RU2534274C1 - Method of sinking of vertical main shafts of unstable and waterflooded rocks - Google Patents
Method of sinking of vertical main shafts of unstable and waterflooded rocks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534274C1 RU2534274C1 RU2013135660/03A RU2013135660A RU2534274C1 RU 2534274 C1 RU2534274 C1 RU 2534274C1 RU 2013135660/03 A RU2013135660/03 A RU 2013135660/03A RU 2013135660 A RU2013135660 A RU 2013135660A RU 2534274 C1 RU2534274 C1 RU 2534274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- freezing
- rock
- ice
- drilling
- wells
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проходке шахтных стволов в неустойчивых и обводненных породах.The invention relates to the mining industry and can be used for sinking shaft shafts in unstable and flooded rocks.
Известен способ проходки шахтных стволов в слабых породах, включающий предварительное закрепление неустойчивых пород химическими, электрохимическими и другими методами для создания водонепроницаемого ограждения, проходку ствола, крепление и тампонаж закрепного пространства [1].A known method of sinking shaft shafts in weak rocks, including the preliminary fixing of unstable rocks by chemical, electrochemical and other methods to create a waterproof fence, tunneling, fixing and grouting of the fixed space [1].
Недостатком известного способа является ограниченная область применения, так как он не может быть использован в условиях глинистых и обводненных пород.The disadvantage of this method is the limited scope, since it cannot be used in clay and watered rocks.
Известен способ проходки шахтных стволов в слабых и обводненных породах, включающий предварительное определение упругих и прочностных характеристик горных пород в замороженном состоянии, создание временного ледопородного ограждения, проходку ствола заходками с последующим креплением и тампонажем закрепного пространства [2].A known method of sinking shaft shafts in weak and flooded rocks, including a preliminary determination of the elastic and strength characteristics of rocks in a frozen state, the creation of temporary ice-rock fencing, penetration of the shaft by penetrations, followed by fastening and cementing of the fixed space [2].
Недостатком данного способа является то, что толщину стенки ледопородного ограждения принимают из условия работы замороженной породы в области упругих деформаций, в результате чего при проходке шахтного ствола на большую глубину возникает необходимость образования больших толщин ледопородного ограждения, в результате чего область применения этого способа ограничивается глубинами стволов - не более 300 м.The disadvantage of this method is that the wall thickness of the ice-rock fence is taken from the working conditions of the frozen rock in the field of elastic deformations, as a result of which the shaft of the shaft penetrates to a greater depth, it becomes necessary to form large thicknesses of the ice-rock fence, as a result of which the scope of this method is limited by the depths - no more than 300 m.
Известен способ проходки шахтного ствола в неустойчивых породах, включающий бурение замораживающих скважин вокруг ствола, в которые размещают замораживающие колонки для образования ледопородного ограждения, проходку ствола заходками, акустический контроль за образованием и перемещением пластической области в замороженных породах между заходками, крепление шахтного ствола после определения момента достижения пластической областью замораживающих колонок и тампонаж закрепного пространства [3]. Этот способ взят мною в качестве прототипа.A known method of sinking a shaft shaft in unstable rocks, including drilling freezing wells around the shaft, into which freezing columns are placed to form an ice-rock fence, penetrating the barrel with passages, acoustic control of the formation and movement of the plastic region in the frozen rocks between the passages, fixing the shaft after determining the moment the achievement of the freezing columns by the plastic region and the cementing of the fixed space [3]. This method is taken by me as a prototype.
Недостатком данного способа является то, что в процессе замораживания горных пород происходит потеря температуры рассола в замораживающих колонках, поскольку вынос тепла из горных пород осуществляется рассолом через буровой раствор. Это приводит к увеличению мощности замораживающей станции и времени создания ледопородного ограждения. Прочность бурового раствора значительно ниже прочности замороженных пород в связи с тем, что при замораживании горных пород в нем образуются кристаллы льда. Под действием внешних радиальных нагрузок вокруг скважин образуются трещины, вызывающие потерю устойчивости замораживающих колонок, а при значительных нагрузках - деформации и их разрыв.The disadvantage of this method is that in the process of freezing rocks there is a loss of temperature of the brine in the freezing columns, since heat is removed from the rocks by brine through the drilling fluid. This leads to an increase in the power of the freezing station and the time for creating an ice-rock fence. The strength of the drilling fluid is significantly lower than the strength of the frozen rocks due to the fact that ice crystals form in it when rocks are frozen. Under the action of external radial loads around the wells, cracks form, causing a loss of stability of the freezing columns, and with significant loads, deformations and their rupture.
