Погружение опускной крепи в тиксотропной рубашке
Тиксотропная рубашка представляет собой раствор глины в воде, которым заполняют зазор между наружными стенами опускной крепи и грунтом. Тиксотропный раствор снижает силы трения опускной крепи о грунт, удерживает стенки горной выработки от обрушения и снижает водопроницаемость грунта за счет проникания в нее глины.
Для приготовления тиксотропного раствора применяют бентонитовые глины, а при отсутствии их – местные глины, пригодность которых определяют лабораторными испытаниями.
Работы по сооружению ствола шахты способом погружения крепи в тиксотропной рубашке выполняются следующим образом (рис. 6.21). До начала проходки сооружают оголовник (5) ствола, в котором закрепляют двутавровые балки (6) с упорами (7) для домкратов и монтируют опускную крепь (3) с ножевым кольцом (2). Затем устанавливают гидравлические домкраты (8), заглубляют крепь и внутри нее монтируют подвесной полок (4). Диаметр ножевого кольца на 15–20 см превышает диаметр опускной крепи и таким образом при заглублении крепи между ней и грунтом образуется зазор. Пространство между тюбинговой крепью и стенками грунта заполняется тиксотропным раствором. В забое ствола грунт разрабатывают грейфером (1). На поверхности земли грунт разгружают в бункер, затем грузят в автосамосвалы и транспортируют в отвал. Одновременно с разработкой грунта, гидравлические домкраты вдавливают опускную крепь, так как собственного веса крепи из тюбингов для вдавливания недостаточно. Положение крепи проверяется через 1 м погружения. Смещения и перекосы устраняются теми же гидравлическими домкратами. После разработки грунта и погружения опускной крепи на 1 м при помощи крана монтируют следующее кольцо обделки из тюбингов.
|
|
|
Рис. 6.21 – Схема погружения крепи в тиксотропной рубашке
После проходки неустойчивых грунтов опускной крепью ножевое кольцо необходимо погрузить в устойчивые грунты на глубине не менее 1 м. Зазор между оголовником и опускной крепью бетонируется. Затем откачивается вода из ствола и демонтируется ножевое кольцо. Далее проходка ствола ведется обычным способом.
Достоинство этого способа заключается в том, что тиксотропная рубашка позволяет вести проходку в водоносных грунтах на глубину до 75 м.
В неустойчивых водоносных грунтах и при гидростатическом давлении в исключительных случаях, когда другие способы проходки применить нельзя, может применяться при соответствующем обосновании проходка стволов под сжатым воздухом. При этом максимальное давление воздуха в зоне работы людей не должно превышать 0,2 МПа (2 кгс/см2), т. е. гидростатическое давление на уровне забоя должно быть не более 20 м.
|
|
|
Сущность способа заключается в том, что сжатым воздухом вода, находящаяся в грунте, отжимается в глубь массива, в результате чего грунты осушаются и становятся устойчивыми.
Применяют два способа проходки стволов под сжатым воздухом: опускным кессоном и кессоном с неподвижным потолком.
Проходка опускным кессоном выполняется следующим образом. В оголовнике (4) (рис. 6.22) из железобетона сооружают цилиндрическую рабочую камеру (кессон) (6) с потолком, расположенным на высоте 2,5–3,0 м от режущей кромки ножа. Выше кессона бетонируют или собирают обделку ствола на высоту, удобную для производства работ. Для сообщения кессона с поверхностью укрепляют в потолке металлическую трубу (5), которая получила название шахтной трубы. На верхнем обрезе шахтной трубы монтируют шлюзовой аппарат (2), который предназначен для входа и выхода в рабочую камеру людей и доставки материалов. Грунт разрабатывают отбойными молотками послойно толщиной 0,2–0,3 м. Бадьи с грунтом поднимают через шлюзовой аппарат (2) и разгружают в бункер (3), примыкающий к копру (1). Одновременно с проходкой наращивают сверху обделку ствола, которая при опускании кессона скользит по деревянным брусьям оголовника (4). После опускания кессона (6) на несколько метров вместе с кессоным шлюзовым аппаратом (2) наращивают шахтные трубы (5) (без снижения давления в рабочей камере). Кессон опускается под действием собственного веса; увеличивают его вес теми же способами, что и для опускной крепи и, кроме того, путем заполнения водой ствола выше потолка камеры. После проходки неустойчивых грунтов ниже ножа кессона сооружают опорный венец, выпускают сжатый воздух, демонтируют шлюзовой аппарат и разбирают потолок рабочей камеры. Дальнейшую проходку ствола производят обычным способом.
|
|
|
Рис. 6.22 – Схема проходки ствола опускным кессоном
Проходку кессоном с неподвижным потолком применяют, когда опускной кессон оказался зажат и остановлен или при проходке ствола под сжатым воздухом вблизи зданий и сооружений (рис. 6.23). Неподвижный железобетонный потолок (2) устраивают в крепи ствола выше водоносного горизонта и монтируют шлюзовой аппарат на шахтной трубе (1) или непосредственно на потолке. Ниже потолка образуется рабочая кессонная камера (3), объем которой по мере проходки ствола становится больше, а расход воздуха увеличивается.
