книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

ческого цикла; сложное регулирование подачи наооса, равной •притоку воды в забой; частые перерывы в откачке воды в связи с засасыванием воздуха; насос перекачивает мутную воду с абразивными частицами породы, которые изнашивают рабочие турбины. Откачка воды несколькими насосами (многоступенча­ тый водоотлив) производится по двум схемам — без перекачной станции и с перекачной станцией.

При п е р в о й с х е м е (рис. 8.4,а) вода откачивается двумя насосами — одинвертикальный подвешивается в стволе, другой •пневматический располагается в забое. Подвесной насос распо­ лагается от забоя на высоте 20—30 м и имеет приемный бак (обычно бадью),.в который опущен всас: Вода из забоя пнев­ матическим забойным насосом с давлением до 0,4 МПа («Бай­ кал-2», Н-1м) перекачивается в* бак. Из бака вода подвесным вертикальным насосом перекачивается по ставу труб на поверх­ ность земйи.

По мере проходки ствола подвесной насос опускается. До стоинства данной схемы: вода из забоя ствола откачивается на­ дежным в работе пневматическим насосом, подвесной насос от­ качивает воду из бака, что. облегчает регулирование подачи и позволяет автоматизировать работу насоса; в баке производит­ ся частичное осветление воды; подвесной насос располагается, выше полка и не мешает работе погрузочной машины; отпада­ ет необходимость подъема и спуска насоса при взрыве ВВ, что сокращает время проходческого цикла. Область применения данной схемы ограничена напором насоса. Эта .схема может применяться в стволах глубиной до 200—220 м (с насосами ППН-50-12м) и глубиной до 300—300 м (с насосами ВП-Зс). В стволах большей глубины применяют многоступенчатую схе­ му водоотлива с перекачными станциями ( в т о р а я с х е м а ) .

Многоступенчатую схему с перекачными станциями приме­ няют в случаях, когда глубина ствола больше напора подвес­ ного насоса и когда стволом пересечен водоносный пласт. Ни­ же водоносного пласта устраивается водоулавливающее коль-

'цо, вода из которого опускается в перекачную станцию, что уменьшает капеж в стволе и приток воды в Забой.

По данной схеме вода из забоя откачивается забойным на­ сосом в бак подвесного насоса, откуда подается в водосборник перекачной станции (рис. 8.4, б) . -Из водосборника вода пере­ качивается горизонтальными насосами на поверхность земли. Вместимость принимается .равной часовому притоку воды. Во­ досборники бывают железобетонные или в виде, стальных ба­ ков. Ст.ав водоотливных труб от горизонтального насоса под­ вешивается к крепи.

При расположении перекачной станции ниже 600 м вблизи станции сооружается электроподстанция с> понизительным трансформатором, высоковольтным распределительным устрой-

сбойке между стволами с расчетом, чтобы они обслуживали оба ствола.

В перекачных станциях устанавливают два насоса — рабо­ чий и резервный. Часовая производительность насоса принима­ ется равной часовому притоку воды в ствол. Потребный напор насоса

н = ( н н- \ ) а ,

где Лв — требуемая вэкууметрическая высота всаса, равная 4— 6 м; Ян — геометрическая высота нагнетания, м; £ — коэффи­ циент, учитывающий 'гидравлические потери в нагнетательном трубопроводе и.во всасе, равный 0,9—0,95.

Мощность электродвигателя насоса .(кВт)

N = - KM y . ==0,005QHH,

8.4. ВОДОУЛАВЛИВАНЦЕ

Когда забой ствола расположен ниже водоносных пород, че­ рез крепь в ствол поступает вода. Количество воды, поступаю­

В стволах, закрепленных чугунными -тюбингами и с качествен­ ной гидроизоляцией швов, поступление воды в ствол незначи­ тельное и составляет 3—5 м3/ч.

В стволах с бетонной крепью фильтрация воды через креяь зависит от качества цемента и инертных, подбора состава бе­ тонной смеси, типа и количества химических добавок, соблюде­ ния технологии приготовления И укладки бетонной' смеси за опалубку, наличия «холодных» швов и других факторов. Приток воды в ствол с бетонной крепью' от 1 до 10 м3/ч и больше. Фильтрующаяся через крепь вода падает вниз в виде капель или дождевых струй и осложняет производство работ'. Вода со­ бирается в забое и ее необходимо откачивать, т. е. поднимать вверх.

