JPS63280189A - Method of constructing ore chute and injection mortar used for said method - Google Patents

Method of constructing ore chute and injection mortar used for said method

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JPS63280189A
JPS63280189A JP11557287A JP11557287A JPS63280189A JP S63280189 A JPS63280189 A JP S63280189A JP 11557287 A JP11557287 A JP 11557287A JP 11557287 A JP11557287 A JP 11557287A JP S63280189 A JPS63280189 A JP S63280189A
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JP
Japan
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mortar
injection
well
admixture
ground
Prior art date
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Pending
Application number
JP11557287A
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Japanese (ja)
Inventor
徹 河井
實 今井
武川 芳弘
俊雄 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Construction Co Ltd
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、地盤の深さ方向に掘削形成される地熱井、
石油井、ガス井等の坑井構築方法、及びこの坑井構築方
法に用いられる注入モルタルに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" This invention relates to a geothermal well formed by excavating in the depth direction of the ground;
The present invention relates to a method for constructing wells such as oil wells and gas wells, and an injection mortar used in this method.

「従来の技術」 従来、地熱井、石油井、ガス井等の坑井を地盤中に構築
するには、回転ビットを備えたロータリ一式掘削機、あ
るいはこれ以外の周知の掘削装置で前記地盤にその深さ
方向に延在する坑を所定深度だけ掘削した後、この坑内
に管状のコンダクタ−パイプをその下端が坑底部付近に
まで至るように挿入し、さらに、このコンダクタ−パイ
プ内部あるいはコンダクタ−パイプと坑壁との間の間隙
(以下、これをアニユラス部と称する)を通じて、充填
材注入管をその先端が坑底部付近にまで至るように挿入
してから、この注入管を介して前記アニユラス部の下方
から上方に向ってセメントミルクからなる充填材を注入
し、これによりアニユラス部を充填材で充填し、さらに
坑井底部が目標とする地層あるいは深度に至るまで、前
記工程を繰り返すことで坑井を構築するような方法が採
られていた。
"Prior Art" Conventionally, in order to construct a well such as a geothermal well, oil well, or gas well in the ground, a rotary set drilling machine equipped with a rotating bit or other well-known drilling equipment is used to drill into the ground. After excavating a pit extending in the depth direction to a predetermined depth, a tubular conductor pipe is inserted into the pit so that its lower end reaches near the bottom of the pit, and further, A filler injection tube is inserted through the gap between the pipe and the tunnel wall (hereinafter referred to as the annulus) so that its tip reaches near the bottom of the tunnel, and then the annulus is inserted through the injection tube. By injecting a filler made of cement milk from the bottom of the wellbore upwards, the annulus is filled with the filler, and the above process is repeated until the bottom of the well reaches the target stratum or depth. A method similar to building a well was used.

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、前記従来の坑井構築方法においては、ア
ニユラス部を充填する充填材としてセメントミルクが用
いられているので、以下に挙げるような問題点があった
"Problems to be Solved by the Invention" However, in the conventional well construction method, cement milk is used as a filler to fill the annulus, and therefore there are the following problems.

■ 坑井が構築される地盤中には、元来亀裂が存在する
場合が多く、あるいは前記掘削装置により坑壁から地盤
中に至る亀裂が形成される場合も多い。従って、前記ア
ニユラス部へのセメントミルク注入時において、このセ
メントミルクが亀裂内に侵入(この現象を逸走と称する
)することで、本来必要とする注入量よりも多量のセメ
ントミルクを注入する必要が生じる。時には、セメント
ミルクの自重により前記亀裂が押し広げられることでそ
の間隔が拡大され、前記逸走が非常に増大するために、
セメントミルクが所定の高さにまで上昇し得ない場合も
ある。
■ There are many cases where cracks originally exist in the ground where a well is constructed, or cracks are often formed from the pit wall into the ground by the drilling equipment. Therefore, when cement milk is injected into the annulus, this cement milk enters into the cracks (this phenomenon is called escape), making it necessary to inject a larger amount of cement milk than is originally required. arise. Sometimes, the weight of the cement milk pushes the cracks apart, widening the gap between them and greatly increasing the run-off.
In some cases, the cement milk cannot rise to a predetermined height.

■ 前記セメントミルクの逸走により、周辺地盤の地下
水、井戸水に汚濁が生じ、水質汚染が発生する恐れが大
きい。
- The escape of the cement milk causes contamination of groundwater and well water in the surrounding ground, and there is a great possibility that water pollution will occur.

■ セメントミルクの自重によりその水分が周辺地盤に
逃げてセメントミルクが脱水されると、このセメントミ
ルクが空隙の多い硬化体となるため、前記アニユラス部
には多数の空隙が形成されることとなる。従って、地熱
井等坑井の途中あるいは下端部に地熱流体貯留層が存在
すると、この層から前記硬化体中の空隙を通って高温高
圧な水蒸気等が地上に噴出する、いわゆる噴気と呼ばれ
る現象が発生する。
■ When the moisture of the cement milk escapes to the surrounding ground due to its own weight and the cement milk is dehydrated, this cement milk becomes a hardened material with many voids, resulting in the formation of many voids in the annulus. . Therefore, if a geothermal fluid reservoir exists in the middle or lower end of a well, such as a geothermal well, a phenomenon called fumarole occurs, in which high-temperature, high-pressure water vapor etc. is ejected from this layer to the ground through the voids in the hardened body. Occur.

この発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、アニユ
ラス部に充填される充填材の地盤への逸走を防ぎ、周辺
地盤の水質汚染を防止すると共に、地熱層からの噴気を
抑止しう、る坑井構築方法、およびこれに用いられる充
填材たる注入モルタルの提供を目的としている。
This invention was made in view of the above problems, and aims to prevent the filler filled in the annulus from escaping into the ground, prevent water pollution in the surrounding ground, and suppress fumes from the geothermal layer. The purpose of the present invention is to provide a method for constructing a well, and an injection mortar as a filling material used in the method.

