RU2748790C1 - Method for ensuring pliability of support of vertical trunk located in salt rocks - Google Patents
Method for ensuring pliability of support of vertical trunk located in salt rocks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748790C1 RU2748790C1 RU2020135730A RU2020135730A RU2748790C1 RU 2748790 C1 RU2748790 C1 RU 2748790C1 RU 2020135730 A RU2020135730 A RU 2020135730A RU 2020135730 A RU2020135730 A RU 2020135730A RU 2748790 C1 RU2748790 C1 RU 2748790C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- salt
- support
- pressure
- brine
- tubing
- Prior art date
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims abstract description 31
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 31
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical class [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D5/00—Lining shafts; Linings therefor
- E21D5/11—Lining shafts; Linings therefor with combinations of different materials, e.g. wood, metal, concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при креплении вертикальных стволов в соляных породах. The invention relates to the mining industry and can be used for fastening vertical shafts in salt rocks.
Известна крепь шахтного ствола (Paweł Kamiński, Piotr Czaja New structure of shafts constructed in rock mass with significantly strong rheological properties, статья [Электронный ресурс] – режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/321295865_New_structure_of_shafts_constructed_in_rock_mass_with_significantly_strong_rheological_properties. Яз. Англ. (дата обращения 05.10.2020)), предусматривающая компенсационную оболочку, состоящую из пористого материала, через который пропускается раствор, растворяющий деформированные породы. The shaft support is known (Paweł Kamiński, Piotr Czaja New structure of shafts constructed in rock mass with significantly strong rheological properties, article [Electronic resource] - access mode: https://www.researchgate.net/publication/321295865_New_structure_of_shafts_constructed_internal_withrock_massigns. (date of circulation 05.10.2020)), providing for a compensatory shell consisting of a porous material through which a solution is passed that dissolves deformed rocks.
Недостатком данного способа является сложность создания сооружения конструкции за счет реализации механизма подачи раствора и внедрения систем мониторинга деформаций соляного массива, что сложно реализовать в производственных условиях. The disadvantage of this method is the complexity of creating the structure of the structure due to the implementation of the solution supply mechanism and the introduction of monitoring systems for deformations of the salt mass, which is difficult to implement in a production environment.
Известен способ крепления шахтного ствола (Заславский Ю.З. Крепление подземных сооружений / Ю.З. Заславский, В.М. Мостков - М., Недра, 1979. - С.138-146, рис.45), предусматривающая первостепенное крепление ствола анкерами и последующим созданием податливого слоя из пеноматериала и слоя бетона.There is a known method of fastening a mine shaft (Zaslavsky Yu.Z. Fastening of underground structures / Yu.Z. Zaslavsky, V.M. Mostkov - M., Nedra, 1979. - S. 138-146, Fig. 45), providing for the primary fastening of the shaft anchors and the subsequent creation of a flexible foam layer and a layer of concrete.
Недостатком данного способа является создание податливого слоя из пеноматериала путем набрызга или заливки его в опалубку, что приводит к увеличению затрат времени и средств при сооружения крепи и требует применения дополнительного оборудования для воссоздания податливого слоя.The disadvantage of this method is the creation of a flexible layer of foam by spraying or pouring it into the formwork, which leads to an increase in the time and money spent in the construction of the support and requires the use of additional equipment to recreate the flexible layer.
Известна крепь шахтного ствола (авторское свидетельство №1747704, опубл. 15.07.1992), предусматривающая компенсационную оболочку с разделенными ребрами жесткости вертикальными каналами, заполненными податливым вспененным материалом. Known shaft support (copyright certificate No. 1747704, publ. 15.07.1992), providing a compensation shell with separated stiffening ribs by vertical channels filled with flexible foam material.
Недостатком данного способа является сложность создания вертикальных каналов в теле крепи, а также предотвращение разрушения каналов под действием горного давления, что может привести к уменьшению податливости крепи.The disadvantage of this method is the complexity of creating vertical channels in the body of the lining, as well as preventing the destruction of the channels under the influence of rock pressure, which can lead to a decrease in the pliability of the lining.
Известен способ защиты сопряжений шахтных стволов с выработками от горного давления (авторское свидетельство СССР № 1368438, опубл. 23.01.1988), принятый за прототип. Способ включает в себя монтаж эластичных баллонов с жидкостью, оснащенных предохранительными клапанами с настраиваемыми параметрами давления, не превышающего несущую способность крепи.A known method of protecting the joints of mine shafts with workings from rock pressure (USSR author's certificate No. 1368438, publ. 23.01.1988), taken as a prototype. The method includes the installation of flexible liquid cylinders equipped with safety valves with adjustable pressure parameters not exceeding the bearing capacity of the support.