Основным средством уменьшения фильтрации воды через крепь является тампонаж закрепленного пространства. При остаточных притоках применяют водоулавливание.

Основное назначение водоулавливания заключается в том, чтобы предотвратить поступление воды в забой ствола, филь­ трующейся через крепь.

Замерами ВНИИОМШСа установлено, что при проходке стволов кап,еж воды по сечению ствола распределяется в сле­

стволах могут изменяться, но сущность замеров подтверждает­ ся практикой — в неармированных стволах с бетонной крепью,, основной объем воды помещается вблизи стен.

Сущность водоулавливания заключается в том, что у крепи ствола монтируется водоулавливающий кольцевой желоб, в ко­ торый собирается большая часть падающей по стволу воды. Иг водоулавливающего желоба вода по шлангу поступает в перекачную насосную станцию или-забой.

Водоулавливающие, желоба делают из листовой стали (рис. 8.5, а) толщиной 3—4 мм. Ширина желоба 20—30 см, вы­ сота 20—25 см. При значительном капеже для увеличения пло­ щадки улавливания воды к желобу прикрепляют козырек. Длязакрепления водоулавливающих желобов в бетонной крепи бу­ рят шпуры глубиной 25—30 см, в которые забивают деревян­ ные пробки. В крепи ствола делается штроба, зазор между же­ лобом и крепью уплотняется промасленной веревкой или ве­ тошью. Реже водоулавливающие кольца делаются из швеллера № 20—30 (рис. 8.5, б) или из труб.

Из водоулавливающего желоба вода по шлангу поступает в бак первичной насосной станции, а затем насосами откачи­ вается на поверхность земли. Если нет перекачной станции, во­ да по шлангу поступает в забой. В этом случае водоулавлива­ ющие желоба выполняют только одну, но важную задачу — улавливают капеж.

Улавливание воды можно производить также при помощи дренирования, сущность которого заключается в том, что в во­ доносных породах через крепь ствола бурят шпуры, в которые устанавливают фильтры. Вода из закрепленного пространства дренируется в. фильтры, а из фильтров по резиновым Шлангам

бетонные тюбинги, набрызгбетон- и дерево. Объем применения различных материалов крепи с годами изменялся.

Применение монолитной бетонной крепи в это лее время снизи­

следовательной и параллельной схемах строительства стволов, с временным креплением и устройством опорных вендов. Бетон­ ная смесь в ствол опускалась в бадьях и укладывалась за де­ ревянную опалубку лопатами. Такая, технология характеризу­ ется большой трудоемкостью работ, что сдерживало увеличе­

Донбассе была применена новая, разработанная ЦНИИПодземмашем технологияIвозведения б е т о н н о й к р е п и . По этой технологий бетонная крепь возводится сверху, вниз с подачей бетонной смеси в ствол по трубам и укладкой ее за призабой­ ную передвижную металлическую опалубку.

Новая технология за короткий-срок получила широкое рас­ пространение и способствовала увеличению объема примене­ ния бетонной кропи. Начиная с 1965 г. ежегодный объем при­ менения бетонной крепи стволов составляет в угольной и гор­ норудной отраслях промышленности 85—90%, а в .горнохими­

норудной отраслях промышленности начала применяться с кон­ ца- 40-х годов, в основном' при проходке стволов в сложных горно-геологических условиях с искусственным заморакиванием пород. До этого времени чугунные тюбинги применялись для крепления стволов на метрострое и в горнохимической промыш­ ленности.

В последние 20 .лет по всем отраслям горнодобывающей про­ мышленности ежегодно чугунными тюбингами крепят 1,2— 1,5 км -стволов, что составляет 5—8% общего объема строитель­ ства стволов.

Н а б р ьгз г б е т о н н а я к р е п ь ,в ограниченном объеме применяется при проходке вспомогательных стволов в крепких пбродах.

Д е р е в я н н а я к р е п ь применяется редко.

Крепь из монолитного бетона в настоящее время имеет наи­ большее распространение.