「問題点を解決するための手段」 そこで、この発明のうち第1の発明は、掘削装置によっ
て地盤の深さ方向に延在する坑を所定深度まで掘削した
後、前記掘削装置を引き抜いてからこの坑内にコンダク
タ−パイプを挿入すると共に、このコンダクタ−パイプ
と前記坑壁との間の間隙内にその下方から上方に向って
充填材を注入して、この間隙内を充填材で充填すること
で前記地盤中に坑井を構築する方法において、前記充填
材に注入モルタルを使用することで、前記問題点を解決
せんとするしのである。
"Means for Solving the Problem" Therefore, the first invention of the present invention is to excavate a pit extending in the depth direction of the ground to a predetermined depth using a drilling device, and then pull out the drilling device and then Inserting a conductor pipe into the mine and injecting a filler into the gap between the conductor pipe and the mine wall from below to above to fill the gap with the filler. In the method for constructing a well in the ground, the above-mentioned problems are solved by using injection mortar as the filling material.

そして、第2の発明は、前記第1の発明である坑井構築
方法に用いられる注入モルタルに、リグニンスルフォン
酸塩系あるいはナフタリンスルフ ゛オン酸塩系等から
なるプレパツクドコンクリート用混和剤からアルミニウ
ム粉末を除去した混和剤と、ホウ酸塩系等からなる凝結
遅延剤及び/またはヒドロキシプロピルメチルセルロー
ス等からなる分離低減剤とを添加したことを特徴として
いる。
The second invention is a prepackaged concrete admixture comprising a lignin sulfonate-based or a naphthalene sulfonate-based admixture for the injection mortar used in the well construction method of the first invention. It is characterized by the addition of an admixture from which aluminum powder has been removed, and a setting retardant such as a borate and/or a separation reducing agent such as hydroxypropyl methyl cellulose.

以下、図面を参照して、この発明の坑井構築方法及びこ
れに用いられる注入モルタルについて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The well construction method of the present invention and the injection mortar used therein will be described below with reference to the drawings.

第1図は、この発明のうち第1の発明の坑井構築方法を
説明するための工程図である。以下、この第1図を参照
して第1の発明である坑井構築方法の説明を行う。
FIG. 1 is a process diagram for explaining the method for constructing a well according to the first aspect of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 1, the well construction method, which is the first invention, will be explained.

まず、第1図(a)に示すように、掘削管lとこの掘削
管lの先端に取り付けられた回転ビット2とを備えたロ
ータリ一式掘削機(掘削装置)3を坑井を構築すべき地
盤4上に設置し、掘削管!及び回転ビット2を回転させ
ることで、前記地盤4中にその深さ方向に延在する坑5
を掘削すると共に、掘削管I及び回転ビット2を介して
図中の矢印で示す方向にベントナイト等の安定液を循環
させることにより、掘削された坑5の壁部の安定を図り
つつ掘削土砂を前記坑5の外部へ搬出し、さらに前記掘
削管Iをその長さ方向に順次連結して前記坑5の到達深
度を深くすることで、第1図(b)に示すように所定深
度の坑5を掘削する。
First, as shown in FIG. 1(a), a rotary drilling machine (drilling device) 3 equipped with a drilling pipe l and a rotary bit 2 attached to the tip of the drilling pipe l is used to construct a well. Installed on the ground 4, excavated pipe! By rotating the rotating bit 2, a hole 5 extending in the depth direction of the ground 4 is formed.
At the same time, by circulating a stabilizing liquid such as bentonite in the direction shown by the arrow in the figure through the excavation pipe I and the rotating bit 2, the excavated earth and sand are stabilized while stabilizing the wall of the excavated pit 5. By carrying out the tunnel to the outside of the tunnel 5 and further connecting the excavation pipe I in its length direction to deepen the reach depth of the tunnel 5, the tunnel can be constructed at a predetermined depth as shown in FIG. 1(b). Dig 5.

なお、当然のことであるが、坑5を掘削する掘削装置3
は前述のロータリ一式掘削機に限定されず、周知の掘削
装置からその使用用途、施工条件等に応じて適宜選択さ
れれば良い。−例として、坑5の径に略等しい管状のケ
ーシングチューブと、このケーシングチューブ内に挿入
された螺旋状のオーガスクリユーとからなる掘削装置を
用い、これらケーシングチューブ及びオーガスクリユー
を地盤4に押し付けつつこれらを回転させることで、こ
の地盤4に坑5を掘削すれば、ケーシングチューブによ
り地盤4の崩壊を防ぐことができ、かつ、掘削中にケー
シングチューブにより坑5の壁部が圧密されることで、
掘削された坑5の曲がり、杭径の拡大等を防止でき、後
述するコンダクタ−パイプと坑5の壁部との間の間隙(
アニユラス部)が一定となると共に、地盤5内の亀裂6
が目潰しされることで、前記安定液あるいはアニユラス
部に充填される充填材の地盤4への逸走を極力抑えるこ
とが可能となる、等の優れた効果を奏する。
Incidentally, as a matter of course, the drilling rig 3 that excavates the pit 5
The excavator is not limited to the above-mentioned rotary complete excavator, but may be appropriately selected from known excavators according to its intended use, construction conditions, etc. - As an example, a drilling device consisting of a tubular casing tube approximately equal to the diameter of the well 5 and a spiral auger crew inserted into this casing tube is used, and these casing tubes and auger crew are placed in the ground 4. If a pit 5 is excavated in this ground 4 by pressing and rotating these, the casing tube can prevent the ground 4 from collapsing, and the casing tube will consolidate the wall of the pit 5 during excavation. By that,
It is possible to prevent bending of the excavated pit 5, expansion of the pile diameter, etc., and reduce the gap between the conductor pipe and the wall of the pit 5 (described later).
annulus) becomes constant, and cracks 6 in the ground 5
By being crushed, it is possible to suppress escape of the stabilizing liquid or the filler filled into the annulus portion to the ground 4 as much as possible, and other excellent effects can be achieved.

次いで、前記掘削管!や回転ビット2を第1図(c)に
示すように坑5から抜き去った後に、第1図(d)に示
すように、この坑5内に管状のコンダクタ−パイプ7を
その下端が坑5底部付近にまで至るように挿入する。
Next, the said drilling pipe! After the rotary bit 2 is removed from the hole 5 as shown in FIG. 1(c), a tubular conductor pipe 7 is inserted into the hole 5 with its lower end facing into the hole, as shown in FIG. 1(d). 5. Insert it until it reaches near the bottom.

