avsedd för insprutning i berg. Enligt uppfinningen och den föredragna utföringsformen innefattar vätskekompositionen vidare en kalciumbärare i vattenlösning, van/id silikatbäraren och kalciumbäraren tillsammans med åtminstone vatten fönnår bilda en irreversibel, pennanent 10 15 20 25 30 512797 8 kalcimnsilikathydratgel efter insprutning. I den föredragna utíöringsforrnen innefattar silikatbäraren natriumvattenglas medan kalciumbäraren innefattar kalciumacetat.The liquid composition comprises a silicate carrier in aqueous solution and is intended for injection into rock. According to the invention and the preferred embodiment includes the liquid composition further comprises an aqueous calcium carrier, the silicate carrier and the calcium carrier together with at least water is able to form an irreversible, pennanent 10 15 20 25 30 512797 8 calcium silicate hydrate gel after injection. In the preferred embodiments include the silicate carrier is sodium water glass while the calcium carrier comprises calcium acetate.
I en fördelaktig utiöringforrn av vätskekompositionen utgörs silikatbäraren av en första vattenlösning med 20 - 40 vikt-% natriurnsilikat, medan kalciurnbäraren utgörs av en andra vattenlösning med 20 - 40 vikt-% kalciumacetat, varvid förhållandet mellan den första och andra vattenlösningen ligger mellan 1 : 3 och 1 : l vid insprutningen. Man kan dock även tänka sig utföringsfonner av vätskekompositionen med andra lämpliga bärare och proportioner.In an advantageous embodiment of the liquid composition, the silicate carrier is constituted by a first aqueous solution with 20 - 40% by weight of sodium silicate, while the calcium carrier consists of a second aqueous solution with 20 to 40% by weight of calcium acetate, the ratio of the first to the second aqueous solution is between 1: 3 and 1: 1 at the injection. However, you can also consider embodiments of the liquid composition with other suitable carriers and proportions.
I ytterligare en fördelaktig utföringsforrn innefattar vätskekompositionen en accelerator eller retardator som har tillförts vätskekompositionen innan eller vid insprutningen.In a further advantageous embodiment, the liquid composition comprises an accelerator or retard computer that has been added to the liquid composition before or during the injection.
Retardatom ingår enligt en fördelaktig utföringsforrn av vätskekompositionen som en tillsats i den ovan nämnda första vattenlösningen.The retarder atom is included according to an advantageous embodiment of the liquid composition as a addition to the above aqueous solution.
Enligt en annan tördelaktig utföringsforrn av uppfinningen innefattar vätskekompositionen koldioxid som har tillförts vätskekompositionen innan eller vid insprutningen.According to another tortuous embodiment of the invention, the liquid composition comprises carbon dioxide that has been added to the liquid composition before or during the injection.
I ytterligare en tördelaktig utföringsforrn kan vätskekompositionens gelbildningshastighet kontrolleras genom att styra vätskekompositionens temperatur.In a further tedious embodiment, the gel formation rate of the liquid composition may controlled by controlling the temperature of the liquid composition.
I särskilt fördelaktiga utföringsfonner av vätskekompositionen enligt uppfinningen frigörs vid gelbildningen etter insprutningen huvudsakligen ättiksyra, och eventuellt andra naturligt förekommande föreningar som är biologiskt nedbrytbara på kort sikt .In particularly advantageous embodiments of the liquid composition according to the invention are released during gel formation after injection, mainly acetic acid, and possibly others naturally occurring compounds that are biodegradable in the short term.
Föreliggande uppfinning utövas särskilt fördelaktigt genom att använda en vätskekomposition enligt upp ñnningen i ett förfarande enligt uppfinningen i samband med tätning av tak, väggar och/eller golv hos en tunnel vid ett tunnelbygge igenom höggradigt vattenförande, poröst berg. Föreliggande uppfinning skall på intet sätt ses som begränsad till de ovan beskrivna utföringsforrnema, utan uppñnningens räckvidd definieras av de bilagda patentkraven.The present invention is particularly advantageously practiced by using one liquid composition according to the invention in a process according to the invention in connection with sealing of roofs, walls and / or floors of a tunnel during a tunnel construction through a high degree aquiferous, porous rock. The present invention should in no way be construed as limited to the embodiments described above, without the scope of the invention being appended claims.