Задачей данного изобретения является повышение теплоотдачи горных пород рассолу в замораживающих колонках с уменьшением энергозатрат на формирование ледопородного ограждения, а также повышение несущей способности ледопородного ограждения и исключение возможности перетока воды через заколонное пространство и прорыва воды через ледопородное ограждение в замковой его части за счет создания между горными породами и внешней стенкой каждой замораживающей колонки прочного и водонепроницаемого слоя, плотно контактирующего с ними.The objective of the invention is to increase the heat transfer of rocks to brine in freezing columns with a decrease in energy consumption for the formation of an ice-rock enclosure, as well as an increase in the bearing capacity of an ice-rock enclosure and the exclusion of the possibility of water flow through the annulus and breakthrough of water through an ice-rock enclosure in its castle part by creating between the mountain rocks and the outer wall of each freezing column of a durable and waterproof layer, tightly in contact with them.
Это достигается тем, что в способе проходки вертикальных шахтных стволов в неустойчивых и обводненных породах, включающем бурение замораживающих скважин вокруг ствола, в которые размещают замораживающие колонки для образования ледопородного ограждения, проходку ствола цикличными заходками с последующей установкой крепи и затворением закрепного пространства, при этом между заходками ствола проводят акустический контроль за несущей способностью ледопородного ограждения, после бурения замораживающих скважин до заданной глубины нагнетают в затрубное пространство каждой из них водный раствор синтетической полипропиленовой фибры с заданным соотношением жидкой и твердой фаз, после чего растворенные в воде фиброволокна поднимаются к устьям скважин, затем из замораживающих скважин извлекают буровые инструменты и опускают в них замораживающие колонки, далее глинистый буровой раствор с синтетической полипропиленовой фиброй выдерживают в течение не менее пяти суток до формирования прочного и водонепроницаемого слоя между внешними стенками замораживающих колонок и породой, после этого создают ледопородное ограждение вокруг шахтного ствола. Кроме того, при нагнетании водного раствора синтетической полипропиленовой фибры в затрубное пространство каждой скважины истекаемый из нее глинистый буровой раствор подают на вход сепаратора очистки для повторного его использования.This is achieved by the fact that in the method of sinking vertical shaft shafts in unstable and flooded rocks, including drilling freezing wells around the trunk, into which freezing columns are placed to form an ice-rock fence, the shaft is drilled in cyclic bores with the subsequent installation of lining and shutting of the fixed space, while between by the bores of the trunk, acoustic monitoring of the bearing capacity of the ice-rock fence is carried out, after drilling freezing wells to a predetermined depth of pressure an aqueous solution of synthetic polypropylene fiber is injected into the annulus of each of them with a predetermined ratio of liquid to solid phase, after which the fibers dissolved in the water rise to the wellheads, then drilling tools are removed from the freezing wells and the freezing columns are lowered into them, then a clay drilling mud with synthetic polypropylene fiber is kept for at least five days until a strong and waterproof layer is formed between the outer walls of the freezing columns and kind, after that they create an ice-rock fence around the mine shaft. In addition, when an aqueous solution of synthetic polypropylene fiber is injected into the annulus of each well, the clay drilling mud flowing from it is fed to the inlet of the treatment separator for reuse.
Способ проходки вертикального шахтного ствола заключается в следующем.The method of driving a vertical shaft shaft is as follows.
