Способ усиления днища вертикальной горной выработки Советский патент 1993 года по МПК E21D1/00 

Изобретение относится к подземному строительству, а именно к строительству и реконструкции вертикальных выработок мелкого заложения, а также может быть использовано при усилении и реконструкции заглубленных помещений и фундаментов.

Цель изобретения - повышение надежности усиления контакта днища выработки и повышение несущей способности основания.

Доказательствами существенности отличий признаков изобретения является следующее:

- скважины для создания укрепленных массивов выполняют снаружи внешнего контура горной выработки - это позволяет вести буровые работы параллельно с выемкой грунта;

- создание грунтового массива производят путем образования перпендикулярно контуру выработки щелей с помощью струй закрепляющего раствора позволяет произ-. водить цементационные работы до разработки грунтового ядра (в нижней части), что значительно улучшает технику безопасности;

- образование каждой щели осуществляют посредством подъема струи закрепляющего раствора в пределах от почвы укрепленного массива до достижения струей боковой поверхности стен горной выработки позволяет произвести целенаправленное прогнозируемое закрепление грунтового массива под днищем сооружения;

- ось струи располагают перпендикулярно продольной оси скважины, которую ори09 О Ч)

о

VI CJ

ентируют под углом к горизонтальной плоскости, назначаемым в пределах 75...83° (0,2-0,23 радиана) - это увеличивает надежность работы за счет выноса всего грунта из-под днища сооружения, т.к. под действием гравитационных сил происходит отклонение раствороздушной струи вниз и образуется неразмываемый грунт, поднятие струи позволяет полностью вынести весь грунт из-под днища;

- бурение дополнительных сопрягаемых с внешним контуром укрепленных массивов скважин и создание из последних дополнительных обойменных укрепленных массивов в грунте, располагаемых в зоне по вертикали от почвы укрепленных массивов до дневной поверхности, позволяет надежно закрепить грунтовый массив вокруг вертикальной горной выработки.

На фиг.1 изображена реализация способа, совмещенный разрез, где в левой части показан процесс создания укрепленного массива под днищем, а в правой части - процесс создания дополнительного обой- менного массива; на фиг.2 - вертикальная горная выработка с усиленным днищем; на фиг.З - разрез А-А для случая цилиндрической горной выработки; на фиг.4 - разрез А-А для случая протяженной горной выработки.

Способ реализуют следующим образом. Снаружи вертикальной горной выработки 1 последовательно выполняют скважины, которые ориентируют под углом 75-83°. Одновременно с выполнением каждой скважины производят погружение в нее става труб 2 с приспособлением (не показано) для формирования струи 3.

По окончании погружения става труб 2 приступают к созданию укрепленных массивов 4 под днищем 5. Для этого перпендикулярно контуру выработки образуют щели струей 3 закрепляющего раствора с одновременным заполнением этих щелей последним при подьеме 3. Подъем струи 3 заканчивают в момент достижения ею низа боковой поверхности выработки 6, причем струю 3 при подъеме располагают перпендикулярно продольной оси скважины, в которой размещен став труб 2,

Вслед за созданием укрепленного массива 4 начинают устраивать дополнительные обойменные укрепленные массивы 7 из вертикальных дополнительных скважин 8 путем подъема горизонтальной струи 9 до дневной поверхности 10.

Таким образом, под днищем 5 создается лепестковая конструкция из укрепленных массивов 4 и дополнительных обойменных массивов 7, причем в зоне наложения массивов 4 и мощность (толщина) их увеличивается за счет наведения в еще незатвердевшем закрепляющем растворе турбулентных потоков горизонтальной

струей 9, Вокруг выработки 1 и под массивом 4 создаются горизонтальной струей 9 дополнительные обойменные укрепленные массивы 7, обеспечивающие горизонтальный контакт укрепленных зон с грунтом и

стабилизацию положения зон в горизонтальной плоскости за счет осуществления контакта обойменного массива с боковой поверхностью горной выработки 1.