しかる後に、コンダクタ−パイプ7内部に充填材注入管
9を、その先端がコンダクタ−バイブ7下端付近にまで
至るように配設する。そして、第1図(e)に示すよう
に、地上に設置された充填材圧送装置10により、前記
注入管9を介してコンダクタ−バイブ7と坑5の壁部と
の間の間隙、すなわちアニユラス部8の下方から上方に
向かって注入モルタル11を注入し、この注入モルタル
IIを地表近傍にまで注入することでアニユラス部8内
を注入モルタル11で充填し、これにより、第1図(f
)に示すようにコンダクタ−パイプ7をその全長に亙っ
て坑B内に固定する。あるいは、前記注入管9を配設す
る位置は、前記アニユラス部8内であっても良い。
Thereafter, a filler injection tube 9 is arranged inside the conductor pipe 7 so that its tip reaches near the lower end of the conductor vibe 7. Then, as shown in FIG. 1(e), a filling material pressure feeding device 10 installed on the ground is used to fill the gap between the conductor vibe 7 and the wall of the well 5 through the injection pipe 9, that is, the annulus. The injection mortar 11 is injected from the bottom to the top of the part 8, and this injection mortar II is injected close to the ground surface to fill the inside of the annulus part 8 with the injection mortar 11.
), the conductor pipe 7 is fixed in the pit B along its entire length. Alternatively, the injection tube 9 may be disposed within the annulus portion 8.

この注入モルタル11は、地下高深度の高温高圧下にお
いて注入作業中には流動性を維持し、注入終了浸透やか
に硬化して安定した強度と耐久性を持つように製造され
た油井セメントあるいは地熱井セメントと、細骨材とし
て砂と、そしてこれらを練り混ぜるための水とから概略
構成されるものである。そして、この注入モルタル11
には、流動性改善の目的としてリグニンスルフォン酸塩
系あるいはナフタリンスルフォン酸塩系等からなるプレ
パツクドコンクリート用混和剤からアルミニウム粉末を
除去した混和剤が添加されている。
This injection mortar 11 is made of oil well cement or oil well cement that maintains fluidity during injection work under high temperature and high pressure at deep underground depths, and hardens quickly after injection to have stable strength and durability. It basically consists of geothermal well cement, sand as fine aggregate, and water for mixing these together. And this injection mortar 11
For the purpose of improving fluidity, an admixture obtained by removing aluminum powder from a prepacked concrete admixture made of a lignin sulfonate-based or a naphthalene sulfonate-based admixture is added.

また、注入モルタル11には、その凝結を所定時間にま
で遅延させる目的で、ホウ酸塩系等からなる凝結遅延剤
が、あるいは砂、セメント等容構成材料の材料分離を低
減させる目的でヒドロキシプロピルメチルセルロース(
)i P M C)等からなる分離低減剤が必要に応じ
て添加されている。
In addition, the injection mortar 11 may contain a setting retarder such as a borate or hydroxypropyl to reduce material separation of volumetric constituent materials such as sand or cement in order to delay the setting for a predetermined time. Methyl cellulose (
) i P M C) etc. are added as necessary.

この場合、前記混和剤は、セメントに対してその重量比
が約1.0%となるように添加されている。また、前記
凝結遅延剤は、セメントに対してその重量比が0.5%
〜3.0%、好ましくは2゜0%〜3.0%の範囲内と
なるように添加され、さらに前記分離低減剤は、水に対
してその重量比が0.015%〜0.03%の範囲内に
おいて添加されている。
In this case, the admixture is added at a weight ratio of about 1.0% to the cement. Further, the setting retarder has a weight ratio of 0.5% to the cement.
The separation reducing agent is added in an amount of 0.015% to 0.03% by weight relative to water, preferably 2.0% to 3.0%. It is added within the range of %.

そして、前記回転ビット2やコンダクタ−バイブ7を漸
次小径にしつつ、坑5の底部が目標とする地層あるいは
深度に至るまで前述した操作を繰り返すことで、地盤4
中に坑井5を構築するのである。
Then, by repeating the above-described operations while gradually reducing the diameter of the rotary bit 2 and the conductor-vib 7 until the bottom of the well 5 reaches the target stratum or depth, the ground 4
Well 5 will be constructed inside.

従って、以上説明した坑井構築方法によれば、以下に挙
げるような優れた効果を奏することができる。
Therefore, according to the well construction method described above, the following excellent effects can be achieved.

■ 注入モルタル11には細骨材として砂が混和されて
いるので、前記アニユラス部8への注入モルタル流下時
間の際に坑5の壁部に亀裂6が存在しても、前記砂粒子
がこの亀裂6に侵入することで、この亀裂6が目潰しさ
れた状態となる。従って、前記従来の如く、アニユラス
部8への充填材(注入モルタル11)が亀裂6内に侵入
して、自身の自重により更に亀裂6の間隔を拡大さける
ようなことが殆どなくなるので、前記充填材の地盤4へ
の逸走が殆ど発生されなくなる。これにより、注入モル
タル11を所定の高さにまで容易に上昇させることが可
能となると共に、充填材の逸走による充填材再注入を行
う必要がなくなる。
■ Since sand is mixed in the injection mortar 11 as a fine aggregate, even if there are cracks 6 in the wall of the pit 5 during the time when the injection mortar flows down into the annulus section 8, the sand particles By penetrating into the crack 6, the crack 6 becomes blinded. Therefore, as in the conventional case, there is almost no possibility that the filling material (pouring mortar 11) for the annulus portion 8 intrudes into the crack 6 and further widens the gap between the cracks 6 due to its own weight. The escape of timber to the ground 4 hardly occurs. Thereby, it becomes possible to easily raise the injection mortar 11 to a predetermined height, and there is no need to re-inject the filler due to escape of the filler.

■ 前述の如く、注入モルタル11の逸走が皆無に近く
なるので、周辺地盤の水質汚染を心配する必要がなくな
る。
- As mentioned above, the escape of the pouring mortar 11 is almost eliminated, so there is no need to worry about water pollution in the surrounding ground.