Вокруг шахтного ствола на заданном расстоянии от него по концентрической окружности бурят замораживающие скважины двумя бурильными установками типа УБЗШ-СКБ с промывкой забоя глинистым буровым раствором. Одновременно с процессом бурения скважин приготавливают водный раствор синтетической полипропиленовой фибры (СПФ) с заданным соотношением жидкой и твердой фаз. Это соотношение задают исходя из свойств пород и обеспечения необходимой вязкости водного раствора СПФ для прохождения его через сопло бурового инструмента в затрубное пространство. Количество закачиваемого водного раствора СПФ в затрубное пространство каждой замораживающей колонки определяют расчетным путем с учетом ее глубины. После бурения замораживающих скважин до заданной глубины нагнетают в затрубное пространство каждой из них водный раствор синтетической полипропиленовой фибры через сопло бурового инструмента. Растворенные в воде фиброволокна вместе с глинистым раствором поднимаются к устьям замораживающих скважин, при этом часть глинистого бурового раствора истекает из замораживающих скважин, который подают на сепаратор очистки для повторного использования. Затем из замораживающих скважин извлекают буровой инструмент и опускают в них замораживающие колонки. Далее глинистый буровой раствор с синтетической полипропиленовой фиброй выдерживают в скважине в течение не менее пяти суток. В течение этого времени в каждой замораживающей скважине происходит процесс армирования глинистого бурового раствора виброволокнами СПФ с последующим затвердеванием и образованием прочного и водонепроницаемого слоя между внешними стенками замораживающих колонок и породой. Затем замораживающие колонки подключают к замораживающей станции с магистральными трубопроводами и создают ледопородное ограждение вокруг шахтного ствола.Around the shaft at a predetermined distance from it along a concentric circle, freeze wells are drilled with two drilling rigs of the UBZS-SKB type with face washing with clay drilling mud. Simultaneously with the drilling process, an aqueous solution of synthetic polypropylene fiber (SPF) is prepared with a given ratio of liquid and solid phases. This ratio is set based on the properties of the rocks and providing the necessary viscosity of the SPF aqueous solution for passing through the nozzle of the drilling tool into the annulus. The amount of injected aqueous SPF solution into the annulus of each freezing column is determined by calculation, taking into account its depth. After drilling the freezing wells to an predetermined depth, an aqueous solution of synthetic polypropylene fiber is injected into the annulus of each of them through the nozzle of the drilling tool. Fibers dissolved in water along with the mud rise to the mouths of the freeze wells, while part of the mud flow out of the freeze wells, which is fed to the cleaning separator for reuse. Then, the drilling tool is removed from the freezing wells and freezing columns are lowered into them. Next, a clay mud with synthetic polypropylene fiber is kept in the well for at least five days. During this time, in each freezing well, the clay drilling fluid is reinforced with SPF fibers, followed by solidification and the formation of a strong and waterproof layer between the outer walls of the freezing columns and the rock. Then, the freezing columns are connected to the freezing station with main pipelines and an ice-rock fence is created around the shaft.
Наличие прочного и водонепроницаемого слоя между внешними стенками замораживающих колонок и породой повышает теплоотдачу горных пород рассолу в замораживающих колонках, прочность замороженных пород на контуре замораживающих скважин, следовательно, и несущую способность ледопородного ограждения, а также исключает возможность прорыва воды и плывуна в замковой части ледопородного ограждения и перетоков воды через замораживающие скважины.The presence of a durable and waterproof layer between the outer walls of the freezing columns and the rock increases the heat transfer of rocks to the brine in the freezing columns, the strength of the frozen rocks on the contour of the freezing wells, and therefore, the bearing capacity of the ice-rock fence, and also eliminates the possibility of breakthrough water and quicksand in the castle part of the ice-rock fence and water flows through freezing wells.
Проходку шахтного ствола осуществляют цикличными заходками путем выемки в забое породы с последующей установкой постоянной крепи и тампонажем закрепного пространства бетоном. Между заходками ствола проводят акустический контроль за несущей способностью ледопородного ограждения. При этом в два контрольных шпура, пробуренных наклонно вниз из забоя шахтного ствола в незакрепленной его части, размещают шпуровые излучатель и приемник ультразвука. В две замораживающие колонки опускают скважинные излучатель и приемник ультразвуковых колебаний на глубину расположения контрольных шпуров. Определение несущей способности ледопородного ограждения осуществляют с помощью замеров скорости распространения ультразвука от скважинных излучателя к приемнику, а также - от шпуровых излучателя к приемнику на различных базах. До момента начала снижения несущей способности ледопородного ограждения ведут работы по разрушению и выемке породы в заходке, а в момент начала снижения - переходят к возведению постоянной крепи в заходке.Tunneling of the shaft shaft is carried out by cyclic approaches by excavating the bottom of the rock with the subsequent installation of a permanent lining and cementing of the concrete space with concrete. Between the approaches of the trunk, acoustic monitoring of the bearing capacity of the ice-rock fence is carried out. At the same time, in two control holes drilled obliquely downward from the bottom of the shaft in its loose part, a hole emitter and an ultrasound receiver are placed. Downhole emitter and receiver of ultrasonic vibrations are lowered into two freezing columns to the depth of the control holes. Determination of the bearing capacity of the ice-rock enclosure is carried out by measuring the speed of propagation of ultrasound from the downhole emitter to the receiver, as well as from the borehole emitter to the receiver at various bases. Until the beginning of the decrease in the bearing capacity of the ice-rock fence, work is underway to destroy and excavate the rock in the entry, and at the time of the beginning of the decline, they proceed to the construction of a permanent roof support in the entry.
