RU2011830C1

RU2011830C1 - Method for shaft sinking

Info

Publication number: RU2011830C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Удовиченко; Г.И. Комаров; Ю.В. Бурков; П.М. Гоголев
Original assignee: Кузнецкий научно-исследовательский институт "Кузниишахтострой"
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: method for shaft sinking in water-bearing horizons consists in drilling of unwatering holes above under ground workings, installation in holes of casing and filtering pipes, formation in holes of gravel filters and withdrawal of casing pipes with subsequent sinking of shaft. Method is distinguished by the fact that unwatering holes are arranged in mine shaft section. Filtering pipes are made of easily disintegrating material, and gravel filter is formed in hollow of filtering pipes. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности. Способ может быть использован при проходке вертикальных стволов шахт в неустойчивых, сильнотрещиноватых, склонных к водопоглощению породных массивах, особенно встречающихся в зонах влияния отработанных угольных пластов, старых брошенных и действующих выработок. The invention relates to the mining industry. The method can be used when driving vertical mine shafts in unstable, highly fractured rock masses prone to water absorption, especially those encountered in the zones of influence of spent coal seams, old abandoned and existing workings.

В процессе проходки шахтных стволов происходит увлажнение рыхлых отложений за счет поступления в забой технологических, паводковых и дождевых водопритоков. Указанные водопритоки оказывают отрицательное воздействие на свойства пород в призабойной зоне, поэтому неустойчивые рыхлые отложения проходят с применением специальных способов проходки горных выработок, которые чрезвычайно трудоемки, дороги и требуют применения дефицитных материалов и оборудования. In the process of sinking mine shafts, loose deposits are moistened due to technological, flood and rain water inflows entering the face. These water inflows have a negative effect on the properties of rocks in the near-wellbore zone, therefore unstable loose deposits are carried out using special methods of excavating mine workings, which are extremely time-consuming, expensive and require the use of scarce materials and equipment.

Известен способ предварительного осушения обводненных месторождений, включающий бурение и обсадку водопоглощающих скважин. A known method of preliminary drainage of waterlogged deposits, including drilling and casing of water-absorbing wells.

Однако этот способ недостаточно эффективен. However, this method is not effective enough.

Известен также способ осушения выработки с помощью подводного бетонирования по которому бурят скважины, обсаживают их, доставляют через них в обводненную выработку гравий или щебень, а затем через водоспускные трубы подают цементный раствор. There is also a known method of draining a mine using underwater concreting by drilling wells, casing them, delivering gravel or crushed stone through them to a flooded mine, and then cement slurry is supplied through drain pipes.

Существенным недостатком этого способа являются сложность и неприспособленность его к процессу проходки стволов и большой расход труб. A significant disadvantage of this method is its complexity and inadequacy to the process of sinking trunks and high consumption of pipes.

Наиболее близким решением к изобретению является способ искусственного понижения уровня вод через водоспускные скважины, пробуренные вокруг шахтного ствола путем спуска воды через них в подземные выработки, пройденные в месте расположения ствола. Водоспускные скважины включают фильтровые трубы и гравийную засыпку, причем гравийная засыпка заполняет затрубное пространство. The closest solution to the invention is a method of artificially lowering the water level through drainage wells drilled around a mine shaft by lowering water through them into underground workings, passed at the location of the shaft. Drainage wells include filter pipes and gravel backfill, and gravel backfill fills the annulus.

Недостатком прототипа являются неприспособленность к эффективной проходке стволов и большой расход дефицитных металлических труб. Фильтровая труба в водоспускной скважине должна иметь перфорацию, которую создают сверлением отверстий или прорезанием продольных щелей, что повышает трудоемкость их изготовления. Отдельные составные части трубы соединяют между собой муфтами или сваркой, поэтому в процессе выемки грунта из забоя ствола обнажаемые участки труб следует постоянно ликвидировать для организации нормального рабочего процесса. Так как фильтровая труба полая, то при выемке грунта она забивается этим грунтом и становится нерабочей. The disadvantage of the prototype is the inability to efficient penetration of trunks and high consumption of scarce metal pipes. The filter pipe in the drainage well should have a perforation that is created by drilling holes or cutting through longitudinal slots, which increases the complexity of their manufacture. The individual components of the pipe are interconnected by couplings or by welding, therefore, in the process of excavating soil from the bottom of the trunk, exposed sections of pipes should be constantly eliminated to organize a normal working process. Since the filter pipe is hollow, when excavating the soil, it becomes clogged with this soil and becomes inoperative.

