Материал: Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

стях при производстве работ по разрушению замороженных по­ род и возведению постоянной крепи.

Последовательную схему производства работ применяют при проходке стволов глубиной до 200 м. Ствол по глубине в зависимости от горно-геологических условий и состояния ледо­ породного ограждения разбивают на звенья высотой 15—25 м. Выемку породы в звене производят заходками, равными высоте звена (длинные заходки), с применением временной крепи, ана­ логичной при проходке стволов небольшой глубины в обычных горно-геологических условиях с тбй лишь разницей, что затяж­ ку стенок ствола производят не сплошную, а вразбежку для на­ блюдения за состоянием замороженных пород. В тяжелых ус­ ловиях, при большом давлении горных пород и невысокой прочности замороженных пород выемку породы в звене осуще­ ствляют заходками высотой 1—3 м (короткими заходками) с возведением временной бетонной крепи толщиной 20—30 см с помощью металлической створчатой опалубки. После выемки породы на.высоту звена проходку ствола останавливают и сни­ зу вверх возводят постоянную крепь ствола.

Параллельную схему производства работ целесообразно применять при проходке стволов большой глубины. Ствол так­ же по глубине разбивают на звенья А—Г высотой до 80 м (рис. 4.22). Выемку породы в нижнем звене производят заход­ ками высотой 1—3 м с возведением временной бетонной крепи.

Постоянную крепь возводят в верхнем звене в направлении снизу вверх с применением того же оборудования, как при про­ ходке стволов в обычных горно-геологических условиях.

Способ разработки пород в забое зависит от свойств пере­ секаемых пород и степени их промороженности. Разработку мягких непромороженных пород типа песков и илов осущест­ вляют грейферными грузчиками с ручным или машинным вож­ дением. Гравелистые породы, мел и мергель, а также слабопромороженные пески и глины до температуры— (2—3) °С разру­ шают пневматическими отбойными молотками легкого и тяже­ лого типа, пневмоломами, глины и суглинки — пневматическими лопатами с последующей погрузкой породы грейферными груз­ чиками.

Применение пневматических инструментов при низких тем­ пературах имеет существенный недостаток, который заключа­ ется в том, что содержащаяся в сжатом воздухе влага замер­ зает в золотниках пневмоинструментов. В связи с этим необхо­ димо принимать меры по обезвоживанию сжатого воздуха. С этой целью сжатый воздух перед подачей его в забой пропус­ кают через змеевик, который помещают в баки с охлаждающим рассолом. Порядок разработки породы в забое предусматрива­ ет сначала выемку незамороженной породы в центре забоя на глубину 60—70 см, а затем отбойку замороженных пород от-

бойными молотками -и пневмоломами по всему сечению выра­ ботки. Если породы проморожены по всему сечению, то разра­ ботку породы начинают с центрального вруба на глубину 50 см. Затем отбойку породы ведут в направлении к периферии ство­ ла. Число проходчиков, занятых на разработке породы в забое ствола, определяют из расчета 2,5—3,5 м2 площади на одного человека.

При проходке ствола по крепким трещиноватым заморожен­ ным и незамороженным породам "их разрушение осуществляют взрывным способом. При этом необходимо соблюдать меры предосторожности, не допуская таких деформации ледопород­ ного ограждения, которые могут повредить замораживающие колонки, особенно когда последние находятся близко к конту­ ру ствола из-за их отклонения. Шпуры бурят бурильными мо­ лотками ПР-ЗОК, ПР-ЗОЛ и'др. Диаметр буровых колонок вы­ бирают в пределах 40—60 мм. Для грунтов с коэффициентом крепости f = 5ч-6 применяют буровые коронки крестовой или Долотчатой формы, для пород с f=8-HlO — долотчатой формы. Бурение ведут с продувкой шпуров сжатым воздухом или про­ мывкой 2—3%-ным раствором хлористого кальция, предохра­ няющим бур от примерзания’его к стенкам шпура. Шпуры рас­ полагают по трем-четырем концентрическим окружностям и с уклоном к центру ствола. Угол наклона периферийных шпу­ ров принимают равным 75—76°. Устья шпуров удаляют от сте-

•нок ствола на 30—40 см. По мере приближения к центру ство­ ла угол наклона шпуров уменьшают до 70° Глубину шпуров принимают в пределах 1,2—1,5 м.

Шпуры взрывают последовательно.с применением электро­ детонаторов с двухсекундным замедлением. В первую очередь взрывают восемь — десять врубовых шпуров, затем в дветри серии по восемь — десять шпуров — отбойные шпуры. В по­ следнюю. очередь взрывают периферийные (оконтуривающие) шцуры, т. е. взрывание шпуров осуществляют на обнаженную плоскость. В качестве взрывчатого вещества применяют аммо­ ниты всех типов, которые являются безопасными при низких температурах.

Удельный расход взрывчатых веществ принимают неболь­ шим и в зависимости от крепости пород изменяется в пределах 0,5—0,7 кг на 1 м3 породы в массиве. Величину заряда врубо­

специальных водоотливных средств не предусматривается. Во­ ду, остающуюся в незамороженной породе, удаляют из забоя при погрузке породы в бадью. Поступление в забой значитель­ ного количества воды указывает на наличие «окна» в ледопо­ родном ограждении. Если приток воды появляется в слабых

грунтах (песок, ил, глина, мергель, мел и др.), то организация водоотлива из забоя недопустима, так как движущая вода раз­ рушит ледопородное ограждение, что может привести к серь­ езным осложнениям. В таком случае работы по проходке пре­ кращают, ствол затапливают водой до нормального гидроста­ тического уровня и производят дополнительное замбраживание пород.

Постоянную крепь при проходке стволов способом замора­ живания возводят в сложных горно- и гидрогеологических ус­ ловиях, при отрицательных температурах горных пород и воз­ душной среды в стволе, температурных колебаниях, вызывае­ мых сначала замораживанием, а затем оттаиванием пород, не.- равномерных нагрузках, возникающих при оттаивании пород. В связи с этим постоянная крепь шахтных стволов, проходимых способом замораживания, должна обладать по сравнению с по­ стоянной крепью вертикальных стволов в- обычных условиях повышенной прочностью и водонепроницаемостью, .способ­ ностью не изменять своих физико-механических свойств при за­ мораживании и оттаивании, стойкостью по отношению к раз­ рушающему воздействию агрессивных подземных вод и рассо­ лов, способностью противостоять неравномерным, нагрузкам горных пород. Поэтому в зависимости от геолбгического-строе­ ния пород, пересекаемых стволом, их физико-механических свойств, давления, минерализации подземных вод, диаметра ствола, его глубины в качестве постоянной крепи вертикальных стволов, проходимых способом замораживания, применяют чу­ гунные тюбинги, монолитный бетон или железобетон, металлобетон. Часто применяют комбинированные двух- и трехслойные крепи, состоящие из чугунных тюбингов и монолитного бетона, укладываемого в затюбинговое пространство; чугунных тюбин­ гов и затюбингового пластобетона; временной бетонной крепи

состоящую из двух стальных цилиндров и бетонного заполнения между ними. При залегании обводненных пород до глубины 200 м иногда применяют бетонную крепь с одним стальным эк­ раном. Попытки применять монолитную железобетонную крепь оказывались малоуспешными в связи с большой сложностью производства работ.

При применении монолитной бетонной крепи укладку бетон­ ной смеси в замороженной зоне производят способом, основан­ ным на принципе сохранения и использования тепла, выделяе­ мого цементом в процессе твердения смеси (экзотермическое тепло), и тепла, вводимого в бетонную смесь путем подогрева инертных материалов. В связи с этим для приготовления бето-

на целесообразно применять высокомарочные цементы или гли­ ноземистый цемент, выделяющие при твердении большое коли­ чество тепла. Сочетание высокомарочных цементов с ускорите­ лями твердения, подогревом воды и инертных, повышенным рас­ ходом цемента позволяет получить бетон необходимой прочно­ сти. Кроме того, для уменьшения потерь тепла бетонную крепь при ее возведении иногда теплоизолируют от замороженных пород. Как показывает практика, температура бетона, уклады­ ваемого в дело, должна составлять не менее 40 °С. Поэтому в зависимости от применяемого типа цемента подогрев инертных и воды доводят до (60—70) °С.

Для предотвращения проникновения подземных вод через крепь стволов внутрь стволов проводят работы по ее гидроизо­

крепят стволы месторождений с особо сложными гидрогеологи­ ческими условиями, бетонная крепь предназначена для вос­ приятия горного давления, а тюбинговая крепь — для удержа­ ния гидростатического давления подземных вод. Следовательно, гидроизоляция крепей этих стволов сводится главным образом к гидроизоляции тюбинговой крепи. Гидроизоляция тюбинговой крепи состоит в уплотнении следующих ее элементов: верти­ кальных (радиальных) швов; горизонтальных (кольцевых) швов; болтовых соединений; тампонажных отверстий; соедини­ тельных (пикотажных) швов между звеньями крепи.

Защиту ствола от проникновения воды осуществляют: укладкой и чеканкой свинцовой проволоки, имеющей в се­

чении форму эллипса, в вертикальные и горизонтальные швы; установкой и затяжкой уплотнительных сферических метал-

лоасбобитумных шайб в узлах болтовых соединений; установкой и затяжкой свинцовых или асбобитумных плос­

ких шайб под заплечики тампонажных пробок; уплотнением соединительных швов между отдельными

звеньями крепи путем расклинки деревянными клиньями (сое­ динительный пикотаж) или заделки шва цементным тестом.

Гидроизоляцию тюбинговой крепи на калийных и соляных месторождениях производят путем:

укладки и чеканки свинцовых прокладок в виде полос свин­

установки и затяжки свинцовых бочкообразных шайб в уз­ лах болтовых соединений;

установки и затяжкц свинцовых плоских шайб под запле­ чики тампонажных пробок;

уплотнения соединительных швов между отдельными звенья­ ми крепи расклинкой деревянными клиньями (соединительный пикотаж).