■ 注入モルタル11に脱水が生じても、その硬化体が
密実な組成をしているので、前記従来の如く地熱流体貯
留層からの噴気が殆ど皆無となる。
(2) Even if dehydration occurs in the pouring mortar 11, since the hardened mortar has a dense composition, there will be almost no fumes from the geothermal fluid reservoir as in the prior art.

■ 注入モルタル11の硬化体は、前記セメントミルク
の硬化体よりも品質が高い。
(2) The hardened material of the injection mortar 11 is of higher quality than the hardened material of the cement milk.

次に、前記注入モルタルitに要求される条件を考察す
ることで、この発明のうち第2の発明である注入モルタ
ルの組成について説明する。
Next, the composition of the injection mortar, which is the second aspect of the present invention, will be explained by considering the conditions required for the injection mortar IT.

地熱井、石油片、ガス井等の坑井Bが目標とする地熱流
体貯留層等の地層は通常1000m〜3000mの大深
度に存在する場合が多いのであるが、ここではio00
m程度を対象として説明する。従って、坑井B構築に用
いられる注入モルタル11には、 ■ モルタルポンプ等により1000m程度の長距離圧
送がなされても砂、水、セメント等の有害な材料分離が
発生しにくい といった条件が要求される。
Geothermal fluid reservoirs and other geological formations targeted by well B, such as geothermal wells, oil chips, and gas wells, are often located at deep depths of 1000 m to 3000 m, but here, io00
The explanation will be given with a target of about m. Therefore, the injection mortar 11 used in the construction of well B is required to meet the following conditions: ■ Even if the mortar is pumped over a long distance of about 1000 meters using a mortar pump, etc., harmful materials such as sand, water, and cement are unlikely to separate. Ru.

また、坑5の壁部は高温となるため、前記アニユラス部
8に注入、充填される注入モルタル11もこの高温に晒
され、アニユラス部8への注入時においてその温度が8
0℃もの高温になることが本発明者等の検討結果により
明らかになっている。
Furthermore, since the wall of the pit 5 is at a high temperature, the injection mortar 11 injected and filled into the annulus section 8 is also exposed to this high temperature, and when pouring into the annulus section 8, the temperature rises to 8.
The results of studies conducted by the present inventors have revealed that the temperature can be as high as 0°C.

特に、前記モルタルポンプ等の故障等により、一時的に
モルタル圧送を停止する必要が生じた場合、この注入モ
ルタル11には150℃〜200℃の高温、及び200
 kgf/c+n’もの高圧が作用することとなる。従
って、前記注入モルタル11には、このような高温、高
圧下においてもアニユラス部8への注入、充填作業が可
能となるような流動性が所定時間維持されることが要求
される。具体的には、 ■ アニユラス部8への注入、充填時、すなわちモルタ
ル温度が80℃の状態において、Pロート(第3図参照
)20からのモルタル流下時間が20秒以下という条件
を3時間程度保持できること ■ 150°C〜200℃、2 Q Okgf/ cm
”という高温高圧下において、シックニングタイム(塑
性粘度が1oopsに達するまでの時間)が90分以上
であること が要求される。H記■の条件は、土木学会コンクリート
標準示方書に規定されたプレパツクドコンクリート用注
入モルタルの流動性試験に則った条件であり、この試験
は、第3図に示すようなPロート20内にその上面が基
準線21まで至るようにモルタルを充填し、このPロー
ト20からモルタルが全部流出する時間をもってこのモ
ルタルの流動性を評価するものである。
In particular, when it becomes necessary to temporarily stop mortar pumping due to a failure of the mortar pump, etc., the injection mortar 11 is heated to a high temperature of 150°C to 200°C and a temperature of 200°C.
A high pressure of kgf/c+n' will be applied. Therefore, the injection mortar 11 is required to maintain fluidity for a predetermined period of time to enable injection and filling operations into the annulus portion 8 even under such high temperatures and pressures. Specifically, during injection and filling into the annulus portion 8, that is, when the mortar temperature is 80°C, the mortar flowing down from the P funnel (see Fig. 3) 20 is maintained for about 3 hours under the condition that the time is 20 seconds or less. What can be maintained ■ 150°C to 200°C, 2 Q Okgf/cm
”, the thickening time (the time it takes for the plastic viscosity to reach 1 oops) is required to be 90 minutes or more under high temperature and high pressure conditions. The conditions are in accordance with the fluidity test of poured mortar for pre-packed concrete, and this test is carried out by filling mortar into a P funnel 20 as shown in Fig. 3 so that its upper surface reaches the reference line 21, and The fluidity of the mortar is evaluated based on the time it takes for all of the mortar to flow out from the P funnel 20.

そして、当然の事ながら、この注入モルタル11は、 ■ その硬化体が永久構造物として十分な強度及び耐久
性を有すること が要求される。
As a matter of course, this injection mortar 11 is required to have (1) a cured product having sufficient strength and durability as a permanent structure;

一般に、モルタルは納骨材として砂を含むため、セメン
トペースト部分の粘度変化の影響を受は易く、従ってセ
メントミルクに比較してその流動性が変化しやすい、と
いった特性を有している。従って、通常のモルタルでは
、流動性の変化により前記■〜■の条件な満足すること
ができない。本発明者は、前記事情に鑑みて鋭意研究を
重ねた結果、前記■〜■を十分に満足しうる注入モルタ
ル11を実現するに至った。
Generally, since mortar contains sand as an aggregate, it is easily affected by changes in the viscosity of the cement paste portion, and therefore has the characteristic that its fluidity changes more easily than cement milk. Therefore, with ordinary mortar, the above conditions (1) to (4) cannot be satisfied due to changes in fluidity. As a result of extensive research in view of the above circumstances, the present inventors have realized a pouring mortar 11 that can fully satisfy the above-mentioned requirements (1) to (3).