Недостатком данного способа является трудоемкость создания податливого слоя крепи, состоящего из анкеров, сетки и баллонов, оснащенных предохранительным клапаном. А также поддержание рабочего состояния эластичных баллонов на всем сроке эксплуатации. The disadvantage of this method is the complexity of creating a compliant layer of support, consisting of anchors, mesh and cylinders equipped with a safety valve. As well as maintaining the working condition of the bladders throughout the entire service life.
Техническим результатом является уменьшение трудоемкости при креплении вертикального ствола за счет легкости создания податливого слоя крепи. The technical result is to reduce the complexity of the vertical shaft fastening due to the ease of creating a pliable lining layer.
Технический результат достигается тем, что чугунную тюбинговую крепь сооружают с применением тюбингов с предохранительным клапаном, в качестве податливого слоя используют соляной раствор, который не позволяет растворить стенки соляного массива и препятствует развитию реологических процессов массива, смещение соляного массива приводит к увеличению давления на несжимающийся соляной рассол, который в свою очередь передает давление на клапанный механизм, при достижении заданного давления соляной рассол сбрасывают вовнутрь сечения ствола, далее происходит падения давления со стороны соляного рассола, закрытие клапанный механизма и канала для сброса рассола, при этом происходит затухание интенсивности роста напряжения в жесткой чугунной тюбинговой крепи.The technical result is achieved by the fact that a cast-iron tubing support is constructed using tubing with a safety valve, a saline solution is used as a compliant layer, which does not allow the walls of the salt massif to dissolve and prevents the development of rheological processes of the massif, the displacement of the salt massif leads to an increase in pressure on the incompressible salt brine , which in turn transfers pressure to the valve mechanism, when the specified pressure is reached, the salt brine is dumped inside the section of the barrel, then the pressure drops from the side of the salt brine, the valve mechanism and the channel for brine discharge are closed, while the intensity of the voltage growth in the rigid cast iron tubing support.
Способ поясняется следующими фигурами:The method is illustrated by the following figures:
фиг. 1 – схема тюбинга с предохранительным клапаном; fig. 1 is a diagram of a tubing with a safety valve;
фиг. 2 – схема тюбинга с выжатым предохранительным клапаном при деформации соляного массива;fig. 2 is a diagram of a tubing with a squeezed out safety valve during deformation of the salt mass;
фиг. 3 – схема принципа работы предохранительного клапана;fig. 3 is a diagram of the principle of operation of the safety valve;
фиг. 4 – схема конструкции герметичной перемычки из податливого материала;fig. 4 is a diagram of the construction of a sealed bulkhead made of a compliant material;
фиг. 5 – схема расположения чугунных тюбинговых колец крепи, где:fig. 5 - layout diagram of cast-iron tubing lining rings, where:
1 – соляной массив;1 - salt massif;
2 – соляной рассол;2 - salt brine;
3 – тюбинг с предохранительным клапаном;3 - tubing with a safety valve;
4 – деформированный соляной массив;4 - deformed salt mass;
5 – клапанный механизм;5 - valve mechanism;
6 – канал для сброса соляного раствора;6 - channel for the discharge of brine;
7 – анкер;7 - anchor;
8 – герметичная перемычка;8 - sealed jumper;
9 – чугунные тюбинги без предохранительного клапана.9 - cast iron tubing without a safety valve.
Способ осуществляется следующим образом. После проходки ствола в соляном массиве 1(фиг. 1) на величину заходки не менее 10 м. На почве выработки сооружается герметичная перемычка 8 (фиг. 4) из податливого материала, закрепленная анкерами 7 в соляном массиве 1 и осуществляется монтаж колонны из чугунной тюбинговой крепи (фиг. 5), после установки первого сборного кольца тюбинговой крепи, зазор между перемычкой и кольцом герметизируется. После герметизации перемычки продолжается возведение тюбинговой колонны крепи на величину заходки. Тюбинговая колонна крепи на величину заходки состоит из десяти колец, девять из которых без предохранительного клапана 9, а одно кольцо собрано с использованием чугунных тюбингов с предохранительными клапанами 3. Кольцо с тюбингами с предохранительным клапаном 3 (фиг. 1) устанавливаются девятыми с отчетом от почвы. Кольцо чугунной тюбинговой крепи, с тюбингами с предохранительным клапаном 3, представляет собой сборную конструкцию, состоящую из тюбингов без клапанного механизма и двух диаметрально противоположно расположенных тюбингов с предохранительным клапаном 3 (фиг. 3) один из которых является основным, а второй предохранительный. Предохранительный клапан состоит из клапанного механизма 5 и канала для сброса соляного рассола 6. После создания тюбинговой колонны на величину заходки, закрепное пространство заполняется соляным рассолом 2 (фиг 1). При реализации деформаций соляного массива 4 (фиг. 2) соляной рассол 2 давит на клапанный механизм 5, расположенный в тюбинге с предохранительным клапаном 3. После того, как клапанный механизм 5 под действием соляного рассола 2 прожимается, открывается канал для сброса соляного рассола 6 вовнутрь ствола. После падения давления со стороны соляного рассола 2 клапанный механизм 5 закрывается, закрывая канал для сброса рассола 6. Таким образом податливость крепи обеспечена, до полного исчерпания запаса соляного рассола 2 в закрепном пространстве тюбинговой крепи ствола. За счет сброса соляного рассола 2 через предохранительный клапан происходит затухание интенсивности роста напряжения в жесткой чугунной тюбинговой крепи.The method is carried out as follows. After sinking the shaft in the salt mass 1 (Fig. 1) by the amount of entry of at least 10 m. On the working soil, a sealed bulkhead 8 (Fig. 4) of a pliable material is erected, fixed with
Способ поясняется следующим примером. При проведении вертикальных стволов в сильвинитовом пласте Красный II на Усть-Яйвинском руднике Верхнекамского месторождения калийных солей, принимается вариант крепления вертикального ствола на глубинах 400-500 м диаметром 7 м. Величина давления со стороны породного контура на жесткую крепь ствола составляет 5,2 МПа. Величина конвергенции контура ствола без крепления составляет 136 мм за 30 лет. Данный способ позволяет обеспечить устойчивость жесткой тюбинговой крепи ствола, выполненной из чугуна СЧ25 на период эксплуатации за счет предохранительного клапана рассчитанного исходя из ожидаемого расхода соляного рассола в сутки, основываясь на полученном значении, определяется оптимальная скорость сброса рассола при диаметре отверстия клапана 1 см. The method is illustrated by the following example. When conducting vertical shafts in the Krasny II sylvinite formation at the Ust-Yayvinsky mine of the Verkhnekamskoe potash salt deposit, the option of mounting a vertical shaft at a depth of 400-500 m with a diameter of 7 m is accepted. The pressure from the rock contour on the rigid support of the shaft is 5.2 MPa. The convergence of the borehole contour without fastening is 136 mm over 30 years. This method allows to ensure the stability of the rigid tubing lining of the trunk, made of cast iron SCh25 for the period of operation due to the safety valve calculated based on the expected flow rate of brine per day, based on the obtained value, the optimal rate of brine discharge is determined with a valve opening diameter of 1 cm.
Площадь поперечного сечения ствола: Cross-sectional area of the trunk:
где r – радиус ствола в черне, м.where r is the radius of the trunk in black, m.
Площадь поперечного ствола после реализации деформаций: The area of the transverse wellbore after the implementation of deformations:
где – величина конвергенции, м.Where - the value of convergence, m
Объем вытесненного соляного рассола за весь период эксплуатации: The volume of the displaced brine for the entire period of operation:
где l – величина заходки, м.where l is the amount of entry, m.
Определение расхода соляного рассола в месяц: Determination of the consumption of salt brine per month:
где t – время эксплуатации ствола, лет. where t is the barrel operation time, years.
Исходя из суточного расхода определяется скорость сброса соляного раствора:Based on the daily flow rate, the rate of discharge of the brine solution is determined:
где n – количество клапанов, конструктивно 2 клапана; , при диаметре клапана 1 см.where n is the number of valves, structurally 2 valves; , with a valve diameter of 1 cm.
Полученная скорость сброса показывает работоспособность клапанного механизма и обеспечивает отбор породному массиву, в связи с тем, что соляной рассол является несжимаемым нагрузка будет равномерно распределена на клапаны, расположенные в одном сечении, и позволит равномерному сбросу рассола в ствол до полного его исчерпания. The resulting discharge rate shows the operability of the valve mechanism and ensures the selection of the rock mass, due to the fact that the salt brine is incompressible, the load will be evenly distributed over the valves located in one section, and will allow the uniform discharge of the brine into the bore until it is completely depleted.
