RU2684629C1

RU2684629C1 - Method of grouting rocks during the construction of vertical shafts

Info

Publication number: RU2684629C1
Application number: RU2018120518A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Колонтаевский; Евгений Витальевич Грохов; Михаил Викторович Бочаров; Евгений Александрович Косенко; Анатолий Анатольевич Мишедченко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Горно-строительная компания - Шахтпроект"; Анатолий Анатольевич Мишедченко
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2019-04-10

Abstract

FIELD: mining.SUBSTANCE: invention relates to the sinking of shafts through watered fractured rocks, and is intended to protect mine workings from groundwater inflows using cement pads. Method of grouting rocks during the construction of vertical shafts includes the development of rock walls and the core of the shaft foot, injection of cement slurry into the rock and construction of a grouting pad. In this case, injection of cement slurry into the rock is carried out after lowering the elements of the cement pad in the barrel, made in the form of hollow metal ball sectors mounted between each other, followed by a detachable connection of the sectors to each other, forming a ball segment. In this case, injection of cement slurry is carried out from a mounted cement pad.EFFECT: technical result consists in reducing the labour intensity, reducing the duration of the work, improving the manufacturability of the assembly and the quality of grouting.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, а именно к проходке стволов по обводненным трещиноватым породам, и предназначено для защиты горных выработок от притоков подземных вод с использованием тампонажных подушек.The invention relates to the field of mining, namely to the sinking of trunks on flooded fractured rocks, and is intended to protect mine workings from groundwater inflows using grouting pillows.

Известен способ создания тампонажной подушки, включающий разделку породных стенок ствола под размеры подушки, создание дренажного слоя тампонажной подушки и установку дренажных труб, при этом дренажный слой создают ниже забоя ствола путем образования в водоносных породах зоны искусственных трещин, затем бурят в этой зоне скважины, в которые устанавливают дренажные трубы (А.С. №1070312 по Кл. E21D 9/00 от 30.01.1984 г.).There is a method of creating a grouting cushion, including cutting the rock walls of the wellbore to the dimensions of the cushion, creating a drainage layer of the grouting cushion and installing drainage pipes, the drainage layer being created below the borehole bottom by creating artificial cracks in the aquifers, then drilled in this zone of the well, which install drainage pipes (AS No. 1070312 according to Cl. E21D 9/00 of 01/30/1984).

Недостатком данного способа является большие затраты времени на возведение тампонажной подушки относительно низкая технологичность сборки и низкая эксплуатационная надежность.The disadvantage of this method is the high cost of time for the construction of a grouting pad relatively low manufacturability of the assembly and low operational reliability.

Известен также способ тампонажа горных пород с неоднородной трещиноватостью, включающий бурение скважин и нагнетание в них цементного раствора, при этом перед нагнетанием цементного раствора производят расширение тонких трещин посредством подачи в них воды под давлением, а цементный раствор нагнетают в расширенные трещины сразу после подачи воды под давлением, равным давлению подачи воды (А.С. №1456585 по кл. E21D 1/16 от 7.02.1989 г.).There is also known a method of grouting rocks with heterogeneous fracturing, including drilling wells and injecting cement in them, while before injecting the cement, thin cracks are expanded by applying water under pressure, and the cement is injected into expanded cracks immediately after water is supplied under pressure equal to the pressure of the water supply (A.S. No. 1456585 according to class E21D 1/16 of 02/07/1989).

Недостатком данного способа является большие затраты времени на возведение тампонажной подушки, относительно низкая технологичность сборки и низкая эксплуатационная надежность.The disadvantage of this method is the high time spent on the construction of the grouting cushion, the relatively low manufacturability of the assembly and low operational reliability.

Кроме того, не обеспечивается эффективное водоподавление в силу того, что тампонажные цементные растворы не способны проникать в мелкие трещины и поры горного массива, а после застывания раствора подвержены возникновению трещин при проведении буровзрывных работ и возможной последующей деформации массива.In addition, effective water suppression is not ensured due to the fact that grouting cement mortars are not able to penetrate small cracks and pores of the massif, and after solidification of the mortar they are susceptible to cracking during drilling and blasting operations and possible subsequent deformation of the massif.

Известен способ тампонажа горных пород при строительстве вертикальных шахтных стволов, включающий бурение нагнетательных скважин по контуру шахтного ствола, расширение трещин посредством подачи воды, нагнетание в скважины тампонажного раствора, при этом дополнительно бурят вертикальную подготовительную скважину в центре шахтного ствола, расширяют трещины посредством подачи в нее тампонажного раствора в виде вспененного криогеля (патент РФ №2258141 по кл. E21D 1/16 от 10.08.2005 г.).A known method of plugging rocks in the construction of vertical shaft shafts, including drilling injection wells along the contour of the shaft, expanding cracks by supplying water, injecting cement slurry into the wells, additionally drill a vertical preparatory well in the center of the shaft, expand cracks by feeding into it cement slurry in the form of a foamed cryogel (RF patent No. 2258141 according to class E21D 1/16 of 08/10/2005).

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и продолжительность работ, обусловленные такими технологическими операциями как подготовка раствора криогеля с с использованием горячей воды, поливинилового спирта и борной кислоты.The disadvantage of this method is the high complexity and duration of work due to such technological operations as the preparation of a cryogel solution using hot water, polyvinyl alcohol and boric acid.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в снижении трудоемкости, снижения продолжительности работ, повышения технологичности сборки и качества тампонирования.The problem to which the claimed invention is directed is to reduce the complexity, reduce the duration of work, improve the manufacturability of the assembly and the quality of plugging.

