СПОСОБ ПРОХОДКИ ШАХТ В ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТАХ Советский патент 1940 года по МПК E21D1/00 

Уже известен способ проходки шахт в водоносных горизонтах с нагнетанием в них через специально пробуренные скважины сжатого воздуха. Последний оттесняет воду и позволяет нормально вести проходку.

Предлагаемый способ также использует скважины для нагнетания в шахту сжатого воздуха, но при этом скважины располагают вокруг шахты на таком расстоянии одну от другой, а воздух нагнетают под таким давлением, чтобы зоны, из которых вода вытесняется давлением воздуха, образовали замкнутое пространство по высоте всего горизонта. После, образования такого воздушного заграждения откачивают воду из забоя шахты. Таким образом получают окруженное этим ограждением осушенное внутреннее пространство, в котором и ведут работы по углублению шахты и ее креплению.

На чертеже фиг. 1 представляет в плане шахту с расположенными вокруг нее буровыми скважинами, фиг. 2 - разрез по АВ фиг. 1.

Вокруг места намечаемой к проходке шахты 1 на некотором расстоянии, в рассматриваемом примере на расстоянии около 25 м, от внешнего ее сечения пробуравливаются буровые скважины 2, отстоящие друг от друга, в данном случае, примерно на 6 м, пересекающие породы и врезающиеся своими нижними концами в водоносный горизонт 3 (обводненный песок).

Концы обсадных труб буровых скважин на поверхности соединяются одним общим коллектором 4, который связан трубопроводом 5 с компрессорной установкой. Диаметр буровых скважин берется минимальным, т.е. 85 мм. Когда шахта углубится до водоносного горизонта к дальнейшее прохождение сделаемся затруднительным, в буровые скважины от компрессора подается сжатый воздух. В концах буровых скважин, т.е. в водоносном горизонте 3, будет вокруг скважин повышаться давление, которое, постепенно распространяясь на некоторое расстояние, будет образовывать вокруг концов скважин сферические области одинакового давления (на чертеже последние условно показаны пунктирными окружностями). Давление подаваемого сжатого воздуха подбирается несколько большим, чем давление воды в данном водоносном горизонте.

В большинстве случаев это давление бывает почти равным давлению столба жидкости от поверхности до водоносного горизонта. Образовавшейся таким образом вокруг проходимой шахты областью повышенного воздушного давления создается заслон для воды, которая не будет иметь возможности подойти к шахте. После того, как вода будет откачана при помощи насоса из центральной части, участок будет осушен и прохождение шахты будет происходить нормальным образом. Когда шахта подойдет к следующему водоносному горизонту, скважины углубляют и вновь повторяют те же операции.

Расход воздуха будет зависеть от потерь в окружающую среду. Так как воздух будет находиться в окружении водной оболочки, и распространение его на большое расстояние исключается, расход воздуха не будет больше, чем в обычных кессонах. После осушения центральной части водоносного горизонта незначительное количество воздуха будет просачиваться в шахту, что также не должно вызвать больших потерь. Чем глубже водоносный горизонт, тем больше будет расход воздуха, в связи с чем необходимо буровые скважины закладывать на большем расстоянии от оси шахты.

Локализация притока воды при помощи заслона из сжатого воздуха может быть применена не только для проходки шахты, но для целого участка и даже всего месторождения. Особенно это может быть применено при добыче угля в бассейнах, где водообильность угольных пластов бывает настолько велика, что затрудняется разработка месторождения. Этот способ может быть применен и при развитии подземной газификации углей. В этих случаях вокруг угольного месторождения проходят скважины, и весь участок локализуется от подземных вод. В центре месторождения может в осушенном участке производиться добыча угля или его газификация.

Способ проходки шахт в водоносных горизонтах с нагнетанием в них через буровые скважины сжатого воздуха, отличающийся тем, что скважины располагают вокруг шахты на таком расстоянии одну от другой и воздух нагнетают под таким давлением, чтобы зоны, из которых вода вытеснилась давлением воздуха, образовали замкнутое пространство по высоте всего горизонта, и после образования такого воздушного заграждения откачивают воду из забоя шахты для осушения внутреннего пространства, окруженного этим ограждением, и продолжают углубление шахты и ее крепление.