СПОСОБ ТАМПОНАЖА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ
METHOD OF GROUTING ROCKS DURING THE CONSTRUCTION OF VERTICAL SHAFTS

Изобретение относится к области горного дела, а именно к проходке стволов по обводненным трещиноватым породам, и предназначено для защиты горных выработок от притоков подземных вод с использованием тампонажных подушек.
Известен способ создания тампонажной подушки, включающий разделку породных стенок ствола под размеры подушки, создание дренажного слоя тампонажной подушки и установку дренажных труб, при этом дренажный слой создают ниже забоя ствола путем образования в водоносных породах зоны искусственных трещин, затем бурят в этой зоне скважины, в которые устанавливают дренажные трубы (А.С. №1070312 по Кл. E21D 9/00 от 30.01.1984 г.).
Недостатком данного способа является большие затраты времени на возведение тампонажной подушки относительно низкая технологичность сборки и низкая эксплуатационная надежность.
Известен также способ тампонажа горных пород с неоднородной трещиноватостью, включающий бурение скважин и нагнетание в них цементного раствора, при этом перед нагнетанием цементного раствора производят расширение тонких трещин посредством подачи в них воды под давлением, а цементный раствор нагнетают в расширенные трещины сразу после подачи воды под давлением, равным давлению подачи воды (А.С. №1456585 по кл. E21D 1/16 от 7.02.1989 г.).
Недостатком данного способа является большие затраты времени на возведение тампонажной подушки, относительно низкая технологичность сборки и низкая эксплуатационная надежность.
Кроме того, не обеспечивается эффективное водоподавление в силу того, что тампонажные цементные растворы не способны проникать в мелкие трещины и поры горного массива, а после застывания раствора подвержены возникновению трещин при проведении буровзрывных работ и возможной последующей деформации массива.
Известен способ тампонажа горных пород при строительстве вертикальных шахтных стволов, включающий бурение нагнетательных скважин по контуру шахтного ствола, расширение трещин посредством подачи воды, нагнетание в скважины тампонажного раствора, при этом дополнительно бурят вертикальную подготовительную скважину в центре шахтного ствола, расширяют трещины посредством подачи в нее тампонажного раствора в виде вспененного криогеля (патент РФ №2258141 по кл. E21D 1/16 от 10.08.2005 г.).
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и продолжительность работ, обусловленные такими технологическими операциями как подготовка раствора криогеля с с использованием горячей воды, поливинилового спирта и борной кислоты.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в снижении трудоемкости, снижения продолжительности работ, повышения технологичности сборки и качества тампонирования.
Поставленная задача решается за счет того, в способе тампонажа горных пород при строительстве вертикальных шахтных стволов, включающий разработку породных стенок и ядра забоя ствола, нагнетание тампонажного раствора в горную породу и возведение тампонажной подушки, нагнетание тампонажного раствора в горную породу осуществляют после опускания в ствол элементов тампонажной подушки, выполненных в виде смонтированных между собой полых металлических шаровых секторов, с последующим разъемным соединением секторов между собой, образуя шаровой сегмент, при этом нагнетание тампонажного раствора осуществляют со смонтированной тампонажной подушки.
На фиг. 1 представлена иллюстрация способа тампонажа горных пород при строительстве вертикальных шахтных стволов.
На фиг. 2 представлен общий вид тампонажной подушки, выполненной в виде разъмно соединенных между собой полых металлических шаровых секторов 1, 2, 3 образуя шаровой сегмент.
Тампонажная подушка выполнена в виде полого металлического шарового сегмента, состоящего из разъемно соединенных между собой секторов 1, 2, 3, при этом в секторе 1 выполнено отверстие 4 для цементирования закрепленного пространства, а также для бурения контрольно-разведочной скважины.
В секторах 2 выполнены отверстия 5 для цементирования закрепленного пространства, а также отверстия 6 для элементов разъемного соединения секторов.
Способ тампонажа пород осуществляется следующим образом.
На начальном этапе тампонажа осуществляют монтаж секторов 3 к стенкам вертикальных шахтных стволов, образуя кольцо шарового сегмента. После этого в центре забоя размещают сектор 1, вокруг которого размещают секторы 2. После размещения сектора 1 и секторов 2 и 3 осуществляют их крепление друг с другом при помощи болтовых соединений. Скрепленные таким образом сектора, образуют шаровой сегмент со сферическим основанием, опирающимся на опорную поверхность вертикального шахтного ствола под которой находится напорный водоносный горизонт 8. На верхней опорной площадке шарового сегмента 3 создают шахтную крепь 7, после чего со смонтированной тампонажной подушки осуществляют нагнетание тампонажного раствора.
Выполнение шарового сегмента со сферическим основанием обеспечивает работу конструкции с максимальным использованием несущей способности бетона, повышает эффективность тампонирования водоносных пород из забоя вертикальных шахтных стволов, сокращает время на возведение тампонажной завесы, а также повышает маневренность возведения тампонажной подушки при любых водопритоках. Обеспечивается многоразовое использование конструкции тампонажной подушки, что снижает материальные затраты и сроки выполнения тампонажных работ.