К достоинствам бетонной крепи относятся:

•комплексная механизация работ по возведению крепи и, как следствие этого, высокая производительность труда проход­ чиков при креплении. При возведении бетонной крепи в при­ забойной передвижной опалубке механизированные операции составляют 84% ,и ручные операции 16% (при крепи из желе­ зобетонных тюбингов соответственно 46 и 54% );

хорошая сцепляемость крепи с породными стенками ствола; малое аэродинамическое сопротивление. Коэффициент аэро­ динамического сопротивления бетонной крепи в 3—4 раза мень­ ше коэффициента аэродинамического сопротивления крепи из

железобетонных тюбингов; использование местных материалов (песок, щебень) для

возведения крепи;

.большой срок службы и огнестойкость.

При правильном подборе'состава бетонной смеси и соблю­ дении технологии возведения крепи бетонная крепь обладает достаточной для условий эксплуатации стволов водонепрони­ цаемостью.

Для приготовления бетонной смеси применяют портландце­ мент (обычный гидрофобный и быстротвердеющий) и шлаколортландцемент марки 400—500. В стволах с сульфатной агрес­ сией применяют сульфатостойкий портландцемент.

Песок для приготовления бетонной смеси должен быть круп­

бень и их смесь) должна быть в 1,5—2 раза, больше прочности бетона. При спуске бетонной смеси по трубам крупность щебня или гравия не должна превышать 40 мм.

Для ускорения твердения и получения в короткий срок рас- •палубочной прочности в 0,8—1 МПа и дальнейшего быстрого •нарастания прочности в бетонную смесь вводят хлористый каль­ ций (2—3 % массы цемента), мелкомолотый двухв.одный или полуводный гипс (2—3% массы цемента). Для сохранения под­ вижности бетонной смазки при транспортировании ее на зна­ чительные расстояния добавляют сульфат натрия (0,15—0,5%). Пластифицирующие добавки увеличивают удобоукладываемость бетонной смеси, уменьшают ее расслаивание при транс­

является судьфатно-спиртовая барда (ССБ) в .количестве 0,1—

0,25% (в пересчете на сухое вещество) от массы цемента. Для повышения водонепроницаемости бетона применяют абиетат и СНВ в количестве 0,01—0,03%-массы цемента и сернокислый алюминий в количестве 0,8— 1,2%.

Значительное влияние на прочность бетона оказывает водоцементное отношение (В/Ц). Для крепи стволов обычно при­ меняют бетонную смесь в В/Ц, равным 0,5—0,6. Увеличение во­ доцементного отношения снижает прочность и увеличивает во­ допроницаемость бетона.

Основными требованиями к бетону для крепления стволов являются прочность, водонепроницаемость, удобоукладываемость и стойкость к агрессивным .водам.

Строительными нормами и правилами для крепления ство­ лов рекомендуется, применять бетон класса не ниже В -15.

Применение высокопрочного бетона позволяет уменьшить толщину крепи и связанные с этим объем вынимаемой породы и объем укладываемого бетона.

На бетон для крепи стволов действуют агрессивные шахт­ ные воды, они коррозируют и разрушают его. В стволах наи­ более распространена сульфатная и выщелачивающая агрессия. При сульфатной агрессии находящиеся в воде ионы SO4 воз­ действуют на цемент и образуют в бетоне кристалл гипса или гидросульфат алюминия. По мере роста кристаллов бетон раз­ рушается. Признаком сульфатной агрессии является вытекание из бетона сметанообразной массы (бетон «плачет») и образо­ вание отслаивающихся вздутий. При сульфатной агрессии сле­ дует применять сульфатостойкий цемент и бетон с повышенной •плотностью.

При.выщелачивании агрессии фильтрующаяся через бетон вода растворяется и выносит гидрат окиси кальция. При этом увеличивается прристость и снижается прочность бетона. При выщелачивающей, агрессии следует применять плотный водо­ непроницаемый бетон. Для уменьшения притока воды в ствол

ции в целом, в значительной степени зависит от качества за­ делки холодных швов. При возведении бетонной крепи сверху вниз холодные швы являются основным местом, через которые

вости принимается без расчета >в зависимости от глубины ство­

В породах II и III категорий устойчивости толщина бетон­ ной крепи определяется расчетом.