Использование заявляемого способа по сравнению с известными аналогами обладает рядом преимуществ таких как значительно снижает затраты времени и средств на сооружение комбинированной крепи, а также за счет несжимаемости соляного раствора создает отпор соляному массиву, что сдерживает развитие реологических свойств массива.The use of the proposed method in comparison with known analogs has a number of advantages such as significantly reduces the time and money spent on the construction of the combined support, and also due to the incompressibility of the brine creates a resistance to the salt mass, which inhibits the development of the rheological properties of the mass.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135730A RU2748790C1 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Method for ensuring pliability of support of vertical trunk located in salt rocks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020135730A RU2748790C1 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Method for ensuring pliability of support of vertical trunk located in salt rocks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2748790C1 true RU2748790C1 (en) | 2021-05-31 |
Family
ID=76301468
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020135730A RU2748790C1 (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Method for ensuring pliability of support of vertical trunk located in salt rocks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2748790C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU367265A1 (en) * | 1971-02-24 | 1973-01-23 | Авторы изобретени витель | WATERPROOF CENTER |
SU1040157A1 (en) * | 1982-02-09 | 1983-09-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела | Multilayer support of mine working |
SU1321822A1 (en) * | 1985-12-02 | 1987-07-07 | А. В. Топорков, А. Д. Мишедченко и О. П. Борисов | Combination lining for mine shaft |
SU1368438A1 (en) * | 1985-04-23 | 1988-01-23 | Украинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела | Method of protecting junctions of mine shafts with workings from rock pressure |
JP3162033U (en) * | 2010-06-07 | 2010-08-19 | 株式会社Akitec | Panel material for concrete structures |
RU2531700C1 (en) * | 2013-04-24 | 2014-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Уральский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Галургии" (Оао "Галургия") | Erection method of two-layer support of mine working in saliferous and saliniferous rocks |
-
2020
- 2020-10-30 RU RU2020135730A patent/RU2748790C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU367265A1 (en) * | 1971-02-24 | 1973-01-23 | Авторы изобретени витель | WATERPROOF CENTER |
SU1040157A1 (en) * | 1982-02-09 | 1983-09-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела | Multilayer support of mine working |
SU1368438A1 (en) * | 1985-04-23 | 1988-01-23 | Украинский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела | Method of protecting junctions of mine shafts with workings from rock pressure |
SU1321822A1 (en) * | 1985-12-02 | 1987-07-07 | А. В. Топорков, А. Д. Мишедченко и О. П. Борисов | Combination lining for mine shaft |
JP3162033U (en) * | 2010-06-07 | 2010-08-19 | 株式会社Akitec | Panel material for concrete structures |
RU2531700C1 (en) * | 2013-04-24 | 2014-10-27 | Открытое Акционерное Общество "Уральский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Галургии" (Оао "Галургия") | Erection method of two-layer support of mine working in saliferous and saliniferous rocks |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jiao et al. | Improvement of the U-shaped steel sets for supporting the roadways in loose thick coal seam | |
CN206752482U (en) | Control the combination retaining structure of biased deformation | |
CN106437711A (en) | Coal seam impact type mine earthquake prevention and control method | |
CN112832802A (en) | Large-bottom plate supporting structure and method for asymmetric pressure | |
CN105888697A (en) | Fault-crossing tunnel deformation coordination type supporting structure and construction method thereof | |
RU2748790C1 (en) | Method for ensuring pliability of support of vertical trunk located in salt rocks | |
CN107034905A (en) | Control the combination retaining structure and its construction method of biased deformation | |
CN110145307B (en) | Method for preventing and treating hard roof roadway-retained rock burst by wide roadway and flexible chamber wall | |
CN110259448B (en) | Method for preventing hard roof entry rock burst by pressure relief roof breaking and wide lane flexible wall | |
CN112127899A (en) | Conglomerate stratum tunnel arch ring consolidation grouting method | |
CN108590710B (en) | Underground goaf inner prefabricated roadway to be filled and construction method | |
RU2583800C1 (en) | Support of underground structure | |
CN112031827A (en) | Transfer pressure stabilizing device for realizing slurry transportation in overlying strata isolation grouting | |
KR20160135038A (en) | Pillar Grouting Method in Underground Cavern | |
CN114753849B (en) | Soft rock layered grouting reinforcement method based on hydraulic fracturing permeability increase | |
CN114810099B (en) | Ultra-thin rock stratum ultra-large span high-speed rail tunnel excavation construction method | |
US3504499A (en) | Lining for shafts,tunnels and underground chambers | |
SU1321822A1 (en) | Combination lining for mine shaft | |
Egger | Rock stabilization | |
CN110593903B (en) | Novel grouting anchor cable supporting method and grouting anchor cable | |
RU2521105C1 (en) | Vertical stem lining | |
RU2478789C1 (en) | Precast support of vertical shaft | |
SU972109A1 (en) | Mine working support | |
CN106837345A (en) | A kind of method for tunnel construction suitable for mountain region | |
RU2723812C1 (en) | Method for development of gently sloping and inclined bump hazardous ore deposits |