Описанный выше способ проходки вертикальных шахтных стволов в неустойчивых и обводненных породах осуществляют посредством известных технических средств. Далее указан один из возможных вариантов его осуществления. Устройство состоит из бурильной установки типа УБЗШ-СКБ и УБЗШ-2-30 для бурения скважин, бурильной установки БУКС-1 м для бурения шпуров в забое ствола, замораживающих колонок типа «труба в трубе» из труб ТЗК, установленных в скважины, замораживающей станции типа «ТНТ-365» с магистральными трубопроводами, соединенными с коллекторами замораживающих колонок, производительностью 750 кВт, мешалки типа МХ20 для приготовления водного раствора СПФ, насоса типа НПА-50 для подачи водного раствора СПФ в скважины, ситогидроциклонного сепаратора СГС1М. Для промывки забоя скважин применяют глинистый буровой раствор, например, на основе тонкодисперсных высокопластичных монтмориллонитовых глин вязкостью до 20 МПа, плотность 1,05-1,12 г/см3. Устройство также включает породопогрузочный комплекс КС-2у/40, бадьи БПСМ-3, проходческие лебедки, компрессор, механизм для возведения постоянной крепи в виде тюбингов 70-40 и 70-60, тампонажный комплекс, состоящий из бетоносмесительной установки БСУ 37.60 с устройством загрузки, акустические излучатели УД2Н-ПН и приемники УД 2-16, расположенные в замораживающих скважинах и шпурах, и измерительный блок, например, УТИ-1, установленный на дневной поверхности.The above described method of sinking vertical shaft shafts in unstable and flooded rocks is carried out by known technical means. The following is one of the possible options for its implementation. The device consists of a drilling rig of the type UBZSh-SKB and UBZSh-2-30 for drilling wells, a drilling rig BUKS-1 m for drilling holes in the bottom of the barrel, freezing columns of the "pipe in pipe" type from TZK pipes installed in wells, a freezing station TNT-365 type with main pipelines connected to collectors of freezing columns with a capacity of 750 kW, mixers type MX20 for preparing an aqueous solution of SPF, a pump of type NPA-50 for supplying an aqueous solution of SPF to the wells, and a SGS1M sieve-hydrocyclone separator. To wash the bottom of the wells, clay drilling mud is used, for example, on the basis of finely dispersed highly plastic montmorillonite clays with a viscosity of up to 20 MPa, density 1.05-1.12 g / cm 3 . The device also includes the KS-2u / 40 rock loading complex, BPSM-3 tubs, sinking winches, a compressor, a mechanism for erecting a permanent roof support in the form of tubing 70-40 and 70-60, a grouting complex consisting of a BSU 37.60 concrete mixing plant with a loading device, acoustic emitters UD2N-PN and receivers UD 2-16 located in freezing wells and holes, and a measuring unit, for example, UTI-1, mounted on a day surface.