Claims (1)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9803179A SE512797C2 (en) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | Method, liquid composition and use of such liquid composition in sealing water-bearing capillaries in rock |
| AU61274/99A AU6127499A (en) | 1998-09-18 | 1999-09-17 | Method, liquid composition and use of such a liquid composition when sealing water-bearing capillaries in rock |
| PCT/SE1999/001619 WO2000017126A1 (en) | 1998-09-18 | 1999-09-17 | Method, liquid composition, and use of such a liquid composition when sealing water-bearing capillaries in rock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9803179A SE512797C2 (en) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | Method, liquid composition and use of such liquid composition in sealing water-bearing capillaries in rock |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9803179D0 SE9803179D0 (en) | 1998-09-18 |
| SE9803179L SE9803179L (en) | 2000-03-19 |
| SE512797C2 true SE512797C2 (en) | 2000-05-15 |
Family
ID=20412644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9803179A SE512797C2 (en) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | Method, liquid composition and use of such liquid composition in sealing water-bearing capillaries in rock |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU6127499A (en) |
| SE (1) | SE512797C2 (en) |
| WO (1) | WO2000017126A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101638987B (en) * | 2009-07-24 | 2013-05-01 | 中铁二十一局集团有限公司 | Tunnel construction method for crossing high-pressure water-enriched fracture zone with curtain grouting and grout stopping wall |
| CN104632229A (en) * | 2014-12-29 | 2015-05-20 | 中国矿业大学 | Method for optimizing stress field of roadway area based on main stress differences |
| WO2019121873A1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-06-27 | Wöllner Gmbh | Method for producing a seal in a ground material by injection using carbon dioxide |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60231786A (en) * | 1984-05-01 | 1985-11-18 | Kyokado Eng Co Ltd | Pouring grout into ground |
| AU665479B2 (en) * | 1993-01-18 | 1996-01-04 | Notwheat Pty Ltd | Method of sealing concrete structure |
| FR2705337A1 (en) * | 1993-05-21 | 1994-11-25 | Rhone Poulenc Chimie | Mineral grout for consolidation or sealing of soil. |
-
1998
- 1998-09-18 SE SE9803179A patent/SE512797C2/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-09-17 WO PCT/SE1999/001619 patent/WO2000017126A1/en active Application Filing
- 1999-09-17 AU AU61274/99A patent/AU6127499A/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000017126A1 (en) | 2000-03-30 |
| SE9803179L (en) | 2000-03-19 |
| AU6127499A (en) | 2000-04-10 |
| SE9803179D0 (en) | 1998-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2118438B1 (en) | Silicate-based wellbore fluid and methods for stabilizing unconsolidated formations | |
| US3375872A (en) | Method of plugging or sealing formations with acidic silicic acid solution | |
| US4031958A (en) | Plugging of water-producing zones in a subterranean formation | |
| US4004639A (en) | Selectively plugging the more permeable strata of a subterranean formation | |
| CA2855730C (en) | Tight gas stimulation by in-situ nitrogen generation | |
| AU717554B2 (en) | Process for stabilizing the gas flow in water-bearing natural gas fields and natural gas reservoirs | |
| CN105062442B (en) | A kind of heavy oil thermal recovery fleeing proof agent, envelope alter agent slurries and preparation method thereof, and heavy crude heat extraction profile control envelope alters method | |
| US6648551B1 (en) | Method for stabilizing and reducing permeability of geologic or waste materials | |
| WO2009034287A1 (en) | Methods of using colloidal silica based gels | |
| EP2804923A1 (en) | Non-acidic-exothermic sandstone stimulation fluids | |
| US5842519A (en) | Process for reducing hydrocarbon leakage from a subterranean storage cavern | |
| CN107880869B (en) | Microcapsule coated acid for oil field and preparation method thereof | |
| CN103160261A (en) | Preparation and use method of underground intelligent rubber plug | |
| US4665985A (en) | Reversible plugging of oil bearing formations | |
| US10414972B2 (en) | Peroxide containing formation conditioning and pressure generating composition and method | |
| SE512797C2 (en) | Method, liquid composition and use of such liquid composition in sealing water-bearing capillaries in rock | |
| EP0186663B1 (en) | Gel and process for retarding fluid flow | |
| US20160194553A1 (en) | Well Treatment Solid Chemical | |
| CN104140804A (en) | Oil field profile control water plugging agent and oil field profile control water plugging method | |
| GB2145420A (en) | Gel and process for retarding fluid flow | |
| US5346013A (en) | Method for reducing or completely stopping the influx of water in boreholes for the extraction of oil and/or hydrocarbon gas | |
| JPS5939007B2 (en) | Composite grouting method | |
| CN1423029A (en) | Oil field waterflooding and section-adjusting production-increasing process | |
| RU2387691C1 (en) | Sealing composition for remedial cementing | |
| US3288230A (en) | Method of preventing gas loss during gas drilling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |