СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ШАХТ И РУДНИКОВ НА КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ
BUILDING METHOD OF MINES AND GROOVES ON NONTERRESTRIAL OBJECTS

Изобретение относится к горному делу, в частности к способам строительства изолированных (герметичных) шахт, рудников и горнобуровых выработок, используемых для укрытия людей, а также для ведения геологоразведочных работ и разработке месторождений полезных ископаемых в горных породах космических объектов.
Известен способ бурения скважин на космическом объекте с твердой поверхностью - планете Луна, с отбором керна («Космонавтика», энциклопедия, изд-во «Советская энциклопедия», 1985, стр.223). Этот опыт показателен тем, что можно бурить скважины на космических объектах, а следовательно, сооружать горные объекты, в том числе вести строительство шахт на космических объектах с твердой поверхностью.
Известен «Способ строительства шахты» (АС СССР, №891935, 23.12.81, БИ №47), включающий вскрытие подготавливаемых горизонтов углубкой стволов под защитой природных целиков, после вскрытия первого подготавливаемого горизонта одним из стволов осуществляют вскрытие нижних горизонтов следующим стволом с выдачей породы на первый подготавливаемый горизонт.
Недостатками данного способа являются:
- необходимость оставлять природные целики в том или ином стволе на первом этапе сооружения шахтного ствола, а затем вновь возвращаться в этот ствол и разрабатывать оставленный природный целик, что осложняет ведение технологических операций строительства шахты;
- выдавать породы через подготовленный горизонт, что также усложняет процесс строительства шахты.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Способ строительства шахты» (АС СССР, №1145144, 15.03.85, БИ №10).
Способ включает вскрытие подготавливаемых верхних горизонтов одним из центрально-сдвоенных стволов, вскрытие нижних горизонтов другим стволом и выдачу минеральных, рудоносных отложений и породы от проходки каждого ствола по соседнему стволу, в пределах верхних горизонтов сооружают капитальный рудоспуск в приствольной части первого ствола и вспомогательный рудоспуск в приствольной части второго ствола.
Основными недостатками данного способа являются:
- длительные сроки углубки стволов и подготовки вскрываемых нижележащих горизонотов;
- сооружение рудоспусков в приствольных частях стволов, что ведет к удорожанию строительства шахты и усложнению технологических операций во время эксплуатационных работ.
Задачей предлагаемого технического решения является создание способа строительства шахты и рудников на космических объектах, позволяющего обеспечить безопасность проведения буровых работ и снижающего материальные затраты.
Задача решается за счет того, что предложен способ строительства шахты и разработки месторождения на космических объектах, который включает вскрытие верхних горизонтов одним из стволов, вскрытие нижнего горизонта через главный ствол. Выдачу породы от проходки каждого ствола и горизонтов по соседнему стволу и отличается от наиболее близкого технического решения тем, что:
- сооружение главного и вспомогательного стволов производится буровым станком с шахтным копром из здания-укрытия, связанного с космическим кораблем, что ускоряет процесс сооружения шахты и уменьшает материальные затраты;
- после забурки того или иного ствола на их устья устанавливают герметизирующие и теплоизоляционные полки, что позволяет обеспечить безопасность проведения буровых и вспомогательных работ;
- сооружают вначале вспомогательный ствол, вскрывающий верхний горизонт, что упрощает и удешевляет строительство шахты или рудника;
- верхний горизонт соединяют оба ствола, что упрощает и удешевляет строительство и эксплуатацию шахты или рудника;
- верхний горизонт продолжают сооружать до выхода на борт кратера, он оборудуется шлюзовой камерой, что позволяет обеспечить безопасность космического персонала в период эксплуатации шахты или рудника.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежом, на котором изображена стадия сооружения шахты, рудника.
На поверхности 1 планеты сооружают шахту, рудник 2, представленную главным 3 и вспомогательным 4 стволами. Оба ствола соединяются верхним горизонтом 5. Через главный ствол 3 вскрывается нижний горизонт 6. Сооружение главного 3 и вспомогательного 4 стволов производится бурением, осуществляемым шахтным копром 7 с буровым станком 8 из здания-укрытия 9, связанного с космическим кораблем 10. После забурки того или иного ствола 3 или 4 на их устья 11 и 12 устанавливают герметизирующие и теплоизоляционные полки 13 и 14. Продолжают сооружение вначале вспомогательного ствола 4, вскрывающего верхний горизонт 5. В месте вскрытия сооружают камеру 15. Продолжают сооружение главного ствола 3, применяя буровой снаряд 16 с забойным двигателем 17 и буровым наконечником 18, позволяющим бурить опережающую скважину 19 и расширять ее. Оба ствола, главный 3 и вспомогательный 4, оборудуются лестницами или лифтами (на чертеже не показаны). Верхний горизонт 5 соединяет оба ствола 3 и 4, его продолжают строить в ту или иную сторону до выхода 20 на борт кратера планеты, выход 20 горизонта 5 оборудуется шлюзовой камерой 21. Выдача породы от проходки каждого ствола и горизонтов производится по соседнему стволу через здание-укрытие 9 и шлюзовую камеру 22 с помощью тележки 23 или по верхнему горизонту 5 через шлюзовую камеру 21. Кроме указанных стволов главного 3 и вспомогательного 4 могут сооружаться и дополнительные стволы, имеющие выход на поверхность планеты и выполняющие функции спасательных, выхлопных (воздухосбрасывающих) и т.д. (на чертеже не показаны). Ряд камер 15 и 24 и других (на чертеже не показаны) оборудованы для обеспечения жизнедеятельности людей в недрах планеты. Это могут быть электростанции, воздухонагнетательные станции, пищеблоки, спальные комнаты и комнаты отдыха, склады, хранилища и др. Другой ряд камер 25 выполнен и оборудован для ведения геолого-разведочных работ. Буровые станки 26, 27, 28 и другое оборудование используют для сооружения скважин: опережающих 29, нисходящих 30, восстающих 31 или наклонно-восстающих 32. А также ведут работы по добыче и переработки полезных ископаемых, найденных в недрах планеты. При окончании работ на планете и при аварийных ситуациях космонавты (экипаж) могут воспользоваться вспомогательным стволом 4, который через устройство 33 контактирует с аварийным люком 34 космического корабля 10.
При этом для выполнения спасательных работ дополнительно сооружают выработки и скважины большого диаметра, которые оборудуют лифтами, лестницами и спецлестницами - устройствами для вывода космического персонала в зону космических кораблей или посадочных ступеней.
Работы на большинстве этапов могут производится с автоматическими и полуавтоматическими установками, механизмами с дистанционным управлением, в том числе с управлением непосредственно из космического корабля.
Вначале сооружают шахты и колодцы с копром и укрытием, затем камеры и все для комфортного жилья производственного и вспомогательного подземного помещения со всеми жизненно необходимыми инженерными коммуникациями, оборудованием и технологической оснасткой. По мере разработки минеральных ресурсов, например полиметаллических рудных тел, производится их обогащение и создаются помещения и комплексы подземного космического поселения с запасными системами безопасности. Концентраты минеральных ресурсов также по горным выработкам будут доставляться на космические корабли или их посадочные ступени, а затем на Землю.
Учитывая отсутствие обычной атмосферы и воды, наличие жесткого космического излучения и большие перепады температуры, в предложенном способе особо принимаются необходимые меры по созданию защищенных условий деятельности персонала.
Возможно применение данного способа для строительства стратегически важных объектов гражданского и военного назначения.
Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить безопасность проведения буровых работ и снизить материальные затраты при строительстве шахт и рудников на космических объектах.