この注入モルタル11は、前述の如く、地下高深度の高
温高圧下において注入作業中には流動性を維持し、注入
終了俊速やかに硬化して安定した強度と耐久性を持つよ
うに製造された油井セメントあるいは地熱井セメントと
、細骨材として砂と、そしてこれらを練り混ぜるための
水とから概略構成されるものである。また、この注入モ
ルタルlIには、流動性改善の目的として混和剤が添加
されている。そして、この注入モルタルIIには、その
凝結を所定時間にまで遅延させる目的で凝結遅延剤が、
あるいは砂、セメント等容構成材料の材料分離を低減さ
せる目的でI(P M C等からなる分離低減剤が必要
に応じて添加されている。
As mentioned above, this injection mortar 11 is manufactured to maintain fluidity during the injection operation under high temperature and high pressure deep underground, harden quickly after injection, and have stable strength and durability. It is generally composed of oil well cement or geothermal well cement, sand as fine aggregate, and water for mixing these. Further, an admixture is added to this injection mortar II for the purpose of improving fluidity. This injection mortar II contains a setting retarder for the purpose of delaying the setting for a predetermined time.
Alternatively, for the purpose of reducing material separation of constituent materials such as sand and cement, a separation reducing agent such as I(P MC ) is added as necessary.

前記混和剤としては、リグニンスルフォン酸塩系あるい
はナフタリンスルフォン酸塩系等からなるプレパツクド
コンクリート用混和剤からアルミニウム粉末を除去した
混和剤が好適に用いられる。
As the admixture, an admixture obtained by removing aluminum powder from a prepacked concrete admixture made of a lignin sulfonate-based or a naphthalene sulfonate-based admixture is preferably used.

すなわち、プレパツクドコンクリート用混和剤は、プレ
パツクドコンクリート用注入モルタルが粗骨材間の狭い
間隙内にも容、易に充填されるように、その流動性を改
善する目的でプレパツクドコンクリート用注入モルタル
中に混和されるのであるから、前記注入モルタル11の
流動性改善のための混和剤としても好適な混和剤である
。しかしながら、前記プレパツクドコンクリート用混和
剤には、膨張剤としてのアルミニウム粉末が所定量添加
されており、このアルミニウム粉末は、前述の如くモル
タル温度が高温となると速やかに膨張して悪影響を及ぼ
すので、注入モルタル11の混和剤としてプレパツクド
コンクリート用混和剤を使用するためには、アルミニウ
ム粉末を除去しておくことが望ましい。
In other words, admixtures for pre-packed concrete are used to improve the fluidity of pre-packed concrete pouring mortar so that it can be easily filled into narrow gaps between coarse aggregates. Since it is mixed into pouring mortar for concrete, it is also a suitable admixture for improving the fluidity of the pouring mortar 11. However, a predetermined amount of aluminum powder as an expansion agent is added to the prepacked concrete admixture, and as mentioned above, this aluminum powder expands rapidly when the mortar temperature becomes high, causing adverse effects. In order to use the prepacked concrete admixture as an admixture for the injection mortar 11, it is desirable to remove the aluminum powder.

この混和剤は、セメントに対してその重量比が約0.7
〜1.5%となるように添加されている。
This admixture has a weight ratio of approximately 0.7 to cement.
It is added so that the amount becomes ~1.5%.

すなわち、混和剤の添加量が約0.7%以下であると、
所定の流動性及び浸透性が得られず、また、添加量が約
1.5%以上であると、モルタルの材料分離が著しく増
大する傾向になる。
That is, when the amount of admixture added is about 0.7% or less,
If the desired fluidity and permeability cannot be obtained, and if the amount added is greater than about 1.5%, material separation of the mortar tends to increase significantly.

また、前記凝結遅延剤としては、ホウ酸塩系等からなる
凝結遅延剤が好適に用いられる。特に、ホウ酸塩系から
なる凝結遅延剤は、前記地熱井セメント等との相互作用
により、材料分離を低減させる作用も有することが本発
明者等の検討結果により明らかになっている。
Further, as the setting retarder, a setting retarder made of a borate or the like is preferably used. In particular, the results of studies conducted by the present inventors have revealed that a setting retarder made of a borate salt also has the effect of reducing material separation through interaction with the geothermal well cement and the like.

この凝結遅延剤は、セメントに対してその重量比が0.
5%〜3.0%、好ましくは2.0%〜3.0%の範囲
内となるように添加されている。
The setting retarder has a weight ratio of 0.0 to the cement.
It is added in an amount of 5% to 3.0%, preferably 2.0% to 3.0%.

すなわち、凝結遅延剤の添加量が0.5%以下であると
、凝結時間かの遅延時間が十分でないことで注入モルタ
ルIf注入時にこのモルタル11が凝結を開始してしま
う恐れがあり、また、添加量が3.0%以上であると、
凝結時間が極端に遅延されることで作業能率の悪化を招
く。
That is, if the amount of the setting retarder added is 0.5% or less, there is a risk that the mortar 11 will start setting when pouring the mortar If, due to insufficient delay time for setting. When the amount added is 3.0% or more,
The extremely delayed setting time leads to deterioration of work efficiency.

そして、前記分離低減剤としては、ヒドロキシプロピル
メチルセルロース(HPMC)等の分離低減剤が添加さ
れる。この分離低減剤の添加量は、施工条件等を勘案し
て、2,2%水溶液濃度の場合、30000 cps程
度の粘度を示す性能の場合、水に対する重量比で0.0
15〜0.03%程度添加される。
As the separation reducing agent, a separation reducing agent such as hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) is added. The amount of this separation reducing agent to be added is determined by considering the construction conditions, etc., and in the case of a 2.2% aqueous solution concentration and a performance showing a viscosity of about 30,000 cps, the amount of addition of this separation reducing agent is 0.0 in terms of weight ratio to water.
It is added in an amount of about 15 to 0.03%.

