RU1770573C - Способ гидроизол ции крепи шахтного ствола - Google Patents

Abstract

Использование: в шахтном строительстве . Сущность способа гидроизол ции крепи шахтного ствола, он включает сооружение ствола под защитой ледопородного ограждени , оттаивание пород на контакте с крепью, вымывание водой отта вшего сло  и нагнетание вместо вымытого сло  тампо- нажного раствора, причем увеличивают энтальпию воды, примен емой дл  вымывани , дл  получени  равномерной по периметру ствола толщины оттаивающего сло  Высоту вымываемого сло  грунта определ ют по зависимости, предложенной авторами. На уровне стыков слоев пород предложено устанавливать горизонтальный слой теплоизол ции, что позвол ет управл ть высотой отта вшего сло . 3 ил

Description

Изобретение относитс  к шахтному и подземному строительству и касаетс  гидроизол ции горных выработок, пройденных под защитой ледопородного ограждени .

Известен способ креплени  шахтных стволов в искусственно замороженных породах по а. с. 1481411, Е 21 D5/00, включающий установку бетонной крепи с образованием технологических стыков, нагрев замороженной породы до плавлени  льда, нагнетание в закрепное пространство тампонажного раствора, причем оттаивание замороженных пород производ т нагнетаемым тампонажным раствором, содержащим соли сол ной кислоты.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что он не обеспечивает равномерность толщины отта вшего сло  по периметру ствола, что ведет к образованию перекосов в крепи и малоэффективности гидроизол ции.

Наиболее близким к за вл емому, прин тым за прототип,  вл етс  способ гидроизол ции шахтной крепи по а. с. 1372048, Е 21 D 1/12, включающий подачу в ствол, сооруженный под защитой ледопородного ограждени , теплоносител  дл  оттаивани  ограждени , бурение р дов горизонтальных скважин через крепь и нагнетание в них тампонажного раствора, причем отта вший за крепью грунт вымывают водой, подаваемой под давлением, образу  за крепью замкнутую кольцевую полость, в которую нагнетают -,ьмгонажный раствор

Недостатком этого способа  вл етс  то, что он не обеспечивает равномерность толщины отта вшего сло  по периметру ствола, а также не обеспечивает защиту замораживающих колонок так как предусматривает образование произвольно большой высоты вымываемой кольцевой замкнутой полости Это может привести к разрыву замораживающих колонок, заполнению вымытой полости экологически опасным теплоносителем с дальнейшим увеличением неравномерно VI

О

ел

|

OJ

-

сти толщины отта вшего сло  и снижением эффективности гидроизол ции.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности гидроизол ции и обеспечение сохранности крепи в сложных гидрогеологических услови х.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе гидроизол ции крепи шахтного ствола, сооруженного под защитой ледопо- родного ограждени , включающем подачу теплоносител  в замораживающие колонки, бурение р дов горизонтальных скважин в направлении сверху вниз, вымывание водой заходками отта вшего за крепью грунта с образованием замкнутой кольцевой полости и нагнетание в нее тампонажного раствора , при вымывании грунта регистрируют толщину отта вшего сло  путем увеличени  энтальпии воды до образовани  по периметру ствола равномерного отта вшего сло , при этом высоту заходки этого сло  выбирают, исход  из зависимости:

hb

a-3-0+«X2A(t.e)(f)(1+a).

(1-)(1-m)P x Alm-J -rk)(A+aP)in,n

her

-.1;

где А - коэффициент оттаивани  грунта за- крепного массива,

а- коэффициент относительного уплотнени  мерзлого грунта при оттаивании, м2/н;

hor - высота отта вшего сло  ледопо- родного ограждени , м,

Aim - предельный относительный прогиб замораживающих колонок,

Ј- коэффициент условий защемлени  ледопородного ограждени  в пределах зоны вымывани ,

m - коэффициент упрочнени  мерзлого грунта,

Р - величина горного давлени  на глубине заходки, н/м2,

a, b - соответственно внутренний и наружный радиусы ледопородного ограждени  после вымывани  отта вшего за крепью грунта,

A(t, в) - модуль деформации мерзлого грунта на глубине заходки, н/м ,

гк - наружный радиус крепи шахтного ствола, м.

Дл  управлени  высотой оттаивающего сло  ледопородного ограждени  и снижени  расхода энергии, на уровне стыков слоев пород перед подачей теплоносител  устанавливают горизонтальный слой теплоизол ции ,

Предлагаемое изобретение по сн етс  чертежами, где на фиг. 1 показана фаза вымывани  отта вшего за крепью грунта, а также тампонажа крепи (в плане); на фиг.

2- то же, разрез А-А (фиг. 1); на фиг. 3 фаза установки сло  теплоизол ции на уровне

стыка слоев пород.

Способ осуществл ют следующим образом .

В массиве слабых горных пород, представленных переслаиванием песка 1 и гли- ны 2, формируют с помощью кольцеобразно расположенных замораживающих колонок

3ледопородное ограждение 4 (фиг. 1, 2), проход т шахтный ствол 5, устанавливают крепь 6 ствола 5. Дл  гидроизол ции крепи

6 оттаивают слой 7 ледопородного ограждени  4, примыкающий к крепи, на толщину

Аот а - гк,

где а - наружный радиус отта вшего сло  ледопородного ограждени ,

гк - наружный радиус крепи.