Результаты экспериментальных исследований по определению прочности и водонепроницаемости глинистого бурового раствора, армированного фиброй при сжатии и температурах от -1°C до - 20°C, представлены в таблице. Испытуемые образцы размером 70×70×70 мм замораживали в морозильной камере типа МК-50 до заданных температур, а в камере типа БВ-21 (конструкции ВНИИМИ) запредельного деформирования при объемном сжатии образцов определяли их прочность на гидравлическом прессе ЕУ-10. Водонепроницаемость образцов измеряли по коэффициенту фильтрации по ГОСТ 12730584 с помощью прибора фильтратомера ФМ-3 с максимальным испытательным давлением 1,3 МПа. Затвердевший глинистый буровой раствор с фиброй на пятые сутки имеет водонепроницаемость 10-6 см/с, модуль деформации Е<100 МПа, прочность на одноосное сжатие от 2,8 до 4,5 МПаThe results of experimental studies to determine the strength and water tightness of clay mud, reinforced with fiber under compression and temperatures from -1 ° C to - 20 ° C, are presented in the table. The test samples 70 × 70 × 70 mm in size were frozen in the MK-50 type freezer to the specified temperatures, and in the BV-21 type chamber (VNIIMI design), the deformation during the compression of the samples was determined by their strength on the EU-10 hydraulic press. The water resistance of the samples was measured by the filtration coefficient according to GOST 12730584 using a filter meter FM-3 with a maximum test pressure of 1.3 MPa. On the fifth day, hardened clay mud with fiber has a water resistance of 10 -6 cm / s, a deformation modulus of E <100 MPa, and uniaxial compression strength from 2.8 to 4.5 MPa
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых породах реализован применительно к условиям Гремяченского месторождения при строительстве шахтного ствола диаметром 7,0 м и глубиной 1181,0 м. Разрабатываемый пласт находится под толщей осадочных неустойчивых пород мощностью около 600 метров, вмещающих несколько водоносных горизонтов с гидростатическим напором до 5,5 МПа, участки пород представлены залежами мела, песка, глин аргиллитоподобных, известняков и гранитов. Основным фактором, определяющим необходимость применения способа замораживания в данных условиях, является наличие в разрезе разнозернистых водонасыщенных неустойчивых песков общей мощностью более 150 м, распространенных на глубину 511,5 м, пучащих глин, высоконапорных подземных вод, величина напора которых превышает 500 м, и большой мощности водоносных горизонтов, составляющих более 400 м. Для создания ледопородного ограждения толщиной 4,8 м осуществляют бурение 33 замораживающих скважин посредством бурильной установки типа УБЗШ-СКБ и УБЗШ-2-30 по концентрической окружности диаметром 14,5 м. Одновременно с процессом бурения скважин готовят водный раствор синтетической полипропиленовой фибры (СПФ) путем перемешивания в резервуаре СПФ и воды в течение не менее 15 мин посредством мешалки типа МХ20 при следующем их соотношении Ж/Т 90:10 для данных условий бурения. После бурения замораживающих скважин до заданной глубины - 620 м нагнетают в затрубное пространство каждой из них водный раствор синтетической полипропиленовой фибры через бурильные трубы и сопло бурового инструмента с диаметром проходного канала, равным 50 мм, посредством насоса типа НПА-50. Растворенные в воде фиброволокна поднимаются вверх к устьям замораживающих скважин, при этом часть глинистого бурового раствора вытекает из замораживающих скважин, который подают на ситогидроциклонный сепаратор СГС1М очистки для повторного использования. При достижении фиброволокнами устьев скважин нагнетание водного раствора в скважины прекращают. Достаточное количество закачиваемого водного раствора СПФ можно определить визуально или расчетным путем. В данном конкретном случае это количество по расчетным данным составляет 365 кг на одну скважину. Затем из замораживающих скважин извлекают буровые инструменты и опускают в них замораживающие колонки, состоящие из става безмуфтовых труб марки ТЗК-2, внешний диаметр которых 146 мм, толщина стенки 11 мм. После чего глинистый буровой раствор с СПФ выдерживают в течение не менее 5 часов. При этом одна часть глинистого бурового раствора с СПФ проникает через трещины в горную породу, окружающую колонки, а другая находится между горной породой и колонками. По истечении указанного времени глинистый раствор с СПФ переходит в твердую фазу, создавая прочный и водонепроницаемый слой между стенками замораживающих колонок и горными породами. Далее замораживающие колонки подключают через магистральные трубопроводы к замораживающей станции ТНТ-365 и производят активное замораживание горных пород, предварительно рассчитав по данным инженерно-геологических изысканий и экспериментальных исследований толщину ледопородного ограждения, равную для данных условий 4,8 м. Замораживание