Комбинированная крепь шахтного ствола Советский патент 1987 года по МПК E21D5/10 

лонну, состоящую из тюбинговых колец 2, 4, 6. С внешней стороны колец 2 расположен бетонный слой 3 и размещенный под телескопическим соединением узел 5 податливости. Он выполнен из охватывающего слой 7 податливого материала кольцевого элемента в виде обоймы 8 с верхней конической частью. Обойма 8 размещена с возможностью герметичного примыкания к элмен- там колонны. Между кольцами 4 и б размещен уплотнительный элемент 10, в зоне которого размещены клапаны 17 предель1

Изобретение относится к строительству шахтных стволов в сложных гидрогеологических условиях с применением способа замораживания горных пород.

Целью изобретения является обеспечение надежности работы крепи в условиях переслаивания водоносных с водоупорными породами, а также обеспечение работоспособности узла податливости после тампонажных работ.

На чертеже изображена комбинированная крепь шахтного ствола.

Комбинированная крепь шахтного ствола составляет собой телескопическую тюбинговую колонну, размещенную в выработке 1 и включающую тюбинговые кольца 21 (тюбинги), бетон 3 с внешней стороны тюбингов 2, верхнее кольцо 4 (тюбинги) вертикального узла 5 подталивости, нижнее кольцо 6 (тюбинги) узла 5 податливости, слой 7 податливого материала, заключенного в сталебетонную обойму 8 (кольцевой элемент), опирающуюся на тюбинговые кольца 2 и 4. Для равномерной передачи давления от тюбингов 4 на слой 7 податливого материала предусмотрен бетонный буфер 9. Между тюбинговыми кольцами 4 и 6 помещается резиновый уплотнитель 10, опирающийся на выступ 11 тюбинга 6. Конусообразная форма бетонного буфера 9 с заострением в верхней части позволяет при осадке тюбингов 4 увеличивать плотность гидроизоляции стыка тюбингов 4 и 6, преграждая доступ гидростатичоского давления к слою уплотнителя 10. Существенной преградой гидростатическому давлению является сталебетонная обойма 8, особенно как водопреграда, в период оттаивания ледопородного ограждения и при тампонаже, когда цементный раствор с талой водой под давлением насыщает слой 7 податливого материала, уменьшая его податливость.

Предлагаемая комбинированная крепь с узлом податливости работает следующим образом.

ного давления. Кольца 6 выполнены с выступами 11. Через пробуренные скважины тампонируют оттаявщий слой горных пород Тампонаж выполняется вокруг слоя 7. В процессе водопонижения кольцо 4 скользит по выступу 11 вдоль обоймы 8 и выдавливает материал слоя 7. Разгерметизация крепи предотвращается клапаном 17, что позволяет выполнять стенки обоймы 8 из материала, хорощо работающего на сжатие, но обладающего малой прочностью на растяжение. 1 ил.

После оттаивания на глубину до 1 м внутренней зоны 12 ледопородного ограждения 13, сформированного с помощью замораживающих колонок 14 в массиве горных пород 15, вывинчивают из тюбингов 2 пробки 16,

бурят скважины (не показаны) через бетонный слой 3, через которые тампонируют оттаявший слой 12 горных пород под давлением 2-8 МПа. Пробки 16 в тюбингах 2 вывинчивают таким образом, чтобы тампоQ наж выполнялся за пределами обоймы 8 вокруг податли-вого материала 7. После отверждения тампонажного раствора оттаивают оставшуюся часть ледопородного ограждения 13 и осуществляют ликвидационный тампонаж (за пределами обоймы 8).

5 При осадке пород 15 в процессе водопонижения тюбинг 4 скользит по выступу 11 тюбинга б вдоль обоймы 8, раздавливая материал 7, одновременно сжимая воздух, находящийся внутри обоймы 8. При этом герметичность примыканий обоймы 8 к тюбингам 2 и 4, ослабленная в период тампонажа при температуре около 0°С ввиду малых давлений, в дальнейшем при повыщении температуры увеличивается с ростом давлений В этих условиях возрастает роль клапана

5 17 предельного давления. Если сжатому воздуху, находящемуся в обойме 8, не дать выход, то под влиянием больщих вертикаь- ных нагрузок он может разгерметизировать крепь. Для устранения этого крепь в зоне уплотнительного элемента 10 снабжена кла0 паном 17 предельного давления, помещенного на трубке 18. Клапан 17 предельного давления рассчитан таким образом, чтобы в стенках обоймы 8 образовывались только напряжения сжатия, т.е. внутренние давления в обойме 8 должны быть меньше

5 внешних давлений на него. Это позволяет стенки обоймы 8 выполнять из материала, хорошо работающего на сжатие, но обладающего малой прочностью на растяжение, например из бетона, чугуна и т.п. Q Размещением узла податливости в зоне, почвы 19 пласта водоупорных пород на контакте с водоносными породами 20 создаются для узла максимально благоприятные условия работы с защитой его от обводнения.

Формула изобретения

Комбинированная крепь шахтного ствола, содержащая телескопическую тюбинговую колонну с уплотнительным элементом, внещ- ний бетонный слой и размещенный под те- лскопическим соединением узел подтали- вости, включающий слой податливого материала и охватывающий его кольцевой элемент, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения надежности работы крепи в условиях переслаивания водоносных с водоупорными породами, а также обеспечение работоспособности узла подталивости после там- понажных работ, кольцевой элемент выполнен в виде обоймы с верхней конической частью и размещен с возможностью герметичного примыкания к элементам телескопической тюбинговой колонны, причем узел

податливости снабжен клапанами предельного давления, размещенными в зоне уплот- нительного элемента.

Изобретение относится к строительству шахтных стволов в сложных гидрогеологических условиях с применением способа замораживания горных пород. Целью является обеспечение надежности работы крепи в условиях переслаивания водоносных с водоупорными породами, а также обеспечение работоспособности узла 5 податливости после тампонажных работ. Крепь включает телескопическую тюбинговую ко и (Л со ГС 00 го ю