Способ проходки шахтного ствола Советский патент 1989 года по МПК E21D1/12 

Изобретение относится к строительству шахт и других подземных сооружений с применением искусственного замораживания горных пород и может быть использовано преимущественно при сооружении вертикальных стволов.

Целью изобретения является предотвращение прорыва в ствол воды

путем повышения надежности гидроизоляции ствола.

На фиг.1 представлена фаза бурения замораживающих акважин вокруг контура ствола шахты, план; на фиг.2 разрез А-А на фиг. на фиг.З - фаза нагнетания тампонажного раствора; на фиг.4 - фаза посадки замораживаю

3150

щей колонки в скважину на фиг.5 - фаза промывки трещин от глинистого заполнителя; на фиг.6 - фаза проходки ствола и возведения крепи.

Способ проходки ствола осуществляют следуюЕ1Им образом.

Бурят скважины 1 по замкнутому контуру вокруг будущего шахтного ствола 2. Каждая скважина 1 пересе- кает, например, водоносные горизонты (пласты песков) 3 и 4, водоупор 5 и трещинованый массив 6, в котором заложены приствольные выработки 7.

Затем приступают к закачке в сква жину тампонажного раствора, характеризующегося минимальным пучением в процессе замораживания.

Перед монтажем замораживающих колонок в почве нижнего водоносного горизонта на участке h заполнения тампонажным раствором для заложения тампонажного моста 9, стенки каждой пробуренной скважины 1 очищают от глинистой корки последовательно. Для этого при Бращаюшемся буровом ставе 10, на нижнем конце которого имеется буровая коронка 11, несколько раз производят спуск-подъем его в пределах устанавливаемого моста 9. После очистки стенок скважины 1 от глинистой корки от промывочного раствора 12 опускают буровой став 1 до упора в забой 13 скважины 1. На поверхности готовят тампонажный раствор 8 требуемого состава, коли- чество которого определяют расчетным путем, объем тампонажного раствора, необходимый для образования моста 9, обусловлен высотой h, on- ределяемой из условия противодействия моста давлению воды со стороны вышезалегающих водоносных горизонтов.

Тампонажный раствор закачивают

насосом по буровому ставу 10 в ниж1

нюю часть скважийы 1. Закачав расчетный объем раствора 8, буровой став 10 извлекают. Затем приступают к монтажу и спуску в скважину замор живающсй колонки 1А.

В тампонажный раствор 8 вводят заме;шитель схватывания в таком

количестве, чтобы период начала схватывания раствора Т не менее, чем в 1,2 раза превьпиал суммарные затраты времени Т на подъем бурового става 10, монтаж и спуск в

5

5 0

5

0

0

скважину 1 с тампонажным раствором замораживающей колонки 1А и произ- водят контроль вытеснения тампонажного раствора на высоту создаваемого тампонажного моста. Плотность тампонажного раствора П и плотность промывочного раствора р назначают из соотношения Од, П„ .

В описанном порядке бурят, тампонируют и оборудуют замораживающими колонками 14 последовательно все скважины 1 вокруг шахтного ствола 2, Созданный во всех скважинах цементный мост в затрубном зазоре на контакте водоносного горизонта 4 и водоупора 5 предотвращает проникновение воды с песком в трещины массива 6 и далее прорыв ее в ствол 2 и выработку 7,

В том случае, когда трещины 15 пород заполнены пучащей при заморазки- вании глиной, перед нагнетанием тампонажного раствора 8 в скважины удаляют глину из трещин 15, прилегающих к стволу 2 и вьфаботке 7. Для этого в соседние скважины 1 и 1а опускают трубы 16 с пакерами 17, устанавливают пакеры 17 в почве водоупора 5, через трубу 16 нагнетают воду 18 в массив 6 и через соседнюю скважину 1а отбирают воду с вынесенной глиной. Прокачку ведут до появления из скважины 1а чистой воды. Далее 1щкл повторяют и таким путем промывают все скважины 1 вокруг ствола 2. После промывки трещин в скважины закачивают тампонажный раствор 8 и опускают замораживающие колонки 14.

