Pierwszenstwo: Opublikowano: 20. VI. 1967 53509 KI. 84 c, 19/16 MKP E08 J— £02dL/flMf UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Bohdan Zakiewicz Wlasciciel patentu: Przedsiebiorstwo Specjalistyczne Górnictwa Surow¬ ców Chemicznych „Hydrokop", Kraków (Polska) Sposób odcinania doplywu wód do wyrobisk górniczych i wkopów budowlanych Przedmiotem wynalazku jest sposób odcinania doplywu wód gruntowych do wyrobisk górni¬ czych i wkopów budowlanych, polegajacy na wy¬ konaniu sciany wodoszczelnej w pionowej komo¬ rze szczelinowej wytworzonej przy pomocy ma¬ terialu wybuchowego. Sposób wedlug wynalazku umozliwia wytworzenie sciany wodoszczelnej gló¬ wnie w gruntach drobnoziarnistych zalegajacych na duzej glebokosci i prowadzacych wody grun¬ towe pod duzym cisnieniem.Grunty takie jak: piaski drobnoziarniste, piaski pylaste, pyly piaszczyste, kurzawki i. t. p. nie pod¬ daja sie uszczelnieniu na przyklad metodami injekcyjnymi. Jesli nawet uda sie przeprowadzic zabieg injekcji cisnieniowej w takich gruntach, to w efekcie otrzymuje sie wzmocnienie lokalne gruntów, przy niewielkiej utracie przepuszczal¬ nosci pierwotnej, a zatem efekt uszczelnienia tych gruntów jest niewielki lub zaden.Sposób ten umozliwia wykonanie sciany wodo¬ szczelnej takze w innych gruntach luznych jak na przyklad zwirach, to jest takich w których moga byc zastosowane równiez metody uszczel¬ niania injekcyjnego. Nadaje sie on równiez do, zastosowania w niektórych skalach malo zwie¬ zlych. .Wykonanie sciany wodoszczelnej polega na wy¬ wierceniu uprzednim otworów wiertniczych w li¬ nii sciany, zalozeniu w tych otworach odpowied¬ nio dobranych ladunków wybuchowych i równo¬ czesnym odpaleniu tych ladunków. W wyniku takiego wybuchu, przy wlasciwym doborze odle¬ glosci otworów strzalowych, dochodzi do wytwo¬ rzenia sie w gruncie w plaszczyznie pionowej 5 w linii otworów — komory szczelinowej. Sciany komory, po zageszczajacym dzialaniu wybuchu nie ulegaja przez pewien okres czasu zawaleniu sie, dzieki czemu mozliwe staje sie wtloczenie do komory szczelinowej medium uszczelniajacego. io W zaleznosci od warunków geologicznych moze sie okazac niekiedy celowe kilkakrotne odpalanie ladunków materialu wybuchowego w tych sa¬ mych otworach wiertniczych przed rozpoczeciem zatlaczania ich medium uszczelniajacym. 15 Odmiana sposobu polega na ponownym odpa¬ leniu ladunku wybuchowego w otworze i komo¬ rze szczelinowej wykonanej uprzednio przy po¬ mocy ladunku wybuchowego i zatloczonej wstep¬ nie medium uszczelniajacym. 20 W takim przypadku dochodzi do wgniecenia w sciany komory* wybuchowej materialu uszczel¬ niajacego, a takze istnieje mozliwosc wykorzysta¬ nia zjawiska lepszego szczelinowania gruntu ziar¬ nistego wodonosnego, materialem o mniejszym 25 kacie tarcia wewnetrznego, jakim bedzie medium uszczelniajace na przyklad mieszanina ilowa.Powstawanie komory szczelinowej wzdluz linii otworów torpedowych przy równoczesnym odpale¬ niu ladunków spowodowane jest wypadkowa sila so wybuchu, jaka dziala w plaszczyznie pionowej ot- 535093 • / worów torpedowych rozmieszczonych liniowo. Nie zawsze musi dochodzic do calkowitego laczenia sie ze soba komór wybuchowych. Czesto wystar¬ cza aby w linii