способ ликвидации вертикальных горных выработок

Формула изобретения

Способ ликвидации вертикальных горных выработок, включающий частичное извлечение крепи, засыпку инертным материалом, сооружение железобетонного полка в водоупорном слое пород, гидроизоляционного экрана и железобетонной плиты над устьем выработки, отличающийся тем, что железобетонный полок сооружают на расстоянии не менее 10 м от почвы водоносного слоя пород, над ним до самой поверхности возводят из плотной глины внутренний гидроизоляционный экран, а вокруг выработки дополнительно создают внешний гидроизоляционный экран - противофильтрационную завесу из тампонажного глинистого материала, обеспечивающего совместно с внутренним гидроизоляционным экраном долговременную гидрозащиту водоносного горизонта и горной выработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела, в частности к ликвидации вертикальных горных выработок (стволов и шурфов), имеющих выход на земную поверхность.

Известен способ ликвидации вертикальных горных выработок путем возведения гидроизоляционных перемычек в примыкающих к стволу горизонтальных выработках на всех горизонтах, заполнения ствола сухой породной закладкой в центральной части, твердеющей - в верхней и нижней частях, сооружения над устьем ствола железобетонной плиты (полка) и металлического ограждения, прокладки дегазационного трубопровода, пропускаемого через перекрытие (Цыганек И., Ярембаш И.О., Пилюгин В.И. Проблемы ликвидации вертикальных стволов угольных шахт. Уголь Украины, 1998, №2, с.54-56).

Недостаток этого способа состоит в том, что он не обеспечивает гидроизоляцию водоносного горизонта: шахтные воды могут проникать в водоносный горизонт, а воды из водоносного горизонта - в шахтный ствол и другие горные выработки.

Способ замораживания подземных вод с помощью хлористого кальция, хлористого лития, жидкого азота и других хладагентов позволяет создать вокруг ствола ледопородное ограждение, препятствующее проникновению вод из вмещающих пород в стволы при проходке, но после размораживания скважин не исключается прорыв вод в горные выработки. Поэтому он не пригоден для применения в послеэксплуатационный длительный период существования горных выработок.

Более надежным является способ создания вокруг ствола противофильтрационных завес методами цементации или глинизации, обеспечивающих длительную гидрозащиту ствола как в период проходки, так и при эксплуатации. Между завесами оборудуют дренажную полость. Однако способ гидроизоляции с сооружением внутренней и внешней противофильтрационных завес согласно а.с. 1490265 МКИ E 21 D 1/16 от 30.06. 89г. в процессе проходки не пригоден для гидроизоляции ствола при ликвидации шахты или рудника.

Существует способ засыпки стволов рудников, добывающих водорастворимую руду (патент РФ 2211335, 7 E 21 F 15/06, БИПМ №24, 2003), включающий засыпку ствола рудой и инертным материалом. Рудой ствол засыпают на период охраны, а на период долговременной ликвидации руду растворяют и вместо нее в ствол засыпают инертный материал. В конечном состоянии ствол будет полностью заложен инертным материалом, но без гидроизоляции водоносного горизонта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ликвидации вертикальных горных выработок, включающий засыпку инертным материалом до водоупорного слоя, в котором сооружается гидроизоляционный экран с предварительным извлечением крепи, засыпку ствола инертным материалом выше гидроизоляционного экрана и устройство перекрытия устья выработки железобетонной плитой (а.с. СССР 1142634, E 21 D 11/00, БИ 1985, №8). Способ не обеспечивает надежную гидроизоляцию водоносного горизонта, потому что вследствие усадки инертного заполнителя возможно смещение гидроизоляционного экрана вниз ввиду отсутствия жесткого железобетонного полка.

В задачу настоящего изобретения входило создание способа ликвидации вертикальных горных выработок, обеспечивающего надежную гидроизоляцию водоносного горизонта на неограниченное время.

Задача решается таким образом, что в способе ликвидации вертикальных горных выработок, включающем частичное извлечение крепи, засыпку инертным материалом, сооружение железобетонного полка в водоупорном слое пород, гидроизоляционного экрана и железобетонной плиты над устьем выработки, железобетонный полок сооружают на расстоянии не менее 10 м от почвы водоносного слоя пород, над ним до самой поверхности возводят из плотной глины внутренний гидроизоляционный экран, а вокруг выработки дополнительно создают внешний гидроизоляционный экран - противофильтрационную завесу из тампонажного глинистого материала, обеспечивающего совместно с внутренним гидроизоляционным экраном долговременную гидрозащиту водоносного горизонта и горной выработки.

На фиг.1 представлен продольный разрез вертикальной горной выработки (ствола), подлежащей ликвидации, на фиг.2 - поперечный разрез с внешним гидроизоляционным экраном.

Осуществляется способ следующим образом: вертикальный ствол 1 заполняют инертным материалом 2 (например, песчано-галечниковой смесью), затем перекрывают железобетонным полком 3, располагаемым на расстоянии не менее 10 м от почвы водоносного слоя. Выше полка до самой поверхности извлекают крепь и заполняют утрамбованной глиной 4, создавая, таким образом, внутренний гидроизоляционный экран. Устье ствола перекрывают железобетонной плитой 7 и возводят металлическое ограждение 8. Затем вокруг ствола бурят скважины 5 с заглублением 2-3 м в водоупорный слой пород и закачивают тампонажный цементный или глинистый раствор. Перекрытие тампонажных зон должно составлять не менее 2 м. Таким образом, создается вокруг ствола противофильтрационная завеса - внешний гидроизоляционный экран 6.

Способ ликвидации горных выработок с созданием внешнего и внутреннего гидроизоляционных экранов обеспечивает гидрозащиту водоносного горизонта и устойчивость горных выработок на неограниченное время, а при заполнении выработанного пространства шахты или рудника водой или рассолами исключается выделение взрывоопасных газов из массива горных пород и необходимость сооружения газоотводного (дегазационного) трубопровода.