Целью изобретения является снижение стоимости и повышение эффективности проходки ствола в склонных к размоканию необводненных породах. The aim of the invention is to reduce the cost and increase the efficiency of penetration of the trunk in prone to soaking non-watered rocks.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу проходки шахтных стволов, по которому используют скважины, расположенные в сечении ствола, фильтровые и обсадные трубы с гравийной засыпкой, водоспускные скважины располагают внутри сечения ствола, в них монтируют став фильтровых труб из малопрочного хрупкого материала, заполненный гравийной засыпкой, причем на участках интервалов обводненных пород применяют фильтровую трубу с проницаемыми для воды стенками. This goal is achieved by the fact that according to the method of sinking mine shafts, which use wells located in the borehole section, filter and casing pipes with gravel filling, drainage wells are placed inside the borehole section, and filter tubes made of low-strength brittle material filled with gravel are mounted in them filling, moreover, in areas of intervals of flooded rocks, a filter pipe with walls permeable to water is used.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что водоспускные скважины располагают внутри сечения ствола, а в качествые фильтровых труб в скважину опускают неперфорированную трубу из легкоразрушаемого материала и заполняют ее гравийной засыпкой, кроме того фильтровая труба имеет проницаемые для воды стенки. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that the drainage wells are located inside the barrel section, and non-perforated pipe made of readily destructible material is lowered into the well as filter pipes and filled with gravel, in addition, the filter pipe is permeable to water wall. Thus, the claimed method meets the criterion of "novelty."

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены, потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". When studying other well-known technical solutions in this technical field, signs that distinguish the invention from the prototype were not identified, because they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлено поперечное сечение вертикального ствола круглой формы с водоспускными скважинами, расположенными равномерно по площади ствола; на фиг. 2 - вертикальный разрез по водоспускной скважине до извлечения обсадной трубы. In FIG. 1 shows a cross-section of a vertical round barrel with drainage wells located uniformly over the area of the barrel; in FIG. 2 is a vertical section through a drainage well until the casing is removed.

На чертежах введены следующие обозначения: 1 - контуры ствола в свету, 2 - водоспускные скважины, 3 - кондукторная труба, 4 - почвенно-растительный слой, 5 - основная обсадная труба, 6 - фильтровая труба, 7 - склонная к размоканию нескальная порода, 8 - гравийная смесь, 9 - крепкая скальная порода, 10 - старая горная выработка. The following notation is introduced in the drawings: 1 - trunk contours in the light, 2 - drainage wells, 3 - conductor pipe, 4 - soil-plant layer, 5 - main casing pipe, 6 - filter pipe, 7 - non-rock formation prone to soaking, 8 - gravel mix, 9 - strong rock, 10 - old mining.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Размечают места заложения водоспускных скважин 2 из условия равномерного расположения их в сечении будущего ствола и устанавливают кондукторные трубы 3. Бурят скважины по одной сначала до коренных пород с заглублением в них на 0,5-1,0 м. Бурение выполняют с соблюдением мероприятий, исключающих обрушение стенок скважин, например сухим способом, с промывкой глинистым раствором с уменьшенной водоотдачей. Затем обязательно обсаживают пробуренный участок рыхлых пород 7 обсадной трубой 5 для исключения аварийной ситуации при попадании скважины на последнем этапе бурения в поглощающую горную выработку 10 и уходе при этом в нее промывочной жидкости. Продолжают бурение уже обсаженной скважины меньшим диаметром сечения до зоны поглощения (в нашем случае, до выработки 10). На этом участке бурения над старой выработкой преобладает трещиноватый грунт, поэтому вода практически не скапливается, а уходит в выработку по трещинам. Этот участок не обсаживается. В окончательно пробуренную и обсаженную скважину опускают фильтровую трубу 6, состоящую из отдельных отрезков, свободно опирающихся друг на друга, и засыпают внутри нее гравий или щебень 8. Затем извлекают из скважины обсадную трубу 5 для повторного использования на очередной скважине. В качестве фильтровых труб используют керамические, пластмассовые, асбестовые и другие неметаллические трубы, которые легко могут быть разрушены при выемке породы в процесе проходки ствола. Mark the locations of the drainage wells 2 from the condition of their uniform location in the cross section of the future trunk and install conduit pipes 3. Drill the wells one at a time first to bedrock with a depth of 0.5-1.0 m. Drilling is carried out in compliance with measures that exclude collapse of the walls of the wells, for example by a dry method, with washing with a clay solution with reduced water loss. Then, the drilled section of loose rocks 7 is necessarily cased with a casing 5 to prevent an emergency situation when a well gets into the absorbing mine 10 at the last stage of drilling and the drilling fluid goes into it. Drilling of an already cased well is continued with a smaller diameter to the absorption zone (in our case, to production 10). In this drilling section, fractured soil predominates over the old mine, so water practically does not accumulate, but goes into the mine through cracks. This site is not planted. A filter pipe 6, consisting of separate segments, freely resting on each other, is lowered into the finally drilled and cased well, and gravel or crushed stone is poured inside it. Then, the casing 5 is removed from the well for reuse in the next well. As filter pipes, ceramic, plastic, asbestos and other non-metal pipes are used, which can easily be destroyed when excavating the rock during the passage of the barrel.