предусматривается низкотемпературное (температура рассола -35°C) в течение 142 суток. Суммарная холодопроизводительность замораживающей станции составляет 26,5 МДж. После создания ледопородного ограждения толщиной 4,8 м вокруг шахтного ствола приступают к проходке ствола в неустойчивых породах на глубину 600 м цикличными заходками буровзрывным способом. Предусмотрено бурение пяти шпуров глубиной 1,5 м бурильной установкой БУКС-1 м, масса одновременно взрываемого заряда 4,2 кг, ВВ - аммонит 6 ЖВ, расстояние между оконтуривающими шпурами забоя и замораживающими колонками составляет 2 м. После проведения взрывных работ отбитую породу с помощью грейферного погрузчика КС-2у/40 и БПС-3 бадьи транспортируют на поверхность с последующей установкой постоянной тюбинговой крепи и затворением закрепного пространства бетоном. Между заходками ствола проводят акустический контроль за несущей способностью ледопородного ограждения. Для этого перед проходкой очередной заходки из забоя ствола в незакрепленной его части бурят два контрольных шпура, в которые устанавливают излучатель УД2Н-ПН и приемник типа УД 2-16 ультразвуковых колебаний. В две замораживающие колонки на глубину расположения контрольных шпуров опускают скважинные излучатель и приемник ультразвуковых колебаний. Определение несущей способности ледопородного ограждения осуществляют с помощью замеров скорости распространения ультразвука от шпурового излучателя к приемнику на различных базах и от скважинных излучателя к приемнику. При этом снижение скорости распространения ультразвука, что вызвано образованием микротрещин в замороженных породах, свидетельствует о переходе породы в пластическое состояние. При достижении пластической областью окружности расположения замораживающих колонок происходит снижение несущей способности ледопородного ограждения. До момента начала снижения несущей способности ледопородного ограждения ведут работы по разрушению и выемке породы в заходке, а в момент начала снижения переходят к возведению постоянной крепи в заходке.The method of sinking vertical shaft shafts in flooded unstable rocks is implemented in relation to the conditions of the Gremyachenskoye field during the construction of a shaft shaft with a diameter of 7.0 m and a depth of 1181.0 m. The layer under development is under a thickness of sedimentary unstable rocks with a thickness of about 600 meters, containing several aquifers with hydrostatic pressure up to 5.5 MPa, sections of rocks are represented by deposits of chalk, sand, argillite-like clay, limestone and granite. The main factor determining the need to use the method of freezing under these conditions is the presence in the section of heterogeneous water-saturated unstable sands with a total thickness of more than 150 m, distributed to a depth of 511.5 m, heaving clays, high-pressure groundwater, the pressure of which exceeds 500 m, and large thickness of aquifers of more than 400 m. To create a 4.8 m thick ice-rock fence, 33 freezing wells are drilled through a drilling rig of the UBZSh-SKB and UBZSh-2- type 30 along a concentric circle with a diameter of 14.5 m. At the same time as the well drilling process, an aqueous solution of synthetic polypropylene fiber (SPF) is prepared by mixing SPF and water in the tank for at least 15 minutes using a mixer of type MX20 with the following ratio W / T 90: 10 for given drilling conditions. After drilling freezing wells to a predetermined depth of 620 m, an aqueous solution of synthetic polypropylene fiber is injected into the annulus of each of them through drill pipes and a nozzle of a drilling tool with a passage diameter of 50 mm using an NPA-50 pump. Fiber fibers dissolved in water rise up to the mouths of the freezing wells, while part of the clay drilling mud flows out of the freezing wells, which are fed to the SGS1M cleaning hydrocyclone separator for reuse. When the fiber reaches the wellheads, the injection of the aqueous solution into the wells is stopped. A sufficient amount of injected aqueous SPF solution can be determined visually or by calculation. In this particular case, this amount is estimated at 365 kg per well. Then, drilling tools are removed from the freezing wells and freezing columns are lowered into them, consisting of a stand of TZK-2 brand sleeveless pipes, the outer diameter of which is 146 mm, the wall thickness is 11 mm. Then clay drilling mud with SPF incubated for at least 5 hours. In this case, one part of the clay mud with SPF penetrates through the cracks into the rock surrounding the columns, and the other is between the rock and the columns. After the specified time, the clay solution with SPF passes into the solid phase, creating a strong and waterproof layer between the walls of the freezing columns and rocks. Next, the freezing columns are connected