Способ строительства вертикальных шахт и сооружение в них стартовых комплексов ракет-носителей
METHOD FOR CONSTRUCTION OF VERTICAL SHAFTS AND CONSTRUCTION OF LAUNCH COMPLEXES FOR LAUNCHING ROCKET VEHICLES IN THEM

Изобретение относится к строительству шахт и к технологии строительства стартовых комплексов для запуска ракет носителей всех классов.
Известны способы строительства вертикальных шахт и запуска ракет носителей без использования 1-й ступени, предложенных в патентах на изобретения №2733449 от 01.10.2020, №2747888 от 17.05.2021 и №2775897 от 11.07.2022. Недостатком известных патентов является необходимость высоких трудозатрат на строительство горной дороги для доставки секций стартового комплекса.
Для строительства круглых вертикальных шахт необходимого диаметра известен способ, описанный МАЛЕВИЧЕМ Н.А. «Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов», Москва, «Недра», 1975, на стр. 300-301 и 314-317.
Он предусматривает бурение скважины вертикально вниз с уровня местности с выходом в горную выработку с последующим расширением диаметра скважины бурением снизу-вверх и в дальнейшем бурением скважины большего диаметра сверху вниз.
Задачей изобретения является создание технологии сооружения стартового комплекса для запуска ракет носителей в вертикальной шахте расчетной высоты.
Техническим результатом изобретения является упрощение строительства и сокращение объема и времени работ при сооружении стартового комплекса.
Технический результат достигается тем, что последовательно производят бурение скважины с верхней части склона горы вертикально вниз в сооруженный на уровне местности тоннель, затем производят бурение снизу-вверх, расширяя скважину и сверху вниз до получения ствола шахты расчетного диаметра и строительство подземной части шахты, после чего производят монтаж секций ствола стартового комплекса путем накладывания их одну на другую, а пространство между стенками шахты и секциями заливают бетоном.
Отличие заявляемого изобретения заключается в том, что по сравнению с имеющимися в настоящее время способами сооружения вертикальных шахт их строительство ведется с уровня местности вниз в горную выработку, а предлагаемый способ с верхней части горы (склона горы) в тоннель на уровне местности.
Заявляемый способ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показано расширение уже пробуренной скважины путем бурения снизу-вверх. На фиг. 2 - процесс дальнейшего расширения диаметра шахты путем бурения сверху-вниз до получения расчетного размера. На фиг. 3 - процесс укладки элементов конструкции стартового комплекса.
Сооружение стартового комплекса для запуска ракет носителей производится в следующей последовательности:
производится бурение к расчетной точке выхода бурового устройства в тоннель, сооруженный на уровне местности, который является важным элементом стартового комплекса и используется для вывоза образующейся при бурении породы, а в ходе его строительства для доставки конструкций и материалов и доступу к затворяемому технологическому проему стартового комплекса для комплектования оборудованием, составными частями ракеты носителя и обслуживании его;
буровое устройство меняется на больший диаметр и производится расширение скважины путем бурения снизу-вверх;
затем производится бурение сверху вниз долотом необходимого диаметра, а образующаяся при бурении ствола шахты порода падает в тоннель и вывозится для отсыпки прилегающей площадки перед тоннелем или сооружения дамбы в ближайшем ущелье (ложбины) и создания водоема для воды, используемой при запуске РН.
После завершения бурения ствола шахты до расчетного диаметра на площадку в верхней части шахты с использованием подъемного устройства буровой установки поднимаются составные части (секции) стартового комплекса, изготовленные и подогнанные друг к другу в заводских условиях.
Подъем начинается с верхней секции и заканчивается той, которая будет укладываться на самую нижнюю (с технологическим проемом), устанавливаемую через тоннель на подземную часть стартового комплекса.
Подземная часть стартового комплекса (ниже уровня местности) строится обычным способом, путем рытья котлована и сооружения в нем бассейна для воды расчетного объема, который является также фундаментом для первой (с технологическим проемом) секции стартового комплекса, после чего производится монтаж секций комплекса путем накладывания одной секции на другую опуская их с помощью подъемного устройства буровой установки с верхней площадки ствола шахты.
После установки определенного количества секций пространство между деталями стартового комплекса и шахтой заполняется бетоном с применением бетонных насосов до высоты, на которую возможно подавать раствор с его применением.
Для заливки бетоном секций, расположенных выше использовать емкость для жидкого бетона цилиндрической формы диаметром меньше чем внутренний диаметр стартовый комплекса.
Чтобы не повредить стенки комплекса при подъеме емкости с бетоном и опускании ее, с внешней стороны в верхней и нижней ее части по окружности расположить ролики, которые при подъеме и спуске емкости не позволят допускать жесткого касания ею стенок секций и соответственно исключить нанесение им повреждений.
Емкость в нижней части оборудовать выливными устройствами сразу в четыре стороны для заполнения бетоном пространства между шахтой и внешними стенками составных секций комплекса, равномерно, не допуская искривления его вертикали.
Выполняются работы по строительству шахты и стартового комплекса в следующей последовательности с учетом приведенных чертежей:
выбирается место для строительства шахты 1 на склоне горы 2;
в верхней части готовится площадка 3 под размещение буровой вышки 4 и поднимаемых и складируемых элементов конструкции 5 стартового комплекса;
одновременно с этим на уровне местности производятся работы по пробиванию горизонтального тоннеля 6 к расчетному месту выхода бурового устройства 7 в тоннель 6;
производится бурение скважины 8 до выхода нижней части бура 7 в верхней части тоннеля 6;
бур 7 заменяется на устройство большего диаметра, позволяющего производить бурение снизу-вверх, расширяя диаметр скважины 8 до получения отверстия, позволяющего раздробленной породе 9 падать в нижнюю часть шахты (в тоннель 6), не застревая в скважине 8;
далее буровое устройство 7 в зависимости от прочности породы меняется на долото 10 необходимого диаметра для производства бурения уже сверху-вниз, увеличивая диаметр шахты 1 до расчетного значения;
отбойник 11, установленный в нижней части, под пробуренной скважиной 8 отражает высокую кинетическую энергию падающей породы 9 по направлению к выходу из тоннеля 6, предотвращая его повреждение;
порода 9 вывозится из тоннеля 6 и отсыпается для расширения площадки перед ним или создания дамбы для водоема;
производится подъем составных частей (секций) 5 стартового комплекса, на площадку 3 в верхней части шахты 1 с использованием подъемного устройства 12 буровой вышки 4;
роется котлован и сооружается подземная (ниже уровня местности) часть шахты 13;
на подземную часть шахты 13 устанавливается через тоннель 6 секция с технологическим проемом 14;
производится монтаж стартового комплекса путем накладывания одной секции 5 на другую, опуская их с помощью подъемного устройства 12 буровой вышки 4 с верхней площадки 3;
пространство между деталями стартового комплекса и шахтой заполняются бетоном 15.
Преимущество предложенного способа:
возрастает скорость проходки горной породы за счет применения предложенного способа строительства ствола шахты, без использования крепей и необходимости поднятия на поверхность выбранной породы;
упрощаются и ускоряются работы за счет использования подъемного устройства буровой установки для поднятия наверх элементов конструкции стартового комплекса, а затем их установка;
нет необходимости строительства широкой горной дороги для доставки тяжелых крупногабаритных деталей комплекса на верхнюю площадку;
техника для строительства площадки и буровая установка доставляется на верхнюю часть предполагаемой шахты с помощью вертолета Ми-26;
сокращаются трудозатраты, время и стоимость сооружения стартового комплекса;