Материал: Технология строительства подземных сооружений. Специальные способы строительства

Защиту выработок на калийных и соляных месторождениях' со стороны затюбингового пространства от размывающего дей­ ствия грунтовых вод осуществляют путем установки пикотируе­ мых деревянными клиньями водоупорных венцов (кейлькранцев), отсекающих верхние водоносные горизонты и ие допуска­ ющих проникания воды в соляную толщу.

Гидроизоляцию швов тюбинговой крепи производят свинцо­ вым шнуром путем укладки его и последующего уплотнения (зачеканки) чеканочным молотком в образующихся на стыке тюбингов канавках и дальнейшей зачеканки остальной части канавки водонепроницаемым расширяющимся цементом (ВРЦ).

Гидроизоляцию швов тюбингов крепи производят в две ста­

высоких свойств' гидроизоляции стали применять полиэтилено­ вую пленку,' которую заделывают в бетон на всю глубину во­ доносных пород.

4.3.4. Оттаивание замороженных пород и ликвидация замораживающих скважин

После возведения постоянной крепи на участке заморожен­ ных пород работа замораживающей станции прекращается и можно приступить к работам по ликвидации ледопородного ограждения (оттаиванию). Оттаивание замороженных пород осуществляют с целью обеспечения равномерной нагрузки гор­ ных пород на постоянную крепь, определения степени водопро­ ницаемости крепи и ускорения начала работ по гидроизоляции ствола.

Оттаивание замороженных пород может быть осуществлено естественным путем *или можно производить искусственно. При естественном способе оттаивание пород происходит только под влиянием земного теплопритока со стороны незамороженных пород. Продолжительность естественного оттаивания пород за­ висит от количества холода, переданного породами во время их замораживания, температуры замороженных и окружающих пород, а также от их теплофизических свойств (теплопровод­ ность, теплоемкость и др.). Скорость естественного оттаивания пород в зависимости от их типа составляет в среднем 0,1— 0,15 см/сут. Для пород с более высоким коэффициентом тепло­ проводности эта скорость больше и наоборот. Небольшая ско­ рость естественного оттаивания мерзлых пород под влиянием земного теплопритока объясняется аккумуляцией горными по­ родами большого количества холода и крайне слабым процес­ сом теплообмена между замороженными и талыми породами.

Достоинством естественного оттаивания пород является отсут­ ствие затрат на его осуществление. Основным недостатком ес­ тественного оттаивания пород является длительность во време­ ни и невозможность управления процессом, что может привести к неравномерному оттаиванию пород по периметру ствола и как следствие этого к нарушению герметичности крепи, ее де­ формации и т. д. Известное влияние на оттаивание заморожен­ ных пород оказывает поведение подземных вод. При наличии фильтрации подземных вод имеет место крайне неравномерный процесс оттаивания пород.

Искусственное оттаивание замороженных пород осуществля­ ют с помощью циркуляции подогретого хладоносителя в колон­ ках; заполнения ствола водой с последующим подогревом ее паром; подогрева воздуха, подаваемого в ствол, и т. д. В по­ следнее время в отечественной и зарубежной практике оттаи­ вание пород производят комбинированным способом: интенсив­ ным проветриванием ствола подогретым влажным воздухом с одновременной прокачкой через замораживающие колонки по­ догретого хладоносителя. Этот способ в настоящее время яв­ ляется наиболее целесообразным.

Можно производить оттаивание замороженных пород не че­ рез все колонки и не по всему ледопородному ограждению, а через одну или несколько колонок, расположенных в местах с наименьшей толщиной ледопородного ограждения. В этом слу­ чае с помощью подогретого влажного воздуха, прокачиваемого через ствол, предварительно оттаивают породу за крепью ство­ ла на глубину 0,3—0,5 м для создания равномерного гидроста­

сителя в испарителях начинают производить после достижения

сутки во избежание повреждения колонок при резких темпе­ ратурных колебаниях. Максимальную температуру хладоноси­ теля, подаваемого в колонки, обычно принимают на 20—25 °С выше естественной температуры горных пород.

Воздух, подаваемый в ствол, подогревают в калориферах, установленных на всасывающей стороне вентилятора, с таким расчетом, чтобы его температура на забое ствола не превыша­ ла 26°С (согларно правилам безопасности). Движение подо­ гретого воздуха осуществляется по тому же пути, что и при вентиляции ствола. Для ускорения оттаивания крепи ствола и примыкающих к нему пород под воздействием подогретого воз­ духа рекомендуется удалить с поверхности тюбингов ствола слой льда, так как теплопроводность льда меньше чугуна.

В летний период в дневное время воздух можно не подогре­ вать, так как его естественная температура может оказаться достаточно .высокой.