Поставленная задача решается за счет того, в способе тампонажа горных пород при строительстве вертикальных шахтных стволов, включающий разработку породных стенок и ядра забоя ствола, нагнетание тампонажного раствора в горную породу и возведение тампонажной подушки, нагнетание тампонажного раствора в горную породу осуществляют после опускания в ствол элементов тампонажной подушки, выполненных в виде смонтированных между собой полых металлических шаровых секторов, с последующим разъемным соединением секторов между собой, образуя шаровой сегмент, при этом нагнетание тампонажного раствора осуществляют со смонтированной тампонажной подушки.The problem is solved due to the fact that in the method of plugging rocks in the construction of vertical shaft shafts, including the development of rock walls and core of the bottom of the trunk, injection of grouting mortar into the rock and the construction of grouting cushions, injection of grouting mortar into the rock is carried out after lowering the elements into the trunk grouting pillows made in the form of hollow metal spherical sectors mounted between themselves, with subsequent detachable connection of the sectors together, forming a ball howl segment, the plugging solution injection is carried with mounted cushions backfill.

На фиг. 1 представлена иллюстрация способа тампонажа горных пород при строительстве вертикальных шахтных стволов.In FIG. 1 is an illustration of a method for plugging rocks in the construction of vertical shaft shafts.

На фиг. 2 представлен общий вид тампонажной подушки, выполненной в виде разъмно соединенных между собой полых металлических шаровых секторов 1, 2, 3 образуя шаровой сегмент.In FIG. 2 shows a general view of the grouting cushion made in the form of hollow metal spherical sectors 1, 2, 3 interconnected interconnected to form a ball segment.

Тампонажная подушка выполнена в виде полого металлического шарового сегмента, состоящего из разъемно соединенных между собой секторов 1, 2, 3, при этом в секторе 1 выполнено отверстие 4 для цементирования закрепленного пространства, а также для бурения контрольно-разведочной скважины.The grouting cushion is made in the form of a hollow metal spherical segment, consisting of sectors 1, 2, 3 detachably interconnected, while in sector 1, a hole 4 is made for cementing the fixed space, as well as for drilling an exploratory well.

В секторах 2 выполнены отверстия 5 для цементирования закрепленного пространства, а также отверстия 6 для элементов разъемного соединения секторов.In sectors 2, holes 5 are made for cementing the fixed space, as well as holes 6 for detachable connection elements of sectors.

Способ тампонажа пород осуществляется следующим образом.The method of grouting rocks is as follows.

На начальном этапе тампонажа осуществляют монтаж секторов 3 к стенкам вертикальных шахтных стволов, образуя кольцо шарового сегмента. После этого в центре забоя размещают сектор 1, вокруг которого размещают секторы 2. После размещения сектора 1 и секторов 2 и 3 осуществляют их крепление друг с другом при помощи болтовых соединений. Скрепленные таким образом сектора, образуют шаровой сегмент со сферическим основанием, опирающимся на опорную поверхность вертикального шахтного ствола под которой находится напорный водоносный горизонт 8. На верхней опорной площадке шарового сегмента 3 создают шахтную крепь 7, после чего со смонтированной тампонажной подушки осуществляют нагнетание тампонажного раствора.At the initial stage of grouting, sectors 3 are mounted to the walls of vertical shaft shafts, forming a ring of a spherical segment. After that, sector 1 is placed in the center of the face, around which sectors 2 are placed. After placing sectors 1 and sectors 2 and 3, they are fastened to each other using bolted connections. The sectors so fastened together form a spherical segment with a spherical base resting on the supporting surface of the vertical shaft shaft under which there is a pressure aquifer 8. A shaft support 7 is created on the upper supporting area of the ball segment 3, after which cement slurry is pumped from the mounted grouting pad.

Выполнение шарового сегмента со сферическим основанием обеспечивает работу конструкции с максимальным использованием несущей способности бетона, повышает эффективность тампонирования водоносных пород из забоя вертикальных шахтных стволов, сокращает время на возведение тампонажной завесы, а также повышает маневренность возведения тампонажной подушки при любых водопритоках. Обеспечивается многоразовое использование конструкции тампонажной подушки, что снижает материальные затраты и сроки выполнения тампонажных работ.The execution of the spherical-based spherical base segment ensures the operation of the structure with the maximum use of the bearing capacity of concrete, increases the efficiency of plugging aquifers from the bottom of vertical shaft shafts, reduces the time for erecting a grouting curtain, and also increases the maneuverability of erecting a grouting pad for any water inflow. Provides reusable use of the design of the grouting pillow, which reduces material costs and the timing of grouting.

Claims

A method of grouting rocks during the construction of vertical shaft shafts, including the development of rock walls and the core of the bottom of the trunk, injection of grouting mortar into the rock and the construction of grouting cushion, characterized in that the injection of grouting mortar into the rock is carried out after lowering the elements of the grouting cushion made into the barrel in the form of hollow metal spherical sectors mounted between themselves, with subsequent detachable connection of the sectors to each other, forming a spherical segment, while Netting of grouting mortar is carried out from a mounted grouting pad.