В смонтированные замораживающие колонки 14 известным способом подают хладоноситель, в результате циркуляции которого образуется вокруг шахтного ствола ледопородное ограждение 19, под зашитой которого осуществляют выемку породы и возведение крепи 20 ствола 2 и примыкающих горных выработок 7, так как при посадке заморажива ощей колонки в тампонажный раствор заполняются все пустоты, раковины и образуется уплотнение между замораживающей колонкой и стенкой скважины, то обеспечивается надежная изоляция горных выработок и ствола. Это исключит прорыв воды с песком после бттаивания ледопородного ограждения и сократит стоимость работ и затраченное время при строительстве шахт

за счет исключения работ, связанных с ликвидацией замораживающих скважин

Формула изобретения

1. Способ проходки шахтного ствола, включающий бурение с промывочным раствором скважин вокруг ствола, погружение в скважины замораживающих колонок, замораживание и выемку горных пород, крепление, подачу в скважины тампонажного раствора и формирование тампонажного моста, отличающийся тем, что, с целью предотвращения прорыва в ствол воды путем повышения надежности гидроизо- ЛЯ1Ц1И ствола, после бурения каждой скважины производят очистку ее стенок от глинистой корки, подачу в скважины тампонажного раствора осуществляют до погружения замораживающих колонок, а дальнейшее формирование тампонажного моста выполняют выраствора при погружении замораживающих колонок, при этом период начала схватывания и плотность тампонажного раствора задают по соотношениям

,2 и ,2.

где Тд - период начала схватывания тампонажного раствора, ч, Т.. м

затраты времени на извлечение бурового става и погружение замораживающей колонки, ч,

плотность тампонажного раствора, кг/м ,

плотность промывочного раствора, кг/м . 2. Способ по П.1, отличающийся тем, что перед подачей в каждую скважину тампонажного раствора производят промывку трещин в породе путем прокачки воды через соседние

Рп

Изобретение относится к строительству шахт и др. подземных сооружений с применением искусственного замораживания горных пород. Цель - предотвращение прорыва в шахтный ствол воды путем повышения надежности его гидроизоляции. Для этого вокруг шахтного ствола бурят с промывочным раствором скважины. После бурения каждой скважины ее стенки очищают от глинистой корки и промывают трещины в породе путем прокачки воды через соседние скважины. Затем в скважину подают тампонажный раствор (ТР) и осуществляют монтаж и спуск в скважину замораживающих колонок. Дальнейшее формирование тампонажного моста выполняют вытеснением на его высоту ТР при погружении замораживающих колонок. Период начала схватывания Т₀ и плотность ρ_т ТР задают по соотношениям: Т₀/Т_м≥1,2 и ρ_Тт/ρ_п≥1,2, где Т_м - затраты времени на извлечение бурового става и погружение колонок, ч

ρ_N - плотность промывочного раствора, кг/м³. Созданный во всех скважинах цементный мост в затрубном зазоре на контакте водоносного горизонта и водоупора предотвращает проникновение воды с песком в трещины массива и прорыв ее в ствол и выработку. В смонтированные колонки подают хладоноситель, в результате циркуляции которого вокруг ствола образуется ледопородное ограждение, под защитой которого осуществляют выемку породы и возведение крепи ствола и примыкающих горных выработок. 1 з.п. ф-лы. 6 ил.

теснением на его высоту тампонажного 25 скважины.

г

Фиг л

«SJSrfl 4:4

n

Шт

J.l: : ;l::ir- V-x

ч. Ll.. . . M

%. l.- - J . « $: v::;l ;-Ш

.l|:. . I -.- . :

..il. : . Г. . -... V.. - il- ..

айй

/irv- Ti-T

J

Фиг2

ТампонС1 ныи раствор

ч

Фие.З

сриз.

Фиг. 6