otworów doszlo do wytworzenia komór koncentrycznych wokól otworów torpedo¬ wych, a pod wplywem dzialania wybuchu — do znacznego zageszczenia filarowych partii gruntu zawartych pomiedzy komorami torpedowymi.Wówczas komory zostaja zatloczone medium uszczelniajacym, nie przepuszczajacym wody cal¬ kowicie, natomiast filary miedzykomorowe sa pólprzepuszczalnymi dla wód pod cisnieniem.W wielu wypadkach, szczególnie dla potrzeb cza¬ sowego odciecia doplywu wód do wyrobiska gór¬ niczego czy budowlanego, wytworzenie sciany wodoszczelnej, która odetnie na przyklad 80 °/o odplywu — jest najzupelniej wystarczajacym.W procesie torpedowego odpalania ladunków wy¬ buchowych konieczne jest kazdorazowe dobranie optymalnych warunków, z uwzglednieniem wa¬ runków geologicznych, glebokosci zalegania war¬ stwy wodonosnej, sasiedztwa obiektów, chronio¬ nych przed wybuchami, wielkosci ladunków, odle¬ glosci i srednicy otworów torpedowych, wielkosci cisnienia hydrostatycznego.Sciana wodoszczelna sposobem wedlug wyna¬ lazku moze byc wykonana zarówno w cisnienio¬ wych jak i swobodnych warstwach wodonosnych, na dowolnej glebokosci zalegania tych warstw, poczawszy od powierzchni terenu. W kazdym przypadku wytwarzanie komory odbywa sie bez wyrzutu materialu nad powierzchnie terenu i ko¬ mory powstaja na skutek zageszczenia struktury naturalnej gruntu, oraz zniszczenia wiezi miedzy- czasteczkowych. Tak zageszczony grunt, szcze¬ gólnie pylasto-ilasty, pod wplywem podsiakania wody, wykazuje tendencje do ponownego rozpre¬ zenia sie i specznienia., Pomimo, ze proces pecznienia jest procesem dlugotrwalym, jednak sily wystepujace przy pecz¬ nieniu gruntów moga byc na tyle duze, ze powo¬ dowac moga wyciskanie z komór powybuchowych medium uszczelniajacego, o ile nie byloby ono tworzywem o duzej spójnosci.W celu przeciwstawienia sie takiemu ewentu¬ alnemu wyciskaniu medium uszczelniajacego, w sposobie wedlug wynalazku przewiduje sie rów¬ niez zastosowanie betonów wodoszczelnych, oraz ilo-betonów, które nie poddadza sie silom wytla¬ czania.W przewazajacej jednak ilosci przypadków wys¬ tarczy zatloczenie komór powybuchowych miesza¬ nina ilowo-piaskowa, lub ilowa, aktywowana.Dla umozliwienia wtloczenia medium uszczel¬ niajacego konieczne jest zaopatrzenie otworów tor¬ pedowych w rury obsadowe, odpowiednio moco¬ wane w górnej partii otworu, do których podlacza sie przewody tloczne medium. W zaleznosci od warunków torpedowania rury obsadowe moga byc umocowywanB albo przed torpedowaniem, albo po torpedowaniu.Przewiduje sie, w przypadku torpedowania gruntów luznych w warstwie zalegajacej na pew¬ nej glebokosci od powierzchni terenu, a przykry¬ tej innymi warstwami nieskalnymi, koniecznosc 53509 4 65 zastosowania specjalnego schematu torpedowania.Celem takiego specjalnego schematu torpedowania jest przeciwstawienie sie zagniataniu górnej partii otwpru wiertniczego pod wplywem dzialania wy¬ buchu wglebnego. 