Способ формирования водонепроницаемого железобетонного экрана в трещиноватых обводненных горных массивах



Способ формирования водонепроницаемого железобетонного экрана в трещиноватых обводненных горных массивах

 


Владельцы патента RU 2470117:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН) (RU)

Изобретение относится к горной и горно-химической промышленности и может быть использовано для ограждения и охраны трещиноватого горного массива от возможного проникновения за пределы создаваемого экрана жидких растворов и формирования прочного закрепленного участка, исключающего его обрушение. Способ включает бурение параллельных рядов скважин или шпуров, размещение в них зарядов ВВ в шахматном порядке с воздушными или водными промежутками, одновременное камуфлетное их взрывание и размещение в оставшихся скважинах или шпурах стальных тросов-арматуры с последующим заполнением цементным раствором. Для образования зоны смятия используется инициирование, при этом по математическим формулам в зависимости от горно-геологических и горно-технических условий производства этих видов работ определяются радиус зоны смятия - rсм и длина заряда ℓ3. Длина воздушного промежутка равна длине заряда. Способ позволяет повысить эффективность и безопасность этих видов работ за счет оптимального распределения скважин или шпуров по контуру создаваемого экрана для конкретных горно-геологических и горно-технических условий. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к горной и горно-химической промышленности и может быть использовано для ограждения и охраны трещиноватого скального горного массива от притоков воды и обрушения горной массы в выработанное пространство.

Известны способы тампонажа и замораживания горного массива с целью закрепления и ограждения от водопритока окружающего трещиноватого горного массива (И.Д.Насонов, М.Н.Шуплик, В.И.Рясин - Технология строительства горных предприятий. - М.: Недра, 1990. - 146-190; 191-259 с.).

Недостатками тампонажа являются большой расход тампонажных растворов, невозможность использования тампонажа в агрессивных средах, отсутствие 100%-ной гарантии от проникновения воды (а лишь только могут снизить объем утечек и проникновения воды). Что касается замораживания, то с помощью этого способа можно создать ледогрунтовый барьер, который необходимо постоянно поддерживать, что значительно удорожает данный способ, к тому же замораживаемый массив не обладает высокой прочностью; оба способа не эффективны в проточных водах.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату является способ формирования прочной ограждающей оболочки (стена в грунте) (И.Д.Насонов, М.Н.Шуплик, В.И.Рясин - Технология строительства горных предприятий. - М.: Недра, 1990. - 27-44 с.).

Недостатками способа является: невозможность использования данного способа в прочных скальных трещиноватых массивах, значительный расход вяжущих материалов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности создаваемой высокопрочной водонепроницаемой перемычки в трещиноватых горных породах, позволяющей оградить эксплуатируемый участок от проникновения и утечек водных рассолов и возможного обрушения горного массива.

С этой целью в известном способе, включающем бурение скважин или шпуров по контуру на расстоянии друг от друга, равном радиусу образующейся при взрыве зоне смятия ограждаемого участка, размещение в них зарядов ВВ в шахматном порядке (размер заряда определяется в зависимости от физико-механических свойств массива и мощности применяемого ВВ) с воздушными (водными) промежутками, размер которых равен длине заряда, одновременное камуфлетное их взрывание с размещением в оставшихся после взрыва скважинах или шпурах тросов-арматуры и заполнением цементным раствором.

Способ поясняется чертежом, где показана схема расположения скважин или шпуров (1), сформированных зарядов (2) и воздушных (водных) промежутков (3).

Способ осуществляется следующим образом. По проектному контуру ограждаемого участка бурят скважины или шпуры таким образом, что расстояние между скважинами или шпурами равно rсм (не более этой величины), размещают в обуренных скважинах или шпурах рассредоточенные заряды длиной ℓз (не более этой величины) и воздушные (водные) промежутки ℓв в шахматном порядке, длина которых равна длине заряда; взрывают сформированные заряды с центральным инициированием; после взрыва зарядов в оставшихся скважинах или шпурах размещают тросы-арматуру и заполняют цементным раствором.

Величина rсм определяется следующим образом:

Длина заряда при центральном инициировании определяется:

где rсм - радиус образующейся при взрыве зоны смятия, см;

d - диаметр сформированного заряда ВВ, см;

ρ - плотность заряда, кг/м3;

Д - скорость детонации применяемого ВВ, м/с;

σсж - предел прочности породы на сжатие, Па;

СP - скорость распространения продольной волны в массиве, м/с;

з - длина заряда при центральном инициировании, см.

Длина воздушного промежутка равна длине заряда:

в - длина воздушного (водного) промежутка, см.

Существо и пример конкретного выполнения способа заключается в следующем. Определяются горно-геологические и горно-технические условия трещиноватого массива.

Пример 1: необходимо создать водонепроницаемый экран в породах с пределом прочности на сжатие - 100 МПа; скорость распространения продольной волны - 6 км/с; диаметр скважины - 10 см; плотность заряжания - 1000 кг/м3; ВВ - аммонал (скорость детонации - 4,5 км/с).

