Крепь подземного сооружения

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к конструкциям крепи заглубленных сооружений, и может быть использовано в стволах метрополитенов, угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Задачей изобретения является создание конструкции крепи, позволяющей исключить проникновение воды из водонапорного слоя через водоупоры в слои пород содержащие растворимые минералы, при этом не допуская существенного увеличения объема поступающей в ствол воды. Указанный технический результат достигают тем, что выше и ниже водонапорного слоя в водоупорах бурят комплект скважин глубиной не менее чем на 0,5 м больше максимальной ширины зоны влияния взрывных работ в массиве, скважины оснащают водозаборными элементами, состоящими из последовательно помещенных одна в другую труб с регулирующим клапаном на конце каждой; давление сброса на клапанах устанавливают равным разнице между величиной гидростатического давления водонапорного слоя и величиной гидравлического сопротивления на участке от места установки клапана до кровли, или почвы слоя водоупора. 2 ил.

 

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к конструкциям крепи заглубленных сооружений, и может быть использовано в стволах метрополитенов, угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов.

Известна конструкция крепи с регулируемым режимом работы (Пат. РФ №2433269 прототип), обеспечивающая полную гидроизоляцию вертикального ствола и снижение давления на внутреннюю стальную оболочку. Однако существующее решение имеет значительный недостаток.

Управляющие элементы приводят к снижению гидростатического давления в слое фибробетона, в то время как давление на поверхности слоя полимербетона повышенной плотности практически равно гидростатическому давлению вне зоны влияния выработки. В связи с этим возникает опасность проникновения воды через природные водоупоры по прилегающим к крепи зонам породного массива, нарушенным взрывными работами, в слои пород, содержащие в значительных количествах растворимые минералы. Это ведет к образованию пустот в закрепном пространстве, возникновению неравномерности передачи нагрузок на крепь и ее разрушению.

Задачей изобретения является создание конструкции крепи, позволяющей исключить проникновение воды из водонапорного слоя через водоупоры в слои пород, содержащие растворимые минералы, при этом не допуская существенного увеличения объема поступающей в ствол воды.

Для решения поставленной задачи предлагается конструкция крепи с регулируемым режимом работы, включающая (см. фиг. 1) два слоя бетона 1 и 2, металлическую оболочку 3, управляющие элементы 4 и систему отвода воды 5, а также систему скважин 6 пробуренных выше и ниже водонапорного слоя 9 в водоупорах 10 и оснащенных водозаборными элементами (см. фиг. 2), состоящими из последовательно помещенных одна в другую труб 8 с перфорацией и регулирующим клапаном 7 на конце каждой.

Для исключения проникновения воды из водонапорного слоя 9 через водоупоры 10 в слои пород, содержащие растворимые минералы 11, вводятся следующие изменения в конструкцию прототипа:

- выше и ниже водонапорного слоя пород и параллельно ему в водоупорах бурится комплект скважин наибольшей глубиной не менее lmax=lB+0,5 м,

где lB - максимальная ширина зоны влияния взрывных работ 12 в массиве, м,

- в каждую из скважин вставляют водозаборный элемент, состоящий из последовательно помещенных одна в другую труб с регулирующим клапаном на конце каждой. Клапан обеспечивает полную водонепроницаемость до достижения предустановленного давления сброса (Pi), которое должно быть равно разнице между величиной «потерянного давления» Δр (характеризует гидравлическое сопротивление на участке от места установки клапана до кровли, или почвы слоя водоупора) и гидростатическим давлением водонапорного слоя РГ.

Подобное решение обеспечивает снижение гидростатического давления на выходе воды из водоупора (P0) до нулевого уровня, что обеспечивает исключение интенсивного проникновения и циркуляции воды в слоях пород, имеющих включение растворимых минералов. В случае если приконтурный массив был разбит плотной сетью трещин, имеющих значительное раскрытие, предварительно должен быть выполнен тампонаж, повышающий гидравлическое сопротивление.

Принцип работы предложенной конструкции заключается в следующем. Вода из водонапорного слоя 9 по зоне пород, нарушенной в процессе ведения буровзрывных работ 12, просачивается через водоупоры 10 и достигает водозаборного элемента 8. С помощью клапанов 7 на конце труб в массиве поддерживается давление воды, при котором вода на выходе из водоупора 10 имеет нулевое или близкое к нулевому давление. Вода из водозаборных элементов 8 попадает в систему отвода воды 5, аккумулируется и с помощью системы общешахтного водоотлива или специально устанавливаемых насосов выдается на поверхность.

В системе отвода должен проводиться периодический мониторинг объемов поступления воды из водозаборных элементов. Рост притока означает, что в зоне затампонированных пород на данном участке возникли размывы и необходимо провести повторный тампонаж. Эти работы могут быть проведены без нарушения целостности крепи через отверстия, предназначенные для размещения водозаборных элементов.

Основные достоинства предлагаемой конструкции по сравнению с устройством обычных дренирующих скважин заключаются в возможности существенно снизить объем откачиваемой воды, избежать осушения части массива и его деформаций, исключить размыв пород и вынос разрушенного материала с образованием в закрепном пространстве пустот.