この場合、凝結遅延剤にホウ酸塩系からなる遅延剤を用
いた場合、この遅延剤が材料分離をも抑制する作用を有
しているので、極端な場合、前記分離低減剤を添加する
必要がなくなる。一方、凝結遅延剤は80℃もの高温下
においてその凝結時間を調整するために添加されるもの
であるから、坑井口元部等地層の温度が低い場合におい
ては、凝結遅延剤の添加により必要以上にモルタルl!
の凝結時間が遅延されるため、作業性の悪化を招く恐れ
がある。従って、このような施工条件下においては、ホ
ウ酸塩系からなる凝結遅延剤を少量しか添加しないかわ
りに、材料分離を抑制する分離低減剤を添加することに
なる。以上説明したように、凝結遅延剤及び分離低減剤
の添加及びこれらの添加量は施工条件等を勘案して決定
される。
In this case, if a borate-based retardant is used as the setting retarder, this retarder also has the effect of suppressing material separation, so in extreme cases, it may be necessary to add the separation reducing agent. disappears. On the other hand, since setting retarders are added to adjust the setting time at temperatures as high as 80°C, when the temperature of the formation is low, such as at the base of a wellhead, adding a setting retarder can cause the setting time to be lower than necessary. Mortar l!
As the setting time is delayed, there is a risk of deterioration of workability. Therefore, under such construction conditions, instead of adding only a small amount of a borate-based setting retarder, a separation reducing agent that suppresses material separation is added. As explained above, the addition of the setting retardant and the separation reducing agent and the amount of these additions are determined in consideration of the construction conditions and the like.

また、これ以外の周知の混和剤も、要求に応じて適宜添
加されれば良い。
In addition, other well-known admixtures may be added as required.

従って、以上のような配合の注入モルタル11によれば
、前記■〜■の条件、すなわち、モルタルポンプ等によ
る1 000m程度の長距離圧送においても有害な材料
分離が発生されず、高温高圧下においても前記アニユラ
ス部8への注入、充填が可能であり、かつ、硬化後に永
久構造物として十分な強度及び耐久性を持つ注入モルタ
ル!lが実現でき、以て前述の坑井構築方法に用いられ
て好適な注入モルタル1!が実現される。
Therefore, according to the injection mortar 11 having the above-mentioned composition, harmful material separation does not occur even under the conditions (1) to (3) above, that is, even when the mortar is pumped over a long distance of about 1,000 m using a mortar pump, etc., and even under high temperature and high pressure. An injection mortar that can be injected and filled into the annulus portion 8 and has sufficient strength and durability as a permanent structure after hardening! This injection mortar 1 is suitable for use in the well construction method described above. is realized.

「実施例」 以下、この発明のうち第2の発明である坑井構築方法に
用いられる注入モルタルを、実験例により更に詳細に説
明するが、この発明の坑井構築方法に用いられる注入モ
ルタルは、以下に示す実験例に限定されない。
"Example" Hereinafter, the injection mortar used in the method for constructing a well which is the second invention of the present invention will be explained in more detail using experimental examples. , but is not limited to the experimental examples shown below.

(実験例) 地熱井セメント、砂、水、混和剤、分離低減剤及び凝結
遅延剤からなる坑井構築方法に用いられる注入モルタル
1夏を作製して、その材料分離及び流動性の経時変化に
ついて試験を行った。注入モルタル11の配合は第2図
に示す通りである。
(Experiment example) An injection mortar used in a well construction method consisting of geothermal well cement, sand, water, admixtures, separation reducing agents, and setting retarders was prepared, and its material separation and changes in fluidity over time were investigated. We conducted a test. The composition of the injection mortar 11 is as shown in FIG.

なお、図中の略称は C:地熱井セメント(宇部興産(株)製)W:水  S
:砂  Ad;混和剤 A:リグニンスルフオン酸塩系混和剤 (商品名:イントリュージョンエイド、(株)コンケム
製) B:ナフタリンスルフォン酸塩系混和剤(商品名:GF
800、(株)日曹マスタービルダーズ製) ■■:分離低減剤(HPMC) (商品名:hi−メトローズ 90SH−300001
(株)信越化学源) Tニホウ酸塩系凝結遅延剤 (商品名: TR−18、(株)チルナイト製)であり
、混和剤の混入率はAd/C=1.0%、砂セメント比
はS/C=0.730〜1.115の範囲内であった。
The abbreviations in the diagram are C: Geothermal Well Cement (manufactured by Ube Industries, Ltd.) W: Water S
: Sand Ad; Admixture A: Lignosulfonate-based admixture (product name: Intrusion Aid, manufactured by Konchem Co., Ltd.) B: Naphthalene sulfonate-based admixture (product name: GF)
800, manufactured by Nisso Master Builders Co., Ltd.) ■■: Separation reducing agent (HPMC) (Product name: hi-Metrose 90SH-300001
(Shin-Etsu Kagaku Gen Co., Ltd.) T diborate-based setting retardant (trade name: TR-18, manufactured by Chill Night Co., Ltd.), and the admixture rate is Ad/C = 1.0%, sand-cement ratio. was within the range of S/C=0.730 to 1.115.

これらの構成材料をミキサー内で練り混ぜることで、注
入モルタル11を得た。
Injection mortar 11 was obtained by kneading these constituent materials in a mixer.

(1)  材料分離試験 注入モルタル11の20℃及び80℃における材料分離
の程度を、材料分離指数ISで評価した。
(1) Material separation test The degree of material separation of the injection mortar 11 at 20°C and 80°C was evaluated using the material separation index IS.

材料分離指数Isは、第4図に示すように、注入モルタ
ル11を塩ビ管(高さT=65c+n)22内にH=6
0cmの高さまで充填した後、塩ビ管21ごと水温20
℃及び80℃の水槽内で養生し、この後、高さh=lO
cm毎に切断して6個のコア23.23、・・・を得て
、これらコア23.23、・・・の単位容積重11 W
 sから(1)式に従って求めた。
The material separation index Is is as shown in FIG.
After filling to a height of 0 cm, the water temperature is 20 cm for each PVC pipe 21.
℃ and 80℃ in a water tank, after which the height h=lO
Six cores 23.23, . . . are obtained by cutting every cm, and the unit weight of these cores 23.23, . . is 11 W.
It was determined from s according to equation (1).

なお、Wiは下からi番目のコア23の単位容積重量で
あり、Wは次式で表される値である。
Note that Wi is the unit volume weight of the i-th core 23 from the bottom, and W is a value expressed by the following formula.