1. Определить радиус образующейся при взрыве зоны смятия (согласно формуле 1):

rсм=0,7×10×10000.5×4,5×1000×100000000-0,5=99,6см≈100 см.

2. Определить минимальную длину заряда (при центральном инициировании, согласно формуле 2), обеспечивающую формирование в массиве зоны смятия:

3. Определить длину воздушного (водного) i промежутка согласно формуле 3:

в=lз≈90 см.

Пример 2: необходимо создать водонепроницаемый экран в породах с пределом прочности на сжатие - 120 МПа; скорость распространения продольной волны - 7 км/с; диаметр скважины - 12 см; плотность заряжания - 1200 кг/м3; ВВ - гранулит АС-8 (скорость детонации - 4 км/с).

1. Определить радиус образующейся при взрыве зоны смятия (согласно формуле 1):

rсм=0,7×12×12000.5×4000×(12×107)-0,5=106,25 см ≈ 106 см.

2. Определить минимальную длину заряда (при центральном инициировании, согласно формуле 2), обеспечивающую формирование в массиве зоны смятия:

3. Определить длину воздушного (водного) промежутка согласно формуле 3:

lв=lз,

в=lз ≈ 66 см.

Имея все необходимые данные, приступаем к обуриванию, заряжанию и взрыванию трещиноватого обводненного горного массива, после производства взрывных работ в оставшихся после взрыва скважинах или шпурах размещаем трос-арматуру и заполняем цементным раствором, заряды во взрываемых (соседних) скважинах или шпурах располагаем в шахматном порядке длиной 90 см, пример 1 (длиной 66 см, пример 2), длина воздушных (водных) промежутков 90 см, пример 1 (длина 66 см, пример 2) на расстоянии между скважинами - 100 см, пример 1 (106 см, пример 2).

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом: позволяет сформировать прочный водонепроницаемый экран в скальных обводненных горных породах; получить оптимальное количество скважин или шпуров для конкретных горно-геологических и горно-технических условий; учесть мощность применяемого ВВ; диаметр скважин или шпуров, в которых формируется заряд и прочностные характеристики массива; определить длину заряда и воздушного (водного) промежутка для конкретных горно-геологических и горно-технических условий; позволяющую сформировать в нем только зону смятия (уплотнения), не нарушая окружающий массив.

1. Способ формирования водонепроницаемого железобетонного экрана в трещиноватых обводненных горных массивах, включающий бурение параллельных рядов скважин или шпуров, размещение в них зарядов ВВ в шахматном порядке с воздушными или водными промежутками, одновременном камуфлетном их взрывании и размещении в оставшихся скважинах или шпурах стальных тросов-арматуры с последующим заполнением цементным раствором, отличающийся тем, что для образования зоны смятия используется инициирование, при котором ее радиус определяется:

где rсм - радиус образующейся при взрыве зоны смятия, см;
d - диаметр сформированного заряда ВВ, см;
ρ - плотность заряда, кг/м3;
Д - скорость детонации применяемого ВВ, м/с;
σсж - предел прочности породы на сжатие, Па;

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длина заряда определяется из выражения

где rсм - радиус образующейся при взрыве зоны смятия, см;
СP - скорость распространения продольной волны в массиве, м/с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что длина воздушного промежутка равна длине заряда:
в=ℓз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к взрывным работам, и может быть использовано при зарядке глубоких скважин для добычи полезных ископаемых.

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Изобретение относится к горному делу, к области буровзрывных работ в горных породах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в массивах горных пород, в частности при открытой разработке полезных ископаемых.

Изобретение относится к горному делу, а именно к способам ведения буровзрывных работ на карьерах, и может быть использовано в различных областях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Изобретение относится к горному делу и, в частности, к открытой и подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых. .

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород. .

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах на карьерах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Изобретение относится к области буровзрывных работ в крепких горных породах на карьерах и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород.

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород. .

Изобретение относится к области буровзрывных работ и может быть использовано в различных отраслях, применяющих взрывные работы в скальных массивах горных пород. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении сборных железобетонных подземных сооружений методом "стена в грунте", в частности ограждений котлованов, подземных этажей зданий, тоннелей и коллекторов различного назначения, переходов.

Изобретение относится к гидротехнике и может найти применение при строительстве подпорных стенок различного назначения. .

Изобретение относится к строительству, в частности к подпорным сооружениям. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологии и устройствам для возведения бетонно-цементогрунтовых несуще-ограждающих конструкций в грунте.

Изобретение относится к строительству и касается возведения стены, которая может быть использована в качестве фундамента, ограждающего подземные конструкции, или противофильтрационной завесы.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для использования в качестве стен заглубленных сооружений и фундаментов. .

Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к фрезерным устройствам для возведения в грунте изоляционных стен. .

Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к щелерезным фрезерным устройствам для возведения в грунте изоляционных стен. .

Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к щелерезным фрезерным устройствам для возведения в грунте изоляционных стен. .

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано, в частности, для ограничения притока воды из водоносных горизонтов на рабочий горизонт карьера и создания нормальных условий разработки полезного ископаемого.
Наверх