Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть 2. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ШАХТ

ТАМПОНИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ИЗ ЗАБОЯ СТВОЛА

 

 

При тампонировании пород из забоя ствола устраивают так называемые тампонажные подушки (перемычки) или же оставляют водонепроницаемые породные целики. Тампонажные подушки (породные целики) необходимы для изоляции забоя выработки от проникновения подземных вод и выхода тампонажного раствора в процессе его нагнетания в породы. Поэтому размеры тампонажных подушек определяют, исходя из гидростатического давления воды и давления нагнетания тампонажного раствора.

Тампонажные подушки выполняют сферическими ( 9.17, ,а) или плоскими ( 9.17, б). Боковые грани подушек составляют некоторый угол а с вертикалью. Благодаря этому давление, воспринимаемое подушкой от тампонажного раствора, в основном передается горной породе. Если ствол проходят по неустойчивым породам и невозможно основную нагрузку на тампонажную подушку передать породному массиву, то применяют конструкции тампонажных подушек, опирающихся на крепь ствола ( 9.17, в, г). Сферическая подушка выдерживает большее давление, чем плоская, при одной и той же толщине, но технология ее возведения несколько сложнее.

Расчет параметров тампонажных подушек сводят к определению их толщины и угла наклона боковой поверхности подушки а к вертикали.

Технология возведения тампонажных подушек зависит от притока воды в ствол. При этом возможны три случая: вода в забое отсутствует; в забой поступает незначительное количество воды, которое, можно откачать с помощью насоса; в забой ствола поступает значительное количество воды.

В первом случае после выемки породы на высоту тампонажной подушки согласно схеме расположения тампонажных скважин устанавливают раму-шаблон с кондукторами. После этого приступают к укладке бетона. Бетонирование тампонажной подушки осуществляют по обычной технологии.

При незначительных притоках воды в забой ствола принимают меры по ее откачке в процессе укладки и твердения бетона. С этой целью в центре забоя ствола устанавливают перфорированный ящик 3 высотой 0,5—1 м ( 9.19). В ящик опускают дренажную трубу 2, через которую с помощью всасывающего трубопровода насоса / непрерывно откачивают воду. Для свободного доступа воды к перфорированному ящику в забое ствола укладывают фильтрационный слой 4 толщиной 0,5-1 м в зависимости от притока воды в ствол. Материалом для фильтрационного слоя служит гравий или щебень. Его покрывают двумя-тремя слоями рубероида 5, поверх которого укладывают слой раствора толщиной 100—150 мм. Затем согласно схеме расположения тампонажных скважин устанавливают направляющие трубы-кондукторы и приступают к укладке бетона в тампонажную подушку. После затвердевания материала тампонажной подушки до требуемой прочности цементируют фильтрационный слой.

 

 

При значительных водопритоках, когда средства водоотлива не обеспечивают откачку всей поступающей в ствол воды, тампонажную подушку возводят методом подводного бетонирования.

Число и расположение тампонажных скважин зависят от условий залегания горных пород, степени трещиноватости, назначения и размеров выработки, свойств тампонажного раствора, применяемого оборудования, радиуса распространения раствора. Их выбирают с таким расчетом, чтобы тампонажные скважины при минимальной длине пересекали возможно большее число трещин. При этом следует стремиться к тому, чтобы скважины пересекали трещины под углом, близким к прямому.

В зависимости от типа и свойств пересекаемых горных пород тампонажные скважины в забое ствола располагают перпендикулярно к забою ( 9.20, а), наклонно относительно оси ствола ( 9.20, б), наклонно в радиальном и тангенциальном направлениях ( 9.20, в). В последних двух схемах тампонажным скважинам придают зенитный наклон с таким расчетом, чтобы их основания выходили за пределы контура ствола на расстояние примерно 1,5 м. Первые две схемы применяют, когда ствол пересекает породы с равномерной горизонтальной или слабонаклонной трещиноватостью. При крутых и вертикальных трещинах тампонажные скважины, как правило, располагают по третьей схеме (см.  9.20, в). При этом тангенциальный угол принимают равным 110—135°. Во всех схемах устья скважин располагают по окружности с отходом от контура ствола на 0,5—1 м по условиям удобства размещения бурильных машин.