第5図に実験結果を示す。この実験結果において、材料
分離指数rSが2%程度であれば、モルタルポンプ等に
よる圧送が不可能になる程の材料分離が発生しないと考
えられる。第5図に示すように、混和剤Aが混和された
注入モルタル1!は材料分離が少なく、一方、混和剤B
が混和された<ニー注入モルタル11は、凝結遅延剤混
入率T / C=0.5%以上であれば材料分離が少な
く、いずれの場合でもモルタルポンプ等による圧送が不
可能となる程の材料分離が発生しないと考えられる。
Figure 5 shows the experimental results. In the results of this experiment, it is considered that if the material separation index rS is about 2%, material separation will not occur to the extent that pressure feeding by a mortar pump or the like becomes impossible. As shown in FIG. 5, injection mortar 1 mixed with admixture A! has less material separation, while admixture B
In the knee-injected mortar 11, if the setting retardant mixing ratio T/C is 0.5% or more, there will be little material separation, and in any case, the material will be so large that it will be impossible to pump it with a mortar pump, etc. It is assumed that no separation occurs.

また、遅延剤混入率T/C=0%の場合においても、分
離低減剤の混入率H/Wを適宜増加させることで、モル
タルの材料分離を抑制することが可能であることが理解
される。
Furthermore, it is understood that even when the retardant mixing ratio T/C=0%, it is possible to suppress material separation of the mortar by appropriately increasing the mixing ratio H/W of the separation reducing agent. .

(2)流動性の経時変化試験 第3図に示すようなPロート20により注入モルタル1
1の流動性を評価し、これの経時変化を測定した。実験
結果を第6図に示す。
(2) Fluidity change test over time The mortar 1 is injected using a P funnel 20 as shown in Figure 3.
The fluidity of No. 1 was evaluated and its change over time was measured. The experimental results are shown in Figure 6.

前述の如く、注入モルタル11に要求される流動性の条
件として、モルタル温度80℃においてPロート20か
らのモルタル流下時間が20秒以下という条件を3時間
程度保持できる、という条件(条件■)がある。第6図
に示すように、混和剤Bが混和された注入モルタル2は
、練り混ぜ後6時間経過しても、養生温度の如何に拘わ
らず前記条件を満足しうろことが理解できる。一方、混
和剤Aが混和された注入モルタル11は、凝結遅延剤の
混入率T/C=0.5%以上であれば、練り混ぜ後3時
間以上に亙って前記条件を満足することが理解できる。
As mentioned above, the fluidity condition required for the pouring mortar 11 is that the mortar flow time from the P funnel 20 is 20 seconds or less at a mortar temperature of 80° C. and can be maintained for about 3 hours (condition ①). be. As shown in FIG. 6, it can be seen that the injection mortar 2 mixed with the admixture B still satisfies the above conditions even after 6 hours have passed after mixing, regardless of the curing temperature. On the other hand, the injection mortar 11 mixed with the admixture A can satisfy the above conditions for 3 hours or more after mixing if the mixing rate of the setting retarder T/C is 0.5% or more. It can be understood.

以上、(1)及び(2)の実験結果から、混和剤A1B
のいずれが混合されていても、遅延剤の混入率T/C=
0.5%以上であれば、深度1000m程度の坑井Bに
おける注入作業に要求される施工性を十分満足しうる注
入モルタル11を実現することができる。
From the experimental results of (1) and (2) above, the admixture A1B
No matter which one is mixed, the mixing rate of retarder T/C=
If it is 0.5% or more, it is possible to realize the injection mortar 11 that can sufficiently satisfy the workability required for injection work in the well B at a depth of about 1000 m.

(3) シックニングタイム試験 第7図は、注入モルタル11のシックニングタイム(塑
性粘度が100psに至るまでの時間)を測定した結果
を示す図である。この時、注入モルタル11の初期温度
は20℃、初期圧力は100kgf/am”、図中の試
験温度は試験開始1時間後の温度であり、この時の圧力
は200 kgf/ am”であった。シックニングタ
イムは、モルタルポンプ等による注入モルタル11圧送
可能時間と考えられるので、第7図に示すように、凝結
遅延剤の混入率T/C=2.0%の注入モルタル11で
あれば、施工中のトラブル時の対応が十分可能であると
考えられる。
(3) Thickening Time Test FIG. 7 is a diagram showing the results of measuring the thickening time (time until the plastic viscosity reaches 100 ps) of the injection mortar 11. At this time, the initial temperature of the injection mortar 11 was 20°C, the initial pressure was 100 kgf/am'', the test temperature in the figure was the temperature 1 hour after the start of the test, and the pressure at this time was 200 kgf/am''. . The thickening time is considered to be the time during which the injection mortar 11 can be pumped by a mortar pump or the like, so as shown in FIG. It is considered that it is possible to deal with problems during construction.

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、地盤中
に坑井を構築する際に、コンダクタ−パイプと坑壁部と
の間の間隙を充填する充填材として注入モルタルを使用
したので、以下に挙げるような優れた効果を奏すること
ができる。
"Effects of the Invention" As explained in detail above, according to the present invention, when constructing a well in the ground, injected mortar is used as a filler to fill the gap between the conductor pipe and the pit wall. By using this, the following excellent effects can be achieved.

■ 注入モルタルには細骨材として砂が混和されている
ので、前記間隙への注入モルタル注入の際に坑の壁部に
亀裂が存在してら、前記砂粒子がこの亀裂に侵入するこ
とで、この亀裂が目潰しされた状態となる。従って、従
来の如く、前記充填材が亀裂内に侵入して、自身の自重
により更に亀裂の間隔を拡大させるようなことが殆どな
くなるので、前記充填材の地盤への逸走が殆ど発生され
なくなる。これにより、注入モルタルを所定の高さにま
で容易に上昇させることが可能となると共に、充填材の
逸走による充填材再注入を行う必要がなくなる。
■ Since sand is mixed in the injection mortar as a fine aggregate, if there are cracks in the wall of the pit when the injection mortar is injected into the gaps, the sand particles will enter into the cracks. This crack is now closed. Therefore, unlike in the past, the filling material hardly ever penetrates into the cracks and further widens the gap between the cracks due to its own weight, so that the filling material hardly escapes into the ground. This makes it possible to easily raise the poured mortar to a predetermined height, and eliminates the need to re-inject the filler due to escape of the filler.