Искусственное оттаивание замороженных, пород осуществ­ ляют на глубоких стволах. При сооружении стволов на малые глубины (30—50 м) ледолородиые ограждения оттаивают в большинстве случаев естественным способом.

Контроль за процессом искусственного оттаивания пород осу­ ществляют наблюдением за изменением температуры пород в контрольных температурных скважинах, температуры хладоносителя, .поступающего в колонки и выходящего из них, со­ стоянием крепи ствола и температурой пород непосредственно за крепыо, выходом в ствол рассола и воды через неплотности крепи. Измерение температуры пород в контрольных темпера­ турных скважинах и температуры хладоносителя, поступающе­ го в колонки и выходящего из них, производят так же, как и при замораживании пород. Наблюдение за состоянием крепи ствола производят непосредственным осмотром крепи, а также путем измерения температуры крепи и пород, примыкающих к крепи.

Визуальный осмотр крепи позволяет судить об интенсивно­ сти процесса оттаивания по уменьшению слоя инея на крепи. Исчезновение инея свидетельствует о том, что температура кре­ пи ствола достигла 0 °С.

Появление воды через неплотности крепи ствола свидетель­ ствует о том, что температура пород за крепью ствола достиг­ ла 0°С. Температуру пород за крепыо определяют с помощью термопар, помещаемых в горизонтальных скважинах, пробурен­ ных через тампонажные отверстия в тюбингах. По показаниям термопар определяют момент достижения породами, примыка­ ющиминепосредственно к крепи, температуры несколько выше 0 °С (2—4) °С. В этот момент производят первичное уплотне­ ние крепи ствола путем расчеканки свинцовых прокладок, под­ тяжки болтов и нагнетания тампонажного раствора (положи­ тельная температура пород за крепыо необходима для нор­ мального схватывания и твердения цементного раствора). Во избежание проникновения в ствол через неплотности его крепи большого количества воды уплотнение производят под защи­ той частично сохранившегося, но еще не нарушившего сплош­ ности ледолородного ограждения. Практикой установлено, что для оттаивания крепи ствола и небольшого слоя пород за крепью при сохранении сплошности ледопородного ограждения необходимо передать замороженным породам примерно 10%

При наличии водоупора в лотковой части выработки заморажи­

упор. Это необходимо для того,, чтобы не промораживать по­ роду в месте проведения выработки. Если водоупорные породы залегают на значительной глубине, то скважины гвсех рядов заглубляют ниже лотковой части выработки на 3—6 м.

При строительстве подземных сооружений неглубокого зало­ жения (до 20 м) ледопородные массивы образуют на всю глу­ бину скважины. При глубине заложения выработки более 20 м ч (рис. 4.23, б) предусматривается создание ледопородного ограж­ дения 1 ограниченных размеров по высоте с-помощью колонок зонального замораживания 2. При наличии неустойчивых по­ род в кровле выработок предусматривается образование ледо­ породных потолочин мощностью 4—6 м.

В рассмотренных схемах крайние продольные ряды сква­ жин называют контурными, а ряды, расположенные между ни­ ми,— внутренними или центральными. Число продольных ря­ дов замораживающих скважин зависит от ширины или диамет­ ра проектируемой выработки и составляет от двух до девяти, а иногда и более рядов. Ряды замораживающих скважин, рас­ положенные перпендикулярно к осевой линии проектируемой выработки, называют поперечными рядами, их число опреде­ ляют в зависимости от длины сооружаемой выработки. В прак­ тике строительства расстояние между замораживающими сква­

между продольными рядами принимают равным от 1,5 до 2,6 м. Схему создания ледопородных ограждений вертикальными скважинами применяют при проведении протяженных наклон­ ных выработок с углом наклона менее 30° и длиной более 80 м. Недостатками этой схемы являются большой объем буро­ вых работ, увеличение стоимости работ и усложнение механи­ зации выемки породы вследствие того, что приходится разра­ батывать замороженную породу. Однако, несмотря на указан­ ные недостатки, на практике эта схема получила наиболее ши­ рокое распространение в силу простоты работ по бурению и оборудованию скважин.

По второй схеме при проведении горизонтальных вырабо­ ток в неустойчивых породах ледогрунтовое ограждение может быть создано непосредственно из забоя выработки или же из специальной выработки (ствола, котлована, камеры). Ледо­ грунтовое ограждение из забоя выработки может быть созда­ но с применением горизонтальных замораживающих скважин, располагаемых внутри контура выработки (рис. 4.24,а), или же расходящимся пучком (рис. 4.24,6). При этом заморажи­ вающие скважины должны быть заглублены в водоулор. В про-