защитное устройство подземного сооружения шахтного типа

Формула изобретения

1. Защитное устройство подземного сооружения шахтного типа, содержащее обделку ствола шахты и перекрытие, отличающийся тем, что перекрытие установлено в стволе шахты на заданной глубине относительно поверхности земли и закреплено анкерными тягами за кольцевой фундамент или отдельные фундаменты, расположенные с наружной стороны обделки ствола шахты выше перекрытия, а внутри ствола шахты от уровня перекрытия до уровня поверхности земли устроена засыпка из сыпучего материала, например песка в эластичных мешках.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что засыпка устроена с возможностью цементации сыпучего материала в процессе эксплуатации сооружения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что засыпка устроена с возможностью битумизации сыпучего материала в процессе эксплуатации сооружения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что засыпка устроена с возможностью химического закрепления сыпучего материала в процессе эксплуатации сооружения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к созданию подземных сооружений и может быть использовано в качестве защитного устройства на редкоиспользуемых шахтных входах подземных сооружений, включая сооружения, содержащие вредные или опасные производства, например, подземные атомные станции.

Одним из самых распространенных типов защитных устройств на входах подземных сооружений являются перемычки. Известна перемычка насыпная, устанавливаемая в горной выработке и ограниченная с обеих сторон стенками, сыпучее тело которой устроено средствами гидромеханизации, например, из песка и, при необходимости, в процессе эксплуатации зацементировано. (См. заявку на изобретение А.Н.Ваучского "Перемычка насыпная" N 92011586/33(057592), 20.02.95. г. ). Однако, применения на входах шахтных подземных сооружений перемычки не нашли. Это обусловлено сложностью демонтажа перемычки, установленной в шахте, а также наличием значительных дополнительных нагрузок от веса перемычки на перекрытие и, соответственно, нагрузок на обделку, передаваемых через перекрытие.

Известно защитное устройство атомной станции, расположенной в подземном сооружении шахтного типа, содержащее перекрытие в верхней части сооружения с грунтовой засыпкой поверх него (См. книгу Мельников Н.Н. Конухин В.П. Наумов В.А. "Подземные атомные станции". КНЦ АН СССР. Апатиты, 1991 г. с.13). Перекрытие имеет большой пролет и, соответственно, невысокую несущую способность. Толщина обсыпки и, следовательно, ее защитная способность также невысоки. Кроме того, конструкция защитного устройства не позволяет оперативно производить его демонтаж с последующим восстановлением.

Известно защитное устройство подземного сооружения шахтного типа, аналогичное последнему, где в качестве перекрытия используется конструкция типа купола. (См. Сборник докладов научно-технической конференции "Комплексное использование подземного пространства северо-западного региона". С.- Петербург. 1994 г. с.22, 23.) Несущая способность перекрытия, при условии симметричного нагружения, увеличивается, но остальные недостатки сохраняются.

Известно защитное устройство подземного сооружения шахтного типа, содержащее защитную крышку (перекрытие) в верхней части сооружения. (См. статью Савостьянова А. М. "Обеспечение сейсмозащиты реактора LER 300" в журнале "Энергетическое строительство" N5 1992 г. с.18). Данное устройство принято за прототип.

Недостатком прототипа является то, что устройство обладает низкой защитной способностью как при внешних воздействиях, так и при внутренних авариях с выделением вредных или радиоактивных веществ в подземном объеме.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи надежной защиты подземных сооружений шахтного типа, включая сооружения с вредными или опасными производствами.

В результате осуществления настоящего изобретения могут быть получены следующие технические результаты: повышение защитной способности защитного устройства подземного сооружения шахтного типа при динамических и температурных воздействиях: сохранение невысокой трудоемкости открывания и закрывания устройства: обеспечение возможности надежной локализации вредных или радиоактивных веществ при их аварийном выделении выше установленных пределов во внутреннем объеме подземного сооружения.

Для достижения указанных технических результатов в известном защитном устройстве подземного сооружения шахтного типа, содержащем перекрытие, последнее выполнено "гибким", установлено в стволе шахты на определенной глубине относительно поверхности земли и закреплено анкерными тягами за кольцевой фундамент или отдельные фундаменты, расположенные с наружной стороны обделки шахты выше перекрытия, а внутри шахты от уровня перекрытия до уровня поверхности земли устроена засыпка (перемычка) из сыпучего материала, например, песка в эластичных мешках.

Засыпка может быть устроена с возможностью цементации сыпучего материала засыпки в процессе эксплуатации сооружения.