Оттаивание осуществл ют подачей теплоносител  в колонки 3 и подачей теплого воздуха в ствол 5. Поскольку массив горных пород представлен переслаиванием пород

1,2, имеющих различную теплопроводность , оттаивание в радиальном направлении в сло х 1 и 2 идет с различной интенсивностью. Различна интенсивность оттаивани  пород также по периметоу ствола вследствие различной исходной температуры мерзлых пород по периметру ствола, различной теплопроводности и т.п. После достижени  толщиной отта вшего сло  заданной величины Лот, измер ют высоту отта вшего на такую величину сло  h от и по зависимости (1) определ ют максимальную безопасную высоту заходки вымывани  hB, одновременно прекраща  оттаивание на этом горизонте. Затем бур т через крепь 6

горизонтальные скважины 8 на глубину зоны оттаивани , Подачей воды 9 по скважинам 8 вымывают за крепью отта вший грунт на высоту hB, образу  замкнутую кольцевую полость 10 одинаковой толщины Дот по периметру ствола. Дл  этого в часть горизон- тальных скважин 8 подают воду с повышенной энтальпией, например теплую подземную воду с больших глубин с температурой + 30°С, совмеща  вымывание с оттаиванием тех зон, которые отта ли по каким-либо причинам на меньшую толщину. Вымытый грунт самопроизвольно вытекает в зону выработки через пробки 11, предварительно вывинченные из крепи 6 в нижней

части зоны вымывани  10. В образованную полость нагнетают под давлением, например до 1 МПа, тампонажный раствор 12 (фиг. 1), образу  кольцевую зону гидроизол ции .

Дл  управлени  высотой Н0т оттаивающего сло  ледопородного ограждени  4 и снижени  расхода энергии при оттаивании пород с помощью подачи в ствол гор чего воздуха на уровне стыков слоев пород 1 и 2 (фиг. 3) перед подачей теплоносител  (например , гор чего воздуха) устанавливают горизонтальный слой теплоизол ции, теплоизолиру  глинистые породы 2 от песчаных 1. Дл  этого тампонажный комплекс (фиг. 3), состо щий из бункера дл  цемента 13, дозатора 14, трубопроводов 15, шахтного полка 16, снабжают горизонтальным слоем теплоизол ции 17, уложенным на настиле 18. Слой 17 укладывают в уровне контакта 19 пород 1 и 2. По мере подъема или опускани  полка 16 слой 17 можно перемещать на новую глубину по стволу 5 или же фиксировать на уровне контакта 19 с помощью кронштейнов, укрепл емых на крепи 8 (на фиг. 3 не показано).

Таким образом, использование предлагаемого способа позвол ет в сложных гидрогеологических услови х, на большой глубине, в переслаивании пород и др. получать равномерный слой оттаивани , вымывани  и тампонажа по периметру ствола в породах с различными теплофизическими свойствами и, тем самым, предохранить ствол от перекосов и неравномерных нагрузок . Способ позвол ет также сохран ть герметичность замораживающих колонок с экологически опасной жидкостью в период оттаивани  и гидроизол ции крепи, обеспечива  экологическую чистоту работ. Кроме того, способ позвол ет снизить расход энергии, используемой дл  оттаивани  и гидроизол ции крепи.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ гидроизол ции крепи шахтного ствола, включающий подачу теплоносител  в замораживающие колонки, бурение р дов горизонтальных скважин в направлении сверху вниз, вымывание водой заходками

   0

   5

   отта вшего за крепью грунта с образованием замкнутой кольцевой полости и нагнетание в нее тампонажного раствора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности гидроизол ции и обеспечени  сохранности крепи в сложных гидрогеологических услови х, при вымывании грунта регистрируют толщину отта вшего сло  путем увеличени  энтальпии воды до образовани  по периметру ствола равномерного отта вшего сло , при этом высоту заходки этого сло  выбирают, исход  из зависимости

   (l+m)/2A(t.)() -m-1(1+a)m

   х Aim

   hci

   где А - коэффициент оттаивани  грунта за- крепного массива;

   а - коэффициент относительного уплотнени  мерзлого грунта при оттаивании, м2/н;

   h0T - высота отта вшего сло  ледопородного ограждени , м;

   Ли™ предельный относительный прогиб замораживающих колонок;

   Ј - коэффициент условий защемлени  ледопородного ограждени  в.пределах зоны вымывани ;

   m - коэффициент упрочнени  мерзлого грунта;

   Р - величина горного давлени  на глубине заходки, н/м ;

   a, b - соответственно внутренний и наружный радиусы ледопородного ограждени  после вымывани  отта вшего за крепью грунта, м;

   A(t, в) - модуль деформации мерзлого грунта на глубине заходки, н/м2;

   гк - наружный радиус крепи шахтного ствола, м.

   45

   Фиг, {

   Фиг, Ј

   и-Я