5 Schemat taki polega na umieszczeniu w otwo¬ rze, w obrebie profilu warstw majacych ulec nie¬ pozadanemu wygnieceniu — lontu detonacyjnego lub serii malych ladunków wybuchowych, odpa¬ lanych . równoczesnie z glównym ladunkiem tor- io pedowym wglebnym.Róznica pomiedzy znanymi dotychczas sposobami odcinania doplywu wód, a sposobem wedlug wy¬ nalazku, polega na tym, ze sposobem tym mozna wytworzyc sciany wodoszczelne we wszystkich i* gruntach luznych, a przede wszystkim w grun¬ tach drobnoziarnistych zalegajacych na dowolnej glebokosci od powierzchni terenu.Znane sposoby wytwarzania scian wodoszczel¬ nych wglebnych polegaja na injekcyjnym zatla- 20 czaniu mediów uszczelniajacych jak mleczko ce¬ mentowe, chemikalia, których rozchodzenie sie uzaleznione jest od * stopnia porowatosci gruntów i skal. Praktycznie w gruntach drobnoziarnistych zalegajacych na pewnej glebokosci, brak jest 25 przykladów' i metod wytwarzania scian wodo¬ szczelnych o praktyce swiatowej, nawet na nie¬ wielkich odcinkach. W skali zagadnien na przy¬ klad kopalnianych brak jest nawet koncepcji za¬ stosowania takich stalych scian w gruntach drob- 30 noziarnistych.Dla warstw przypowierzchniowych znane sa liczne sposoby wytwarzania scian wodoszczelnych zarówno typu wbijanego jak i wkopywanego.W kazdym z tych znanych sposobów jednak ogra- 35 niczony jest zasieg glebokosciowy sciany, uwarun¬ kowany tarciem i statecznoscia gruntów i nie przekracza on z reguly glebokosci 25—30 m.W sposobie wedlug wynalazku nie ma takiego ograniczenia glebokosciowego, czym zasadniczo 40 rózni sie on od wszelkich znanych sposobów wy¬ twarzania scian wodoszczelnych przypowierzchnio¬ wych.Ponadto sposób wedlug wynalazku rózni sie od innych rozwiazan prostota wykonawcza i prostota 45 sprzetu koniecznego do jego wykonania, bardzo niskim wskaznikiem zatrudnienia, oraz niskim kosztem.Sposób odcinania doplywu wód do wyrobisk gór¬ niczych i wykopów budowlanych, uwidoczniony 50 jest schematycznie na rysunku, na którym fig. 1-przedstawia przekrój podluzny przez linie otwo¬ rów torpedowych wywierconych w gruncie, a fig. 2-przedstawia przekrój podluzny i rzut przekroju poziomego przez kawerny szczelinowe sciany wo- 55 doszczelnej.Przekrój podluzny wedlug fig. 1-przedstawia przekrój geologiczny i otwory wiertnicze 1, w któ¬ rych umieszczone sa ladunki wybuchowe w ukla¬ dzie pionowym, przy czym ladunki 2 sa ladun- 60 kami oporowymi, przeciwzawalowymi, a ladunki 3 ladunkami glównymi, torpedowymi.Otwory wykonane sa maszynami wiertniczymi obrotowo z pluczka ilowa.Jednoczesne odpalanie ladunków odbywa sie przy5 53509 6 pomocy zapalarki elektrycznej i lontów 5. Wply¬ wowi glównego dzialania wybuchu poddane sa grunty wodonosne 6, które prowadza wode pod cisnieniem oznaczonym linia cisnienia 9. Grunt 7 stanowi partie nadlegla nad strefa wodonosna, a grunt 8 partie podscielajaca.Przekrój podluzny i rzut przekroju poziomego wedlug fig. 2 przedstawia przekrój geologiczny i kawerny szczelinowe sciany wodoszczelnej. Na nim 1 oznaczono partie górna otworu potorpedo- wego wypelniona betonem przybitkowym, przeciw¬ stawiajacym sie wytlaczaniu medium uszczelnia¬ jacego czy mieszaniny ilowej z kawerny wybucho¬ wej 2.Rura obsadowa 4 jest osadzona w gruncie przy pomocy przycementowania 3 i zakonczona laczni¬ kiem 5, przy pomocy którego wylaczane sa tloczy¬ wa uszczelniajace i przybitkowe z rurociagu 6 do otworu i kawerny. Wokól kawern pokazano grunt 7 zageszczony wybuchem, a grunt wodonosny 8 nie zageszczony. PL