способ сооружения устьев наклонных горных выработок в наносах

Формула изобретения

Способ сооружения устьев наклонных горных выработок в наносах, включающий разработку котлована до коренных, не склонных к размоканию пород, сооружение опорного венца, уплотнение днища котлована, возведение снизу вверх железобетонной крепи, бурение дренажных скважин, обратную отсыпку котлована грунтами наносов, отличающийся тем, что вокруг крепи создают дренажно-демпфирующий слой из водостойкого, не склонного к размоканию, крупнокусковатого материала, а дренажные скважины образуют в крепи у почвы выработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к шахтному строительству и может быть использовано при сооружении горных выработок в породах, характеризующихся высокой обводненностью и проявлением горного давления в виде их подвижек.

Известен способ сооружения и крепления горных выработок (см. авторское свидетельство № 1401139 SU, МПК7 Е21D 11/10), включающий при необходимости упрочнение вмещающих горных пород, например, замораживанием, проходку горных выработок увеличенным сечением, возведение бетонной или железобетонной крепи с образованием по периметру крепи выпускных окон, заполнение закрепного пространства сыпучим материалом, например песком.

При последующем проявлении горного давления, характеризующемся подвижкой горных пород и, следовательно, неопределенностью направления и величины локальных усилий на крепь, слой сыпучего материала (песка) равномерно перераспределяет усилие на крепь горной выработки, чему способствует возможность выдавливания части сыпучего материала из закрепного пространства через проемы крепи.

К недостаткам известного способа следует отнести энергоемкость и большие трудозатраты по предварительному упрочнению слабых вмещающих горных пород, например, наносов, высокую стоимость добычи и расходы по сушке сыпучего материала для заполнения закрепного пространства.

Известен способ сооружения устьев наклонных горных выработок в наносах, включающий разработку котлована с дном, параллельным трассе наклонной выработки, с соответствующими углами откосов боковых и торцевой стенок и глубиной до места сооружения опорного венца крепи устья ствола в коренных породах. После уплотнения дна котлована тяжелой техникой на нем от опорного венца до поверхности устанавливается бетонная крепь и производится обваловка крепи насыпным грунтом (обратная отсыпка) котлована (см. Строительство наклонных горных выработок. / Н.Ф.Косарев, А.И.Копылов, В.В.Першин, М.Д.Войтов. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. - С.105-107).

Недостатком такого способа является неравномерность нагрузки на крепь устья наклонного ствола от обратной отсыпки, большой коэффициент разрыхления насыпного грунта из-за нежелательности использования тяжелой техники для послойного уплотнения грунта над крепью во избежание ее деформации и смещения от проектного направления и, следовательно, большая насыщенность насыпных пород над крепью паводковыми и грунтовыми водами.

Неравномерность нагрузки на крепь осложняет ее расчет, в котором используется большой запас прочности, что ведет к удорожанию крепи и увеличению трудоемкости ее возведения.

Целью настоящего изобретения является улучшение условий работы крепи устья наклонной горной выработки, сооружаемого в открытом котловане.

В предлагаемом способе сооружения устьев наклонных горных выработок в наносах, включающем разработку котлована до коренных пород, сооружение опорного венца, уплотнение днища котлована, возведение снизу вверх железобетонной крепи, обратную отсыпку котлована грунтами наносов, поставленная цель достигается тем, что вокруг крепи создают дренажно-демпфирующий слой из водостойкого, не склонного к размоканию крупнокускового материала, например, щебня, толщиной 1-2 м, а в крепи у почвы выработки образуют дренажные скважины.

Кроме того, после сооружения устья ствола производят по мере необходимости последующий тампонаж цементным раствором закрепного демпфирующего слоя с образованием дополнительной несущей оболочки крепи.

На фиг.1 показан котлован с крепью устья наклонной выработки.

На фиг.2 показано сечение устья наклонной выработки.

Устье наклонной горной выработки в наносах состоит из котлована 1, разработанного до глубины установки опорного венца 2 у коренных пород 3, уплотненного слоя 4 из водостойкого, не склонного к размоканию дренажно-демпфирующего материала, например щебня, железобетонной крепи 5, с дренажными скважинами 6 у почвы выработки (у основания крепи), насыпного слоя 7 дренажно-демпфирующего материала и слоя 8 грунтов наносов, образованного при обратной отсыпке котлована.

Способ сооружения устьев наклонных выработок осуществляется следующим образом.

После разработки котлована 1 до глубины коренных пород 3 сооружают железобетонный опорный венец 2, засыпают днище котлована водостойким, не склонным к размоканию прочным дренажно-демпфирующим материалом, например, щебнем с большим коэффициентом пустотности, уплотняют этот материал по всему наклонному днищу котлована до образования слоя 4 уплотненного щебня с малым коэффициентом пустотности и возводят известным способом железобетонную крепь 5 с дренажными скважинами 6, засыпают крепь 5 слоем 6 водостойкого, не склонного к размоканию материала без его уплотнения, а затем производят обратную отсыпку котлована грунтами 7 наносов.

Разрыхленные при разработке котлована 1 грунты 8 характеризуются повышенной водопроницаемостью, водонсыщенностью и склонностью к непредсказуемым направлениям подвижки и концентрации нагрузок.

Уплотненный слой 4 из кусковатого, не склонного к размоканию материала, а также уплотненные грунты наносов на днище котлована в значительно меньшей степени подвижны и прочны, но у слоя 4 сохраняется достаточно высокая пустотность и водопроницаемость.

Не уплотняемый перед обратной отсыпкой грунтами 8 слой 7 из кусковатого, не склонного к размоканию материала (щебня и т.п.) при увеличении нагрузок от веса вышележащих пород и их подвижках равномерно перераспределяет нагрузки на крепь 5 за счет разрушения острых граней кусковатого материала и уменьшения пустотности слоя 7.

В силу сохранения достаточной пустотности и водопроницаемости уплотненного до сооружения крепи 5 слоя 4 и постепенно уплотняемого над крепью 5 слоя 7 паводковая и грунтовая вода фильтруется из грунтов 8 обратной отсыпки и затем дренируется по слоям 4 и 7 к опорному венцу 2, а затем через дренажные скважины 6 поступает в выработку и откачивается насосами.

При возрастании нагрузок и появлении опасности разрушения крепи устья наклонной выработки возможен тампонаж (инъектирование растворами на основе цемента) слоев 4 и 7 закрепного пространства, качество которого обусловлено их развитой пустотностью (искусственной трещиноватостью).

При заранее принятом решении об упрочнении (тампонаже) закрепного слоя устья наклонной выработки применяется крепь выработки с меньшей грузонесущей способностью.