■ 前述の如く、注入モルタルの逸走が皆無に近くなる
ので、周辺地盤の水質汚染を心配する必要がなくなる。
■ As mentioned above, there is almost no escape of poured mortar, so there is no need to worry about water pollution in the surrounding ground.

■ 注入モルタルに脱水が生じても、その硬化体が密実
な組成をしているので、前記従来の如く地熱流体貯留層
からの噴気が殆ど皆無となる。
(2) Even if dehydration occurs in the poured mortar, since the hardened mortar has a dense composition, there will be almost no fumes from the geothermal fluid reservoir as in the conventional method.

また、この発明の注入モルタルには、リグニンスルフォ
ン酸塩系あるいはナフタリンスルフォン酸塩系等からな
るプレパツクドコンクリート用混和剤からアルミニウム
粉末を除去した混和剤と、ポウ酸塩系等からなる凝結遅
延剤及び/またはヒドロキシプロピルメチルセルロース
(HP M C)等からなる分離低減剤とが添加されて
いることから、モルタルポンプ等によるl O00m程
度の長距離圧送においても有害な材料分離が発生されな
いと共に、高温高圧下においても前記間隙内への注入、
充填が可能であり、かつ、硬化後に永久構造物として十
分な強度及び耐久性を持つ注入モルタルが実現できる。
In addition, the injection mortar of the present invention includes an admixture obtained by removing aluminum powder from a prepackaged concrete admixture made of a lignin sulfonate-based or a naphthalene sulfonate-based admixture, and a setting retardant admixture made of a porate-based admixture. Because the material is added with a separation reducing agent such as hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), harmful material separation does not occur even during long-distance pumping using a mortar pump, etc. Injection into the gap even under high pressure,
A pouring mortar that can be filled and has sufficient strength and durability as a permanent structure after hardening can be realized.

よって、前記坑井構築方法に用いられて好適な注入モル
タルを実現することができる。
Therefore, it is possible to realize a suitable injection mortar for use in the well construction method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明のうち第1の発明の一例である坑井構
築方法を説明するための工程図、第2図はこの発明のう
ち第2の発明の注入モルタルの配合の一例を示す図、第
3図は同注入モルタルの流動性を測途するPロートを示
す断面図、第4図は注入モルタルの材料分離試験に用い
られるコアの概観を示す断面図、第5図は材料分離指数
と凝結遅延剤、分離低減剤の混入率との関係を示す図、
第6図は流動性の経時変化を示す図、第7図はシックニ
ングタイムと分離低減剤の混入率及び試験温度との関係
を示す図である。 B・・・・・・坑井 3・・・・・・掘削装置、4・・・・・・地盤、5・・
・・・・坑、7・・・・・・コンダクタ−パイプ、8・
・・・・・アニユラス部(間隙)、11・・・・・・注
入モルタル(充填材)。
Fig. 1 is a process diagram for explaining a well construction method which is an example of the first invention of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing an example of the composition of the injection mortar of the second invention of the present invention. , Figure 3 is a cross-sectional view showing the P funnel used to measure the fluidity of the poured mortar, Figure 4 is a cross-sectional view showing the general appearance of the core used in the material separation test of the poured mortar, and Figure 5 is the material separation index. A diagram showing the relationship between the mixing rate of setting retardant and separation reducing agent,
FIG. 6 is a diagram showing the change in fluidity over time, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the thickening time, the mixing rate of the separation reducing agent, and the test temperature. B...Well 3...Drilling equipment, 4...Ground, 5...
... Pit, 7... Conductor pipe, 8.
... Annulus part (gap), 11 ... Injection mortar (filling material).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)掘削装置によって地盤の深さ方向に延在する坑を
所定深度まで掘削した後、前記掘削装置を引き抜いてか
らこの坑内にコンダクターパイプを挿入すると共に、こ
のコンダクターパイプと前記坑壁との間の間隙内にその
下方から上方に向って充填材を注入して、この間隙内を
充填材で充填することで前記地盤中に坑井を構築する方
法であって、前記充填材に注入モルタルを使用したこと
を特徴とする坑井構築方法。
(1) After excavating a pit extending in the depth direction of the ground to a predetermined depth using a drilling rig, the drilling rig is pulled out and a conductor pipe is inserted into the pit, and the conductor pipe and the pit wall are connected to each other. A method of constructing a well in the ground by injecting filler into the gap from below to above, and filling the gap with the filler, the method includes injecting mortar into the filler. A well construction method characterized by using.
(2)掘削装置によって地盤の深さ方向に延在する坑を
所定深度まで掘削した後、前記掘削装置を引き抜いてか
らこの坑内にコンダクターパイプを挿入すると共に、こ
のコンダクターパイプと前記坑壁との間の間隙内にその
下方から上方に向って充填材を注入して、この間隙内を
充填材で充填することで前記地盤中に坑井を構築する坑
井構築方法に用いられる注入モルタルであって、この注
入モルタルには、リグニンスルフォン酸塩系あるいはナ
フタリンスルフォン酸塩系等からなるプレパックドコン
クリート用混和剤からアルミニウム粉末を除去した混和
剤と、ホウ酸塩系等からなる凝結遅延剤及び/またはヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース等からなる分離低減
剤とが添加されていることを特徴とする坑井構築方法に
用いられる注入モルタル。
(2) After excavating a pit extending in the depth direction of the ground to a predetermined depth using a drilling rig, the drilling rig is pulled out and a conductor pipe is inserted into the pit, and the conductor pipe and the pit wall are connected to each other. An injection mortar used in a well construction method in which a well is constructed in the ground by injecting a filler into the gap from below to above and filling the gap with the filler. This injection mortar contains an admixture obtained by removing aluminum powder from a prepacked concrete admixture such as a lignin sulfonate-based or naphthalene sulfonate-based admixture, and a setting retarder and/or a borate-based admixture. An injection mortar used in a well construction method, characterized in that a separation reducing agent such as hydroxypropyl methylcellulose or the like is added thereto.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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