Способ сооружения тоннеля Советский патент 1990 года по МПК E21D9/00 E21D11/00 

ел

СЛ

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при возведении сооружений в породах, склонных к развитию высокого горного давления. Цель - увеличение эффективности упрочнения пород в условиях образования свода обрушения и повышение эксплуатационной надежности обделки. Со лба забоя на длину заходки бурят дополнительные опережающие шпуры за контуром выработки, которые располагают веером. Вееры совмещены с радиальными плоскостями сечений замка и пят свода обрушения пород. В радиальном направлении шпуры заглубляют до границы свода обрушения пород. В них размещают ВВ и производят камуфлетное взрывание одновременно с взрыванием взрывных шпуров. Убирают породу, последовательно устанавливают временную крепь и постоянную обделку. Бурят радиальные тампонажные скважины в плоскостях вееров опережающих шпуров и нагнетают в них твердеющий раствор. Образование в массиве искусственных проницаемых трещин целенаправленного расположения и заглубления позволяет сформировать самонесущий породный свод. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к строительству подземных сооружений,трасса которых проходит в породах, склонных к развитию горного давления, и может быть использовано в строительстве крупных подземных камер

Цель изобретения - увеличение эффективности упрочнения пород в условиях образования свода обрушения и повышение эксплуатационной надежности обделки.

На фиг.1 изображен призабойный участок тоннеля, продольный разрез; на фиг.2 - выработка у лба забоя, поперечное сечение; на - разрез А-А на фиг.1 (условное аксонометрическое изображение лба забоя и окружающего его пространства); на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1 (условное аксонометрическое изображение тоннеля и окружающего его пространства); на фиг.5 - готовый тоннель, поперечное сечение.

Способ осуществляют следующим образом

Тоннель 1 сооружают в породе 2, склонной к развитию горного давления. Разработку горной выработки 3 выполняют, буровзрывным способом со вскрытием выработки 3 на полный профиль.

ел J

При бурении шпуров в забое 4 со лба последнего дополнительно бурят вееры 5 взрывных опережающих шпуров за проектным контуром 6 горной выра- ботки 3. Вееры 5 в отдельности совмещают с радиальными плоскостями сечений замка 7 и пят 8 свода 9 обрушения породы 2 о Опережающие шпуры вееров 5 заглубляют в радиальном направлении на глубину активной толщины 10 свода 9 обрушения и на величину заходки 11 в направлении проходки выработки 3„ Опережающие шпуры вееров 5 заряжают маломощными зарядами ВВ. Камуфлетное взрывание этих зарядов производят одновременно с первой группой забойных зарядов в паспорте буровзрывных работ тоннеля 1, например зарядов вруба 12. Остальные группы забойных зарядов взрываются с соответствующим замедлением.,

После уборки взорванной породы устанавливают временное крепление, например арочную крепь 13. Затем воз- водят обделку 14 с дренажом (не показан) и производят заполнительную инъекцию засводовых пустот. Далее бурят тампонажные скважины 15, в плоскостях вееров 5. В скважины 15 нагнетают твердеющий, например цементный раствор, при котором величину давления принимают по известной технологии глубинного упрочнения породы, например удвоенной величины максимальных сжимающих напряжений в породе 2 вокру тоннеля 1.

Вееры 5 и камуфлетный взрыв в них маломощных зарядов ВВ образуют в их плоскостях трещины 16, представляющие собой продольные радиальные ослабления породы 2 (прорези). Взрыв остальных групп забойных зарядов вызывает раскрытие трещин 16 и их занесение продуктами взрыва, в результате кото- рого по завершении действия камуфлет- ного взрыва трещины 16 остаются частично или полностью раскрытыми (взрыв дополнительного объема зарядов ВВ в веерах не вызывает отрыв породы сверх намечаемого объема). По мере продви жения забоя 4 и образования свода 9 обрушения трещины 16 от горного давления обжимаются, но за счет наличия в их плоскостях твердых частиц продуктов взрыва и стволов взорванных шпуров как коммуникаций остаются проницаемыми для твердеющего раст- вора. Таким образом, в породе 2 образуются искусственные проницаемые трещины 16 целенаправленного расположения и заглубления.

Совмещение тампонажных шпуров 15 с плоскостями трещин 16 сосредоточивает в них основной объем нагнетаемого твердеющего раствора, что вызывает распор трещин 16„ Распирающая трещины 16 нагрузка 17 обжимает породу 2 в тангенциальном направлении, что после твердения раствора образует самонесущий породный свод 18.Для этого вееры 5 и, соответственно, трещины 16 расположены в наиболее эффективных сечениях свода 18: в замке (по сечению 7), где нагрузка 17 распределяется симметрично по обеим сторонам свода 18, ив пятах (по сечениям 8), в которых нагрузка 17 одновременно с обжатием породы 2 формирует опорные полосы свода 180 Кроме того, расположение трещин 16 по направлениям сечений 7 и 8 существенно снижает величины действующих обычно в замке и пятах бесшарнирного свода (арки) максимальных изгибающих моментов и, соответственно, эксцентриситета нормальной силы, что увеличивает приспособляемость породы 2 к образованию свода 18, учитывая при этом, что трещины 16 образуются еще до начала развития горного давления„

По мере образования породного свода 18 порода 2 в пределах активной толщины 10 свода 9 обрушения перестает нагружать обделку 14, т.е0 последняя разгружается от той доли горного давления, которая успела развиться ко времени начала нагнетания в скважинах 15 твердеющего раствора Дальнейшее нарастание горного давления воспринимается сводом 18 и лишь незначительная часть нагрузки передается на обделку 14.

Положительным технико-экономическим эффектом является разгрузка обделки от горного давления, что увеличивает эксплуатационную надежность обделки, приводящей к безаварийной эксплуатации тоннеля и, соответственно, к экономии затрат на ремонтно- восстановительные работы.

Формула изобретения

1 „ Способ сооружения тоннеля,включающий бурение за его проектным контуром на длину заходки опережающих шпуров, камуфлетное взрывание впереди забоя зарядов ВВ, установку временного крепления и возведение обделки, бурение радиальных тампонажных скважин и нагнетание в них твердеющего раствора взрывную отбойку породы и ее уборку, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения эффективности упрочнения пород в условиях образования свода обрушения и повышения эксплуатационной надежности обделки, опережающие шпуры бурят

16

5х tf/n 7 Л i r /t /1 i i i N iv п ч i|t t 11 iifl i 411

H

7

v-e

J

Шиг.2

веерами и производят в них камуфлетное взрывание зарядов ВВ, которое осуществляют одновременно с взрывной отбойкой породы, а тампонажные скважины бурят в плоскостях вееров после возведения обделки.

MVOBT HMiuctEjacfiwiiHK хлшхпмл-лм щиоь 2 ьгш«ж«м

Л

/

Шиг.1

h e« о /

«Jl

. « sbl .

Фиг.З

15

ШигА

16

-L Л

Щиг.5