Бентонитовый раствор нагнетается в заблочное или затрубное пространство коллекторных тоннелей, что облегчает продавливание тоннеля и уменьшает осадки. Бентонитовый раствор готовят и подают за наружную поверхность пилотного и строящегося тоннелей установкой «Cоlkret» или аналогичной. Раствор подается с производительностью до 8 м³/ч под давлением до 50 бар.

Для приготовления бентонитового раствора используются смеси «Штювамикс» (Германия), «Тексотон», «Бароид». В зависимости от грунтов применяют различные добавки типа «Тулуп» или «Мунд», для подготовки воды может быть применена кальцинированная сода.

Нагнетание бентонита должно производиться постоянно для предотвращения защемления комплекса и уменьшения осадок дневной поверхности. Закачивание бентонита всегда производится только через одно отверстие. Остальные отверстия в это время шаровыми кранами отключают от подводящей бентонит магистрали.

Если проходка проходит легко и сопротивление продавливанию невысокое, допускается производить нагнетание только в щитовой машине (не нагнетать состав по всей длине тоннеля).

При повышении сопротивления нагнетание производится по всей длине тоннеля после каждой заходки. Отверстия при проходке открываются в шахматном порядке.

В том случае, если над тоннелем расположены рыхлые и разрушенные грунты (возможен уход бентонита вверх), допускается нагнетание бентонита только в лоток тоннеля.

За рубежом чаще всего используются смеси «Штювамикс» для горизонтального бурения.

Это - буровой концентрат нового поколения немецкой компании «ШТЮВА». Он состоит из комбинации натриевого бентонита и модифицированного природного полимера. Широко применяется при бурении горизонтальных проходов, проколов и т.д. Эта смесь предназначена для всех способов горизонтального бурения. Можно применять как в сыпучих, так и в вязких скалистых образованиях. Характеристики требуемых параметров буровой жидкости варьируются в зависимости от дозировки.

За счет добавок смесь «ШТЮВАМИКС» предотвращает разбухание вязких пород при бурении (рисунок 4).

Буровой концентрат нового поколения состоит из комбинации натриевого бентонита и модифицированного природного полимера, представляет собой сухую смесь. Смесь предназначена для всех способов горизонтального и вертикального бурения. «ШТЮВАМИКС» предотвращает осыпание различных типов грунтов при бурении. «ШТЮВАМИКС» можно применять как в сыпучих, так и в вязких скалистых образованиях. Характеристики требуемых параметров бурового раствора зависят от дозировки «ШТЮВАМИКС» (от 20 до 35 кг/м³).

Дозировка «ШТЮВАМИКС» для бурового раствора зависит от плотности грунтов. В данной буровой смеси одновременно присутствуют натриевый бентонит и модифицированный природный полимер. Поэтому ШТЮВАМИКС не нуждается в дополнительных добавках. Преимущество заключается в том, что этот раствор, в отличие от других, можно применять сразу после приготовления. После завершения бурения ШТЮВАМИКС можно откачать без применения активаторов.

Смешивание ШТЮВАМИКС (Германия) происходит с нейтральной водой (6,5-7,5 pH). Если есть только жесткая вода, то перед смешиванием продукта нужно добавить в воду около 2,5 кг/м3 натриевого карбоната (сода) и перемешивать 10 мин. Значение pH должно после этого соответствовать 9-10.

Аналогично ШТЮВАМИКС успешно применяется бентонит RED STAR BORE (США), отличающийся низкой пластической вязкостью. Это высококачественный естественный бентонит натрия, разработанный специально для горизонтально-направленного бурения. Состав экономичен в применении, рабочие концентрации до трех раз меньше, чем у традиционных бентонитов. Состав характеризуется высокой гидратацией, при этом существенно сокращается продолжительность замешивания и набухания.

При использовании бетонтита RED STAR BORE можно почти полностью отказаться от дорогих полимерных добавок.

Для антифрикционного и тампонажного инъектирования также могут применяться бентонитовые глинопорошки, выпускаемые отечественными предприятиями.

ОАО «НПО «Буровая техника» провело исследование проб бентонитовых глинопорошков, выпускаемых ОАО «Бентонит Урала», ЗАО «Керамзит» (Серпухов), НПК «Бентонит» (Москва).

НПК «Бентонит» производит четыре вида бентопорошков марок ПБМА, ПБМБ, ПБМВ, ПБМГ, отвечающих требованиям ГОСТ 25795 и ТУ 39-01470001-105-93 «Глинопорошки для буровых растворов», характеристика которых приведена в таблице 12.

Таблица 8

Для производства бентопорошков марок ПБМВ и ПБМГ бентонитовая глина модифицируется кальцинированной содой. Бентопорошки марок ПБМА и ПБМБ модифицируются кальцинированной содой и при необходимости полимерами.

В таблицах 9, 10, 11 приведены результаты сравнительных исследований образцов бентопорошков производства НПК «Бентонит» (образцы 1, 2) и ЗАО «Керамзит» (г. Серпухов) (образец 3).

Таблица 9. Результаты исследований бентопорошков НПК «Бентонит» и Серпуховского ЗАО «Керамзит»