Способ закрепления грунта при проходке шахтных стволов в плывунах Советский патент 1975 года по МПК E01D1/00 

Изобретение относится к способам проходки Ш1ахтных стволов в плывунах.

На участках, где залегают мощные слои плывунов, проходка шахтных стволов сопряжена с большими трудностями. Если же коэффициенты фильтрации плывунов не превышают величины 6-8 м/сутки, т. е. когда плывуны по своей природе относятся к истинным (не осушаемым), то для проведения горнопроходческих необходимо применить специальный способ: заморажив ание или кессон.

Однако, как известно, замораживание плывунов является самым дороги1м способам и требует проведения трудоемких подготовительных работ и поддержания отрицательной температуры в льдогрунтовом ограждении во все время производства работ. Кессонный же способ при напорах подземных вод свыше 30 м не .

Предлагаемый способ укрепления плывунов свободен от приве(денных недостатков.

Особенностью предлагаемого способа является то, что по периметру ствола в плывун внедряют электроды и по ним пропускают электрический ток для нагрева грунта в |месте залегания электродов до оплавления с тем, чтобы по остывании из оплавленного грунта образовалась водонепроницаемая прочная оболочка.

На чертеже изображена схема расположения оборудования при проходке шахтных стволов.

Проходка и крепление ствола в устойчивых породах проводятся обычным способам. Не доходя до кровли пласта плывуна на 1,5-2 м, проходка ствола приостанавливается и при достаточно устойчивых породах ствол разделывается в стороны. Вертикальные целики породы слуЖВт как бы контрфорсами для стен разделываемой части ствола. Если же породы разделыв аемой части ствола недостаточно устойчивы, то они поддерживаются временным креплением.

№ 93735

Через образованный в стволе горизонтальный целик 2 по направляющим 5 внедряются электроды 4 до заглубления их в водоупорный грунт на 0,5-1 м. Электроды расположены но окружности ствола.

К концам электродов 4 подводят электрический ток от генератора и породы, находящиеся между электродами, на всю их длину подвергают диэлектрическому нагреву.

При вполне определенных для каждого вида плывуна мощности и частоты тока, расстояния между электродами, температуре и времени нагрева плывун расплавляется, а все зерна его рекристаллизуются.

После остывания расплавленного кольца образуется силикатная оболочма, материал которой приобретает новые физико-лмеханические свойства: временное сопротивление сжятию от 500 кг/сж и более; объемный вес от 2,5 s/cvr и более; водонепроницаемость; устойчивость проти;В подземных агрессивных вод и т. н.

В процессе образования силикатной оболочки из плавленр ых плывунов необходимо строго придерживаться правильного режима работы как при плав.тении, так и при остывании оболочки. Для этого необходимо проводить каскадное расплавление плывунов путем подключения тока к каждой паре электродов поочередно, затем оставлять в теле оболочки электроды, последующее назначение которых- восприним-ать термические напряжения материала и служить в качестве арматуры оболочки (армосиликат).

После оплавления плывуна к электродам следует подводить ток с убывающей мощностью для создания плавного понижения температуры в теле оболочки.

Вокруг оплы;ваюн1его участка в стволе образуется силикатная оболочка, верх которой будет сплавлен с горизонтальным целиком 2, а низ-с водоупорт ым грунтом, контактирующим с пластом плывуна. Толщину Оболочки следует рассчитать на нагрузку от горного давления.

В связи с тем, что процесс расплавления плывунов при воздействии на них электрическим током протекает относительно быстро (1 -1,5 час), пеобходимо считаться с тем обстоятельством, что вода, содерж1ащаяся в порах плывуна, будет превращаться в пар большого д/авленгия.

В областях, примыкающих к наружной поверхности оболочки, пар будет уходить в сторону подобно Т0:му, как уходит в стороны вода при давлении на нее .воздуха из.кессона. Из (массы же плывуна, находящегося внутри оболочки, пар следует удалять на дневную поверхность через специально опущенную в центр ствола трубу 5 с клапаном.

Предмет изобретения

, Способ закрепления грунта при про,ходке шахтных стволов в плывунах, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что по периметру ствола в плывун внедряют электроды и по ним пропускают электрический ток для нагрева грунта в месте залегания электродов до оплавления с тем, чтобы по остывании из оплавленного грунта образовалась водонепроницаемая прочная оболочка.