Глубина тампонажных скважин зависит от характера и степени трещиноватости горных пород, мощности водоносного горизонта и применяемого бурового оборудования и изменяется от 10 до 50 м, а в ряде случаев — до 150 м.

Диаметр тампонажных скважин устанавливают в зависимости от глубины бурения, бурового оборудования и принимают, как правило, в пределах 40-100 мм. Для увеличения скорости и снижения стоимости бурения следует стремиться к назначению малых диаметров скважин. Кроме того, при малых диаметрах тампонажных скважин скорость движения в них нагнетаемого раствора повышается, что снижает возможность осаждения твердой фазы цементного раствора в скважине.

Тампонажные скважины бурят из забоев вертикальных стволов последовательно с нагнетанием в них тампонажного раствора в соответствии с принятыми технологическими схемами тампонирования. В зависимости от физико-механических свойств горных пород, объема буровых работ и сроков их выполнения, а также от диаметров стволов и возможности размещения в них бурового оборудования бурят одновременно 2—4 противолежащие скважины, соответственно двумя-четырьмя буровыми установками.

При наличии напорных водоносных горизонтов тампонажные скважины бурят через кондукторы, оборудованные запорными кранами или задвижками, пропускающими буровой инструмент, шлюзовыми камерами над ними, с отводным патрубком и краном или задвижкой для отвода воды и вращающимися сальниками.

До начала бурения тампонажных скважин проводят инструментальную разбивку в забое их устьев в соответствии с проектом тампонажных работ.

По окончании бурения комплекта тампонажных скважин на заданную глубину, их промывки и определения удельного водопоглощения приступают к нагнетанию тампонажного раствора по зажимной или полуциркуляционной схеме с помощью насосов, которые располагают на поверхности земли, когда необходимы высокие давления нагнетания, а при давлениях нагнетания до 5—6 МПа — в забое ствола или на подвесном полке. В обоих случаях раствор приготавливают на поверхности земли.

При установке насосов на поверхности они подают тампонажный раствор в скважины по трубопроводам высокого давления, проложенным в стволе. При установке насосов в забое ствола ( 9.21) тампонажный раствор, приготовленный на поверхности, доставляют в ствол или бадьями, или по трубопроводу в емкость, установленную в стволе, откуда его насосами нагнетают в скважины.

При тонкой трещиноватости водоносных горных пород тампонажный раствор в скважины необходимо нагнетать непрерывно при проектном давлении от начала и до конца. При крупной трещиноватости, а также при наличии карстов применяют периодическое нагнетание с постепенным повышением давления и понижением консистенции тампонажного раствора.

После выполнения тампонажных работ и затвердевания тампонаж-ного раствора до необходимой прочности проводят разработку тампонажных подушек или породных целиков. Проходку ствола по затампо-нированным породам осуществляют так же, как в обычных горно-геологических условиях с соблюдением некоторых предосторожностей.

Слабые затампонированные породы с коэффициентом крепости /< 3 вынимают с помощью пневмоломов и отбойных молотков, с коэффициентом крепости / > 3 — с помощью буровзрывных работ с ограниченным применением взрывчатых веществ. Во избежание образования вторичной трещиноватости в окружающих породах и значительного увеличения фильтрации через них воды затампонированные породы вынимают короткими заходками высотой 1,5—2 м. При этом в каждом цикле бурят несколько опережающих скважин глубиной, превышающей на 2-3 м глубину нормальных шпуров. При значительных притоках воды в опережающие скважины проходку ствола приостанавливают и выполняют повторное тампонирование водоносных горных пород.

На тампонирование горных пород из забоя ствола затрачивают 35— 50% общего времени, необходимого для проходки ствола по водоносным породам, при этом на возведение, твердение и разборку тампонажной подушки затрачивают 7-15 сут, что составляет 30-40% всего времени тампонирования.

 

К содержанию книги: ГОРНОЕ ДЕЛО: Шахтное и подземное строительство

 

 Смотрите также:

 

Строительные машины    Оборудование для производства железобетонных изделий    Строительные машины   Краны для строительства мостов   Монтаж трубопроводов   Грузовые автомобили    Строительные машины и их эксплуатация