Примером использования предложен5 ного способа усиления днища вертикальной горной выработки может служить следующее. . ; . . С целью повышения надежности усиления контакта днища выработки и повыше0 ния несущей способнорти последних, скважины.диаметром 200 мм для создания укрепленных массивов выполняют снаружи внешнего контура горной выработки, используя для этой цели буровые станки УРБ5 2,5 А2 или УГБ-50 и т.д. ,

Создание грунтовых массивов производят путем образования перпендикулярно контуру выработки щелей с помощью струй закрепляющего раствора, подаваемых из

0 осевого гидромонитора насосом 9Т имею щего следующие параметры (...40МПа,

Qw 10-12 м3/мин, а воздух давлением

Ра 1,2 МПа и расходом Qa 4.„5 мэ/мин.

Причем закрепляющий раствор подают под

5 углом 75...83° (0,2...0,23 радиан), это делается для того, чтобы вынести весь грунт из-под днища (т.к. в результате действия гравитационных сил свободно затопленная рас- творовоздушная струя отклоняется вниз

0 примерно на такую же величину (в зависимости от физикотмеханических свойств размываемого грунта). Затем при медленном подьемеосевогомонитораО/г 013...0,5м/мин) в выработанное пространство подают за5 крепляющую смесь (объемный вес которой порядка 1,1,...1,25 кгс/см3, а расплыв по стандартному конусу АзНИИ не должен превышать 18...20 см.

Базовый вариант совпадает с прототи0 .пом. Им является способ цементации трещиноватых горных пород при проходке шахтных стволов, включающий бурение скважин из забоя ствола, нагнетание цементного раствора с земной поверхости через

5 став высоконапорных труб.

Недостатком данного способа является большая трудоемкость и недостаточная надежность.

Преимущества заявленного способа с базовым вариантом, который совпадает с

прототипом, заключается в том, что повышение надежности и уменьшение трудоемкости происходит за счет повышения надежности усилия контакта днища выработки и повышения несущей способности основания.

Формула изобретения Способ усиления днища вертикальной горной выработки, включающий создание под днищем укрепленных массивов в грунте из заранее пробуренных скважин путем нагнетания в укрепляемые массивы закрепляющего раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения надёжности усиления контакта днища и выработки и повышения несущей способности последних, скважины бурят под углом к горизонтальной оси 75-83° снаружи внешнего контура горной выработки, а нагнетание закрепляюще0

5

го раствора производят путем образования перпендикулярно контуру выработки щелей из скважин с помощью струи закрепляющего раствора и заполнения этих щелей последним, причем образование каждой щели осуществляют посредством подъема струи закрепляющего раствора в пределах от почвы укрепляемого массива до достижении струей боковой поверхности стен горной выработки, а ось струи при этом располагают перпендикулярно продольной оси скважины, после чего бурят дополнительные сопрягаемые с внешним контуром укрепленных массивов скважины и из последних создают дополнительные обойменные укрепленные массивы в грунте, располагаемые в .зоне по вертикали от почвы укрепленных массивов до дневной поверхности.

Использование: в области подземного строительства, а именно в строительстве и реконструкции вертикальных выработок мелкого заложения, а также может быть использовано при усилении и реконструкции заглубленных помещений и фундаментов. Сущность изобретения: способ осуществляется следующим образом: снаружи вертикальной горной выработки последовательно выполняют скважины, которые ориентируют под углом 75...83°, одновременно с выполнением каждой скважины производят погружение в нее става труб. По окончании погружения приступают к созданию укрепленных массивов грунта, для этого перпендикулярно контуру выработки образуют щели струей закрепляющего раствора с одновременным заполнением этих щелей. Вслед за созданием укрепленного массива начинают устраивать дополнительные обой- менные укрепленные массивы из вертикальных дополнительных скважин. 4 ил. ел с