Рис. 6.23 – Схема проходки ствола кессоном с неподвижным потолком
|
|
|
В зоне сжатого воздуха производят проходку так же, как и в предыдущем случае. Затем сооружают монолитную железобетонную крепь. Для ускорения проходки целесообразно применять железобетонные или чугунные тюбинги.
По достижении водоупора кессон ликвидируют. Все работающие в кессоне должны знать и выполнять правила безопасности производства работ под сжатым воздухом.
Бурение шахтных стволов является наиболее технически совершенным и прогрессивным способом проходки, позволяющим комплексно механизировать и максимально автоматизировать все процессы по сооружению стволов без пребывания людей под землей.
В настоящее время можно надежно бурить стволы в любых даже в слабых неустойчивых грунтах. Недостатками этого способа являются трудность обеспечения вертикальности глубоких стволов и громоздкость бурового оборудования. Препятствием для бурения являются также включения валунов в несвязных грунтах и наличие пластов крепких грунтов.
В грунтах слабой и средней крепости для бурения шахтных стволов применяют буровые установки вращательного бурения типа УЗТМ.
Бурение ствола установкой УЗТМ-6,2 выполняется в две или три фазы в зависимости от крепости грунтов. Во всех случаях сначала бурят по оси ствола передовую скважину диаметром 1,2 м. При пересечении грунтов средней крепости расширяют направляющую скважину до диаметра 3,6 м, а затем производят расширение до диаметра 6,2 м.
Подготовительные работы к бурению установкой УЗТМ-6,2 (рис. 6.24) заключаются в следующем. Устраивают оголовник (10) и монтируют стальной копер (1). Для монтажа расширителей копер снабжен двумя консольными поворотными кранами (3), расположенными над опорами (9) и (14) для расширителей диаметром соответственно 6,2 и 3,6 м.
Опоры, а также платформа (13) для перекрытия устья ствола перемещаются по рельсовым путям. На копре устанавливают буровое оборудование: лебедку (6), ротор (7), тали (2) грузоподъемностью 250 т, буровую колонну (5) с вертлюгом (4) и тройником (8) для отвода пульпы. Подготавливают отстойники, желоба и трубопроводы циркуляционной системы для глинистого раствора и пульпы.
Рис. 6.24 – Схема бурения стволов шахт установкой УЗТМ-6,2
Бурение ствола установкой в мягких грунтах выполняется в две фазы: после бурения передовой направляющей скважины (12) диаметром 1,2 м разбуривают расширителем (11) скважину сразу до проектного диаметра ствола 6,2 м.
На первой фазе бурения чистый глинистый раствор нагнетается насосом через колонну буровых труб и, выходя из долота, омывает шарошки и забой скважины. После этого раствор, насыщенный частицами разрушенного грунта (шламом), поднимается по кольцевому пространству между колонной и стенками скважины вверх (прямая промывка). При расширении осуществляется обратная промывка, т. е. чистый раствор поступает по кольцевому пространству в забой скважины, а затем вместе со шламом подается сжатым воздухом по буровым трубам на поверхность, где по шлангам поступает в помещение очистки глинистого раствора. Глинистый раствор насыщает стенки ствола и удерживает их от обрушения. В процессе бурения ведется постоянное наблюдение за консистенцией и другими характеристиками глинистого раствора. В водонасыщенных грунтах с большими коэффициентами фильтрации в раствор вводят химические добавки, способствующие его загущению.
При бурении в грунтах средней крепости промывку осуществляют чистой водой. По окончании бурения и промывки ствола поднятый буровой инструмент демонтируют и при помощи грузоподъемного оборудования копра монтируют обделку ствола из чугунных и железобетонных тюбингов или стальных колец погружным или секционным способом.
Погружной способ применяют при креплении ствола диаметром 4–6 м глубиной до 150 м. Сущность способа заключается в погружении обделки в заполненный глинистым раствором ствол. Работы ведут в следующем порядке. На платформе устанавливают железобетонное днище, на котором монтируют 3–5 м крепи, после чего платформу надвигают на ствол. Затем днище с крепью поднимают, платформу удаляют и днище с крепью опускают в ствол, заполненный глинистым раствором, до тех пор пока звено с днищем не окажется на плаву. На платформе монтируют следующее звено крепи, которое тоже подводят к стволу. Затем его поднимают буровой лебедкой и устанавливают на ранее опущенную в ствол крепь и соединяют с ней. Монтажный шов герметизируют. По мере наращивания крепи она постепенно погружается в ствол. Так как для погружения крепи ее собственного веса недостаточно, то внутрь нее закачивают балластную жидкость (воду или глинистый раствор).