through the main pipelines to the TNT-365 freezing station and the rocks are actively frozen, preliminary calculating the thickness of the ice-rock enclosure, equal to 4.8 m for these conditions, according to engineering and geological surveys and experimental studies. Freezing is provided for low-temperature (brine temperature -35 ° C) for 142 days. The total cooling capacity of the freezing station is 26.5 MJ. After creating an ice-rock fence with a thickness of 4.8 m around the mine shaft, they begin to drill the trunk in unstable rocks to a depth of 600 m by cyclic drilling and blasting approaches. It is planned to drill five holes with a depth of 1.5 m by a BUKS-1 m drill rig, a mass of simultaneously exploded charge of 4.2 kg, explosives - ammonite 6 LH, the distance between the contouring holes of the face and freezing columns is 2 m. After blasting, the broken rock with using a grab loader KS-2u / 40 and BPS-3, the tubs are transported to the surface with the subsequent installation of a permanent tubing lining and the fixing space is closed with concrete. Between the approaches of the trunk, acoustic monitoring of the bearing capacity of the ice-rock fence is carried out. For this, before driving another approach from the bottom of the trunk, two control holes are drilled in its unsecured part, into which an emitter UD2N-PN and a receiver of type UD 2-16 ultrasonic vibrations are installed. Downhole emitter and receiver of ultrasonic vibrations are lowered into two freezing columns to the depth of the control holes. Determination of the bearing capacity of the ice-rock enclosure is carried out by measuring the speed of propagation of ultrasound from a borehole emitter to the receiver at various bases and from the borehole emitter to the receiver. Moreover, a decrease in the propagation velocity of ultrasound, which is caused by the formation of microcracks in frozen rocks, indicates the transition of the rock to a plastic state. When the plastic region reaches the circumference of the location of the freezing columns, the bearing capacity of the ice-rock fence decreases. Until the beginning of the decrease in the bearing capacity of the ice-rock fence, work is underway to destroy and excavate the rock in the sunset, and at the time of the beginning of the decline, they proceed to the construction of a permanent roof support in the sunset.
Предложенный способ проходки вертикальных шахтных стволов в обводненных неустойчивых породах обеспечил прочность слоя глинистого раствора с СПФ, равную 4,5 МПа, что позволило снизить мощность замораживающей станции на 12-15% от проектной, достичь расчетной температуры окружающего породного массива и сократить активное время процесса замораживания горных пород на 40%. При этом также повышается несущая способность замораживающих колонок на 15% за счет исключения разрушения ледопородного ограждения в прискважинной зоне, а также исключается возможность прорыва воды и плывуна через ледопородное ограждение в замковой его части и переток воды через замораживающие скважины. Это обеспечивает безаварийность работы ледопородного ограждения в течение всего срока активного замораживания - 142 суток, а также достигается стабильная скорость проходки ствола не менее 45 м/мес. В результате сокращены сроки строительства ствола более чем на 40% и уменьшены материальные затраты на его строительство не менее чем в 1,5 раза.The proposed method for sinking vertical shaft shafts in flooded unstable rocks provided a clay layer with SPF equal to 4.5 MPa, which reduced the power of the freezing station by 12-15% of the design, reached the calculated temperature of the surrounding rock mass and reduced the active time of the freezing process rocks by 40%. At the same time, the bearing capacity of freezing columns is also increased by 15% due to the exclusion of destruction of the ice-rock fence in the near-wellbore zone, as well as the possibility of breakthrough of water and quicksand through the ice-rock fence in its castle part and the flow of water through freezing wells. This ensures the failure-free operation of the ice-rock fence during the entire period of active freezing - 142 days, and also a stable shaft penetration rate of at least 45 m / month is achieved. As a result, the construction time of the trunk was reduced by more than 40% and the material costs for its construction were reduced by at least 1.5 times.
Источники информацииInformation sources
1. Трупак Н.Г. Специальные способы проведения горных выработок, М., «Недра», 1976, с.262-263.1. Trupak N.G. Special methods of mine workings, M., "Nedra", 1976, s.262-263.
2. Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в подземном строительстве. М., «Недра», 1974, с.82-89.2. Trupak N.G. Soil freezing in underground construction. M., "Nedra", 1974, p. 82-89.
