КРЕПЬ ПОДЗЕМНОГО СООРУЖЕНИЯ
SUPPORT OF UNDERGROUND STRUCTURE

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:
max
B
- выше и ниже водонапорного слоя пород и параллельно ему в водоупорах бурится комплект скважин наибольшей глубиной не менее l=l+0,5 м,
B
где l - максимальная ширина зоны влияния взрывных работ 12 в массиве, м,
i
Г
- 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 (P), 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 Р.
0
Подобное решение обеспечивает снижение гидростатического давления на выходе воды из водоупора (P) 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.