По мере погружения глинистый раствор через кольцевой зазор вытесняется. После возведения-крепи на всю глубину ствола ее приводят в вертикальное положение, пространство за крепью заполняют густым цементно-песчаным раствором, а балластную жидкость из ствола откачивают.
Основное достоинство этого способа состоит в том, что крепь опускают одной герметичной колонной. Недостатки способа: при погружении крепь испытывает значительные монтажные нагрузки; для спуска крепи необходим значительный (25–35 см) зазор между крепью и грунтовой стенкой; трудно соблюсти высокие требования к вертикальности ствола.
Секционный способ возведения крепи применяют в стволах глубиной более 100–150 м. В этом случае сначала методом подводного бетонирования в забое ствола устраивают подушку. В стороне от ствола на самоходной платформе собирают звено крепи высотой 4–5 м, которое доставляют к стволу и бурильной лебедкой поднимают на высоту 5–6 м. Под него подводят следующее звено, которое соединяют с приподнятым звеном. Оба звена опускают в оголовник ствола и устанавливают на специальные выдвижные кулаки. Третье звено устанавливают на крепь, установленную в оголовнике. Секцию крепи из трех звеньев поднимают на 0,5–1 м, убирают выдвижные кулаки и на бурильной колонке опускают в ствол. Опущенную секцию центрируют и бетонируют, а затем тампонируют цементно-песчаным раствором закрепное пространство. После приобретения тампонажным раствором необходимой прочности на буровой колонне опускают следующую секцию и т. д. на всю глубину ствола. Для обеспечения соосности примыкания секций внутри них укрепляют направляющие устройства. После возведения крепи на всю глубину ствола и заполнения закрепного пространства цементно-песчаным раствором из ствола откачивают глинистый раствор.
На основании опыта эксплуатации буровой установки УЗТМ-6,2 Уральский завод тяжелого машиностроения изготовил усовершенствованные буровые установки УЗТМ-7,5 и УЗТМ-8,75. Основные технические данные указанных буровых установок приводятся в таблице 6.1.
Таблица 6.1
Строительные и монтажные работы следует выполнять в соответствии с утвержденными проектами производства работ и технологическими картами с учетом конкретных инженерно-геологических условий.
Обделка шахтного ствола должна возвышаться над уровнем спланированной поверхности строительной площадки не менее чем на 0,5 м. При проходке ствола рабочие, находящиеся в забое, должны быть защищены от падающих предметов сверху предохранительным полком, расположенным на необходимой высоте в соответствии с проектом.
Отделения в стволе для подъема бадей, спуска тюбингов и прочих материалов должны иметь со всех сторон сплошную обшивку, наращиваемую по мере углубления ствола. Не допускается отставание обшивки от забоя более чем на 4 м.
Допускается движение бадей по канатным направляющим при наличии направляющей рамы. В этих случаях обшивка бадьевого отделения необязательна.
Водосборник (зумпф) в забое ствола следует располагать в стороне от бадьевого отделения.
Устья подъемных отделений ствола должны быть постоянно закрыты специальными крышками – лядами. Открыть ляды разрешается только во время прохода бадьи или спуска оборудования или материалов.
При одновременной проходке ствола и возведении обделки могут быть использованы подвесной полок с раструбами для пропуска проходческих бадей, водоотливных ставов, вентиляционных и прочих труб, а также приспособления для закрепления его в стволе в рабочем положении и перемещения по стволу.
При проходке в плывунах необходимо у устья ствола, а также на предохранительном полке в стволе иметь аварийный запас материалов: мешки с песком, паклю, крепежные материалы и др.
Перед взрывом все люди из ствола и надшахтного здания удаляются, а в стволе должны быть открыты ляды. После взрывания и проветривания забоя до начала работ по уборке грунта ствол должен быть тщательно осмотрен представителем технического надзора и приведен в безопасное состояние.
Разборка полков в стволе должна производиться только сверху вниз в присутствии и под руководством лиц, занимающихся техническим надзором.
Каждый сооружаемый шахтный ствол должен быть оборудован двумя независимыми друг от друга сигнальными устройствами. Вид и схема сигнализации устанавливаются проектом.
При проходке стволов с забивкой, опускной крепью или в искусственно замороженных грунтах должно быть организовано систематическое маркшейдерское наблюдение за состоянием забоя и обделки, а также за осадкой зданий и сооружений, расположенных в непосредственной близости от ствола.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 212; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!