3. Авторское свидетельство СССР №1286774, E21D 1/00, E21D 1/12 от 20.08.85 «Способ проходки шахтного ствола» (прототип).3. USSR author's certificate No. 1286774, E21D 1/00, E21D 1/12 of 08.20.85 “Method for driving a shaft shaft” (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135660/03A RU2534274C1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Method of sinking of vertical main shafts of unstable and waterflooded rocks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135660/03A RU2534274C1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Method of sinking of vertical main shafts of unstable and waterflooded rocks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2534274C1 true RU2534274C1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53382987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013135660/03A RU2534274C1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Method of sinking of vertical main shafts of unstable and waterflooded rocks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534274C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112483143A (en) * | 2021-01-15 | 2021-03-12 | 上海节车电子科技有限公司 | Mine tunnel collapse emergency reaction device preset in mine car |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU991057A1 (en) * | 1981-08-05 | 1983-01-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова | Method of forming ice-soil enclosure around mine working |
| SU1286774A1 (en) * | 1985-08-20 | 1987-01-30 | Московский Горный Институт | Method of sinking mine shaft |
| RU2095574C1 (en) * | 1990-10-02 | 1997-11-10 | Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочным работам "Спецтампонажгеология" | Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks |
| RU2263744C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-11-10 | Открытое акционерное общество "Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С. Непорожнего" | Deep ground freezing device |
| RU2398967C1 (en) * | 2009-07-23 | 2010-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный горный университет (МГГУ) | Method for tunnelling of vertical shafts in watered unstable rocks and device for its realisation |
-
2013
- 2013-07-30 RU RU2013135660/03A patent/RU2534274C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU991057A1 (en) * | 1981-08-05 | 1983-01-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова | Method of forming ice-soil enclosure around mine working |
| SU1286774A1 (en) * | 1985-08-20 | 1987-01-30 | Московский Горный Институт | Method of sinking mine shaft |
| RU2095574C1 (en) * | 1990-10-02 | 1997-11-10 | Специализированное производственное геологическое объединение по тампонажным и геологоразведочным работам "Спецтампонажгеология" | Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks |
| RU2263744C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-11-10 | Открытое акционерное общество "Саяно-Шушенская ГЭС им. П.С. Непорожнего" | Deep ground freezing device |
| RU2398967C1 (en) * | 2009-07-23 | 2010-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный горный университет (МГГУ) | Method for tunnelling of vertical shafts in watered unstable rocks and device for its realisation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112483143A (en) * | 2021-01-15 | 2021-03-12 | 上海节车电子科技有限公司 | Mine tunnel collapse emergency reaction device preset in mine car |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8287050B2 (en) | Method of increasing reservoir permeability | |
| US20070044957A1 (en) | Method for underground recovery of hydrocarbons | |
| CA2649850A1 (en) | Method of drilling from a shaft for underground recovery of hydrocarbons | |
| CN104763428B (en) | Grading And Zoning grouting and reinforcing karst collapse col umn makes the method for the fully mechanized coal face soft karst collapse col umn of straight mistake | |
| CN104612130B (en) | A kind of tunnel bottom lies concealed solution cavity Grouting method | |
| CN102705005A (en) | Technology for plugging water bursting in mine by directional diversion grouting | |
| CN113073983B (en) | Enclosure type grouting construction method for submarine tunnel to penetrate through water-rich fault fracture zone | |
| CN114233385B (en) | Treatment method for mud-bursting water of inclined shaft | |
| RU2341658C1 (en) | Method of prevention of flooding of potassium mines and hazardous deformations of earth surface at underground water inrush into mines | |
| CN104633996A (en) | Water source heat pump recharging technical method | |
| CN111852513A (en) | Construction method for forming water-resisting grouting curtain on water-rich pore rock stratum by utilizing blasting | |
| CN109162731A (en) | Iron producing area deep mining gushing water grouting treatment method | |
| CN102011591A (en) | Grouting process for working surface of deep well | |
| RU2398967C1 (en) | Method for tunnelling of vertical shafts in watered unstable rocks and device for its realisation | |
| CN101832137A (en) | Pre-embedding method for coal seam roof strut | |
| CN107313788B (en) | The method and device of grouting for water blocking under strong hydraulic connection | |
| RU2739880C1 (en) | Method of inclined tunnels construction in weak water-saturated soils | |
| RU2534274C1 (en) | Method of sinking of vertical main shafts of unstable and waterflooded rocks | |
| CN107558950A (en) | Orientation blocking method for the closing of oil shale underground in situ production zone | |
| RU2076923C1 (en) | Method of formation of flagging screen in water-encroached rocks | |
| RU2249699C2 (en) | Method for driving draining mines in broken and watered massif | |
| Peila et al. | Ground probing and treatments in rock TBM tunnel to overcome limiting conditions | |
| RU2095574C1 (en) | Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks | |
| Yang et al. | Surface pre-grouting and freezing for shaft sinking in aquifer formations | |
| Yatimov et al. | Consolidation of rocks in chamber workings and tunnels during the construction of underground hydroelectric power plants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160731 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180327 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190731 |