Если требуется дренировать воду из отдельных прослойков рыхлых отложений, то на участках обводненных прослойков применяют перфорированные трубы с обмоткой из фильтрующей стеклоткани, а в коренных породах на аналогичных участках засыпают гравий по всему сечению скважины и устанавливают на него очередной отрезок фильтровой трубы. If it is required to drain water from separate layers of loose deposits, then perforated pipes with a winding of filter fiberglass are used in areas of irrigated layers, and in bedrock in similar areas gravel is poured over the entire cross section of the well and a regular section of the filter pipe is placed on it.

Скважины готовы к действию сразу после выполнения указанных выше работ. Скважины могут быть подготовлены задолго до начала проходки ствола, параллельно с работами по оснащению, поэтому способ не увеличивает общей продолжительности работ. Wells are ready for action immediately after the above work is completed. Wells can be prepared long before the start of drilling, in parallel with the equipment works, so the method does not increase the total duration of the work.

Затем приступают к проходке ствола. Начинают выемку горной породы и возведение временной или постоянной крепи. При этом вода может поступать в забой по всему сечению ствола (дождевая вода) или по стенкам крепи и скапливаться в лунках возле водоспускных скважин. Во время проходки постоянно разрушают и извлекают вместе с породой фильтровые трубы водоспускных скважин, поэтому скапливающаяся в забое вода поступает непосредственно в скважины и перетекает в подземные пустоты. Процесс идет самопроизвольно и непрерывно, поэтому исключаются длительный контакт воды с вынимаемой горной породой и вызываемые им размокание пород и оплывание стенок ствола. В водоспускные скважины вместе с водой могут попадать твердые частицы породы, кольматировать верхнюю часть скважин и уменьшать их фильтрационную способность. Указанный процесс не окажет отрицательного влияния на дренаж в целом, т. к. зумпфовую выемку создают в разных частях забоя, а прокольматированную часть скважин постоянно убирают вместе с породой при углублении ствола. Then proceed to sinking the trunk. Begin excavation of the rock and the construction of temporary or permanent support. In this case, water can enter the face along the entire cross section of the trunk (rainwater) or along the walls of the lining and accumulate in the holes near the drainage wells. During sinking, filter pipes of drainage wells are constantly destroyed and removed together with the rock, therefore, the water accumulating in the bottom reaches directly into the wells and flows into underground voids. The process proceeds spontaneously and continuously, therefore, prolonged contact of water with the removed rock and caused by the soaking of rocks and swelling of the walls of the trunk are excluded. Solid particles of rock can enter the drainage wells together with water, clog the upper part of the wells and reduce their filtration ability. The indicated process will not have a negative effect on the drainage as a whole, since a sump-shaped recess is created in different parts of the face, and the collated part of the wells is constantly cleaned together with the rock when the well is deepened.

Таким образом, проходка ствола происходит без размокания грунта и его оплывания. По сравнению с прототипом этот способ позволяет исключить применение дефицитных дорогих металлических труб . К тому же исключается процесс извлечения из скважины фильтровой трубы и ее очистки (по предлагаемому способу она разрушается при проходке ствола). Кроме того, и обсадную трубу легче извлечь, поскольку гравийная засыпка находится в фильтровой трубе, а не заполняет пространство между трубами (как в прототипе). Засыпка гравия непосредственно в фильтровую трубу предохраняет скважину от закупорки и позволяет хранить ее работоспособность. Thus, the penetration of the trunk occurs without soaking the soil and its grinding. Compared with the prototype, this method eliminates the use of scarce expensive metal pipes. In addition, the process of removing the filter pipe from the well and cleaning it is eliminated (according to the proposed method, it is destroyed when the shaft is drilled). In addition, the casing is easier to remove, since gravel filling is in the filter pipe, and does not fill the space between the pipes (as in the prototype). Filling gravel directly into the filter pipe protects the well from blockage and allows you to store its performance.

Claims

METHOD FOR DRILLING SHAFT SHAFTS, including drilling of drainage wells above underground workings, installing casing and filter pipes in wells, forming a gravel filter in the wells, removing casing pipes and holding a shaft, characterized in that the holes are located inside the shaft section, filter the pipe is made of readily destructible material, and a filter of gravel filling is formed in the cavity of the filter pipes.