Засыпка может быть устроена с возможностью битумизации сыпучего материала засыпки в процессе эксплуатации сооружения.

Засыпка может быть устроена с возможностью химического закрепления сыпучего материала засыпки в процессе эксплуатации сооружения.

На чертеже схематично изображен продольный разрез защитного устройства подземного сооружения шахтного типа.

Защитное устройство подземного сооружения шахтного типа содержит "гибкое" перекрытие 1, установленное в стволе шахты 2 на определенной глубине, кольцевой фундамент или отдельные фундаменты 3, расположенные с наружной стороны обделки ствола шахты 2 выше перекрытия и анкерные тяги 4, соединяющие перекрытия 1 с фундаментом (фундаментами) 3. Засыпка (перемычка) 5 из сыпучего материала, например, песка в эластичных мешках находится внутри ствола шахты 2 от уровня перекрытия 1 до уровня поверхности. (Обделка ствола шахты 2 в уровне засыпки 5 может быть выполнена с ребристой поверхностью, например, из тюбингов для обеспечения передачи части нагрузки от сыпучего материала на обделку).

Засыпка 5 может быть устроена с возможностью цементации, битумизации или химического закрепления сыпучего материала в процессе эксплуатации сооружения. Обеспечение такой возможности должно включать ряд конструктивных и организационных мероприятий, осуществляемых в период проектирования и строительства защитного устройства, таких как: выбор и обоснование способа закрепления сыпучего материала засыпки 5: расчет необходимой высоты засыпки 5 для обеспечения требуемой степени защиты от проникновения вредных или радиоактивных веществ в атмосферу в случае аварии внутри подземного сооружения: выбор состава для закрепления сыпучего материала засыпки 5 и выбор оборудования для производства закрепления: конструктивные мероприятия, позволяющие выполнить закрепление засыпки 5 с использованием выбранного оборудования (например, в тело засыпки 5 при ее воздействии могут быть заложены перфорированные трубы).

Устройство работает следующим образом.

В условиях нормальной эксплуатации нагрузка от веса засыпки 5 передается на перекрытие 1. При этом, перекрытие 1 висит на анкерных тягах 4 и через них передает нагрузку на кольцевой фундамент (отдельные фундаменты) 3, расположенный с наружной стороны ствола шахты 2. От фундамента (фундаментов) 3 нагрузка передается на грунт.

При динамическом воздействии на верхней поверхности засыпки 5, например, в случае падения самолета, нагрузка, несколько ослабляясь засыпкой 5, передается на перекрытие 1 и через анкерные тяги 4 и фундамент (фундаменты) 3 на грунт. "Гибкость" перекрытия 1 обеспечивает его целостность при перемещениях от растяжения анкерных тяг 4 и осадок фундамента (фундаментов) 3 при максимальной расчетной нагрузке на верхней поверхности засыпки 5.

Техническая возможность осуществления и надежной работы предлагаемой конструкции подтверждается большим опытом, накопленном в гидротехническом строительстве при создании сооружений типа заанкеренный больверк.

При температурном воздействии на верхней поверхности засыпки 5, например, в случае пожара, засыпка 5 обеспечивает надежную длительную защиту подземного объема.

При динамическом воздействии (взрыве) внутри подземного сооружения нагрузка на нижнюю поверхность перекрытия 1 не будет превышать веса засыпки 5, что вызовет только временное снижение натяжения анкерных тяг 4.

При аварии в подземном сооружении в процессе его эксплуатации с выделением вредных или радиоактивных веществ выше установленных пределов может быть выполнено закрепление засыпки 5 путем ее цементации, битумизации или химического закрепления таким образом, что будет обеспечена надежная локализация указанных веществ.

При необходимости открывание защитного устройства производится следующим образом:

1. С использованием несложного подъемного устройства производится выемка сыпучего материала засыпки 5, например, песка в эластичных мешках, на поверхность земли.

2. Ослабляются и отсоединяются анкерные тяги 4 от перекрытия 1 и производится демонтаж перекрытия 1 (целиком или поэлементно).

Закрывание производится в обратном порядке.

Предлагаемое защитное устройство подземного сооружения шахтного типа позволяет обеспечить высокую степень защиты входа сооружения при внешних динамических и температурных воздействиях, а также обеспечить надежную локализацию вредных или радиоактивных веществ при их аварийном выделении выше установленных пределов во внутреннем объеме подземного сооружения. Кроме того, обеспечиваются сравнительно небольшие время и трудоемкость, необходимые для открывания и закрывания защитного устройства.