Крепь подземного сооружения, состоящая из двух слоев бетона, металлической оболочки, управляющих элементов и системы отвода воды, отличающаяся тем, что выше и ниже водонапорного слоя в водоупорах бурят комплект скважин глубиной не менее чем на 0,5 м больше максимальной ширины зоны влияния взрывных работ в массиве, скважины оснащают водозаборными элементами, состоящими из последовательно помещенных одна в другую труб с регулирующим клапаном на конце каждой; давление сброса на клапанах устанавливают равным разнице между величиной гидравлического сопротивления на участке от места установки клапана до кровли, или почвы слоя водоупора, и величиной гидростатического давления водонапорного слоя.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к способам нагнетания текучей среды, центральным узлам управления скважины, способам удаления жидкости из газодобывающей скважины, способам разделения газа и жидкости текучей среды, устройствам для подъема насосного устройства.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предварительной дегазации обводненных вмещающих пород для безопасного ведения подземных горных работ при отработке месторождений в особо сложных условиях по газоносности.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть применено при осушении горных пород системами восстающих дренажных скважин, сооружаемых из горных выработок.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для утилизации дренажных вод при подземной разработке месторождения полезных ископаемых, залегающих под водоносным горизонтом.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для осушения и водозабора путем вскрытия восстающими или наклонно-восстающими дренажными скважинами одного или двух водоносных горизонтов, сложенных неустойчивыми породами, в частности песками.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для сооружения восстающих дренажных скважин на два и более водоносных горизонта в неустойчивых породах при строительстве систем защиты горных предприятий от обводнения, обеспечивающих дополнительный отбор воды.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к способам и устройствам для сооружения горизонтальных скважин с помощью вращательного бурения в обводненных неустойчивых песках, и может быть использовано при осушении месторождений полезных ископаемых, промышленных площадок, для снятия напоров грунтовых вод при проведении тоннелей, строительстве зданий с предварительным водопонижением, при сооружении горизонтальных скважин разного технического назначения в рыхлых обводненных грунтах, в том числе в условиях плотной городской застройки.

Изобретение относится к горной промышленности, строительству и предназначено для использования при сооружении дренажей и водоотводных коллекторов в твердых породах.

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли промышленности и служит для снижения выдачи на поверхность объемов подземных вод, поступающих в горные выработки при добыче полезного ископаемого.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при строительстве шахтных стволов в соляных и соленосных породах. Технический результат направлен на обеспечение безаварийной работы бетонной части крепи шахтного ствола, расположенной в ползучих солевых породах в течение расчетного срока, а также на повышение эффективности крепления шахтного ствола за счет исключения крепления шахтных стволов дорогостоящей чугунной тюбинговой крепью.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям крепи вертикальных стволов, и может быть использовано в стволах угольных шахт и рудников, а также вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов.

Изобретение относится к области подземного строительства шахтных стволов большого диаметра для метро, фундаментов мостов и фундаментов строительных конструкций.

Изобретение относится к области строительства горных выработок в сложных инженерно-геологических условиях с повышенными смещениями массива или со значительным горным давлением, а также тоннелей различного назначения в аналогичных условиях.

Изобретение относится к тюбинговой крепи стволов подземных выработок, проходимых кессонным способом при строительстве метрополитенов. .

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкции крепи вертикального ствола, и предназначено для обеспечения полной гидроизоляции ствола. .

Изобретение относится к горному делу, в частности к элементам крепления горизонтальных горных выработок при строительстве подземных сооружений, особенно в условиях агрессивных сред.

Изобретение относится к шахтному строительству. .

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к конструкциям крепи выработок, и может быть использовано в стволах шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Технический результат заключается в создании конструкции крепи, позволяющей избежать проникновения воды по плоскости соприкосновения крепи с массивом, а также по зоне нарушенных в ходе БВР пород в ранее не обводненные слои, повысить эффективность использования материалов крепи и за счет этого снизить ее материалоемкость. Крепь состоит из обделки и гидрозатвора в виде незатвердевающей вязкой жидкости, находящейся под давлением, превышающим давление подземных вод. Гидрозатвор размещают между породными стенками и крепью. Приствольный массив упрочняют анкерами, на которые навешивают металлическую сетку. Выше и ниже горизонта напорных подземных вод устраивают кольцевые противофильтрационные завесы. В крепи и прилегающем массиве монтируют систему мониторинга, включающую: датчики давления жидкости в гидрозатворе, датчики смещения породного массива, датчики давления и скорости фильтрации воды. 2 ил.

Изобретение относится к подземному строительству, в частности к конструкциям крепи заглубленных сооружений, и может быть использовано в стволах метрополитенов, угольных шахт и рудников, а также в вертикальных выработках подземной инфраструктуры городов. Задачей изобретения является создание конструкции крепи, позволяющей исключить проникновение воды из водонапорного слоя через водоупоры в слои пород содержащие растворимые минералы, при этом не допуская существенного увеличения объема поступающей в ствол воды. Указанный технический результат достигают тем, что выше и ниже водонапорного слоя в водоупорах бурят комплект скважин глубиной не менее чем на 0,5 м больше максимальной ширины зоны влияния взрывных работ в массиве, скважины оснащают водозаборными элементами, состоящими из последовательно помещенных одна в другую труб с регулирующим клапаном на конце каждой; давление сброса на клапанах устанавливают равным разнице между величиной гидростатического давления водонапорного слоя и величиной гидравлического сопротивления на участке от места установки клапана до кровли, или почвы слоя водоупора. 2 ил.

Наверх