Способ проходки стволов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК аю 10 А 21 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ НИЯ САНИЕ ИЭОБР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 5 404/22-009.81 04.83. Бю , Съедин роник(54)(57) СПОСОБ ПРОвключающий бурение заскважин, монтаж в скважваюших колонок, подачуколонки, формированиеограждения, выемку пор. ствола, о т л и ч а юи, что, с целью снижения1, ствола, при выемке пороствола температуру наподдерживают в пределах 14Топо,Пемич Л. М., Козел А.пучение пород при сооружШахтное строительство",2 14,нт ПНР М 0 92948,5/012, опублик. 19 и 02, Пате(21) 33 (22) 03 (46) 15 (72) С. и Я.:А, К (53) 622 (56) 1. Морозное ствола. - М 3, с. ХОДКИ СТВОЛОВмораживающихивах заморажихлайоносителя вледопородногороды и креплениешийся тем,нагрузок на крепьды и крепленииконтуре стволаИзобретение относится к горной промышленности, а именно к способам прохопки стволов с применением искусственного замораживания горных пороц,Известен способ проходки стволов, 5включающий бурение замораживающихскважин, монтаж в них замораживающихколонок, поаачу в колонки хладоносителя,формирование лецопороцного огражцения,выемку пороцы и крепление ствола 1, 10Неаостатком этого способа являютсябольшие нагрузки на крель от морозногопучения пороц, т.е, от увеличения объемапороп в результате расширения воаы призамерзании.15Кроме того, бетон в закрепном пространстве, соприкасаясь с мерзлыми породами, не набирает необхоаимую прочность.Наиболее близким к прецлагаемому потехнической сущности и аостигаемому результату является способ проходки стволов, включающий бурение замораживающих,скважин, монтаж в скважинах замораживающих колонок, поцачу хлацоносителя вколонки, формирование ледопородногоогражцения, выемку породы и креплениествола, Бетон при применении этого способа отцеляют от опалубки и от стенокствола слоями теплоизоляции и подагревают, благоцаря чему бетон набирает необхоцимую прочность 2 ,Неаостатками этого способа являютсябольшие нагрузки на крель от морозногопучения, при учете которых крепь получается более, толстостенная по сравнениюЗ 5с крепыш, рассчитанной лолько на горное,давление,Цель изобретения - снижение нагрузокна крепь ствола за счет исключения мо;розного пучения пород, 40Укаэанная цель аостигается тем, чтосогласно способу проходки сгволов,включающему бурение замораживающихскважин, монтаж в скважинах замораживающих колонок, подачу хладоносителя в 45колонки, формирование ледопородного ог-ражцения, выемку породы и креплениествола, при выемке пороцы и крепленииствола температуру на контуре стволапоааерживают в преаелах О - (- 4) С.0 50 На фиг. 1 показана схема формирования леаопородного ограждения с помощью . замораживающих колонок, расположенных за контуром ствола в проходке; на фиг. 2 - 5 графики измейения температуры образцов глин,Ствол 1 обсажен крепыш 2. За конту-ром 3 ствола расположено ледопороаное огражцение 4 вокруг замораживающих скважин 5.Способ проходки стволов осуществляют следующим образом.Перец прохоакой ствола 1 и возведением крепи 2 за контуром 3 ствола создают леаопороцное огражцение 4 путем поаачи хлацоносителя в замораживающие колонки, смонтированные в замораживающих скважинах 5 (конструкция колонки известна и на чертеже не показана).Замораживающие скважины 5 бурят известными средствами. В скважинах 5 монтируют замораживающие колонки (не показаны). Иэ рассольной сети замораживающей станции в них поаают охлажаенный рассол (раствор хлористого кальция). Контроль формирования ограждения 4 осуществляют известными способами с помощью термо- или ультразвукового контроля, После того, как на контуре 3 (фиг. 1) ствола 1 в прохоцке температура пород от- раждения достигает 0(- 4) С, осушесто вляют выемку пород ствола 1 (известными способами и среаствами) и воэвоцят крель 2 общепринятой конструкции (тюбинги + бетон + тампонажный раствор), Причем в процессе проходки ствола температуру на контуре 3 поццерживают в пре делах О - (- 4) С путем циркуляции хлапоносителя в замораживающих скважинах 5, Бетон крепи 2 и тампонажный расч вор на контакте 3, содержащие цобавки хлористого кальция, в этом диапазоне температур не замерзают и набирают необхоцимую механическую прочность, Кроме того, в укаэанном циапаэоне температур исключается развитие напряжений от морозного пучения, так как вода, содержащая хлористый кальций, остается незамерзшей и нахоаится в переохлажценномсостоянии. Если промерзание воды в аисперсных срецах происходит поц дав лением более 3-4 МПа и температуре ниже - 4 С, то напряжение пучения, каков глине, так и в бетоне, содержащем противоморозные добавки, резко возрастает. При этом значение отрицательной температуры, равной - 4 С, являетсяоверхней граничной температурой, начиная с которой при давлении более 3-4 МПа проиохоаит интенсивный рост напряжений от пучения пород. На фиг. 2 представлены результаты провеаенных экспериментальных исследований образцов глины апт неокома Яковлевского месторождения КМА приначальном давлении 4 МПа и естест- венной влажности 24%. Кривая 6 характеризует изменение температуры 9 в ценп3 1011864 -4 ре образца во времени. Кривые 7 и 8 тон и тампонажный раствор содержат цо отражают изменения во времени гермичес- бавки хлорисгого кальция, дополнительные ких напряжений 6. и деформаций Е, об-, напряжения в крепи возникают за счет разцов в осевом направлении расширения переохлажденной воды в.циаОСогласно этим цанным понижение тем- % назоне температур ог - 4 ао12 С, пературы 6 (фиг. 2) .образца ог 0 так как коэффициент объемного расширеао - 4 РС привоцит к уменьшению напряже, ния переохлажаенной воды возрастает ний 7. При достижении температуры 6 в 1,7 раза.значения.-. 4 фС происходит стабилизация Применение предлагаемого способа напряжений 7 и аеформайий 8. Понижение 0 проходки стволов, например, на место отрицательной температуры 6 от - 4 рождениях КМА (Курской магнитной цо 7 С вызывает увеличение относигель аномалии), соаеркашихмощные толщи ных вертикальных деформаций 8 образца таких пучаших пород, как глинамел, до 0,45% и напряжений 7 от 3 цо 7 МПа,мергель и глинисгьш песок, позволяет или в 3,3 раза. В том случае, когда бе З упростить и уцешевить крель стволов.О б,Г аз 2717/41 ВНИИПИ Госуц по делам изо 113035, МоскваТираж 601 , Прсгвенного комитета СССрегений и открытийЖ, Раушская наб., ц. лис ное лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,4