Можно листать вниз
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Спонсор статьи

Геотехнические технологии для строительства шахтных стволов

31.05.2021

Одной из характерных особенностей современного подземного строительства является увеличение глубины месторождений и, как следствие, усложнение горно-геологических условий, что, в свою очередь, сопряжено с увеличением глубины вскрытия неустойчивых обводнённых пород, требующих применения специальных способов строительства.

Геотехнические технологии для строительства шахтных стволов

При этом постоянная крепь строящихся шахтных стволов должна обладать повышенной прочностью и  водонепроницаемостью, способностью не изменять свои физико-механические свойства при замораживании и  оттаивании, стойкостью по  отношению к разрушающему воздействию агрессивных подземных вод и рассолов. В слабоустойчивых и неустойчивых грунтах раскрытие сечения выработки приходится вести в несколько этапов с устройством временной крепи на каждом этапе расширения.

Специальные геотехнические технологии «стена в грунте», «струйная цементация грунта» — целесообразно применять для устройства вертикальных ограждающих конструкций, вертикальных и горизонтальных противофильтрационных экранов, а также ликвидации скважин ледопородного ограждения с одновременной цементацией затрубного пространства.

Преимуществами применения данных технологий является сокращение сроков строительства, объёма земляных работ по выемке и засыпке, расхода металла за счёт применения армокаксных бетонных конструкций, стоимости строительства за счёт совмещения рабочих процессов.

Технология «стена в грунте»

Одним из рекомендуемых методов устройства ограждений с анкеровкой является выполнение монолитной железобетонной конструкции по технологии «стена в грунте».

Выбор данной технологии устройства ограждающей конструкции во многом обуславливается низкими эксплуатационными затратами на протяжении жизненного цикла — номинальный срок эксплуатации бетонных конструкций составляет 100 лет до возникновения коррозии арматуры. Технология «стена в грунте» также позволяет обеспечить высокие жёсткостные характеристики сооружения, ограничивающие горизонтальные перемещения верхней части конструкции от рабочих нагрузок и от расчётных сейсмических воздействий. Технологическая схема выполнения работ показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Технологическая схема выполнения работ.
Рисунок 1. Технологическая схема выполнения работ.

Стену в грунте строят с использованием щелевой стенной технологии. В технологию входит вырезание узкой захватки, заполненной специальной жидкостью или суспензией. Суспензия оказывает гидравлическое давление на  стены захватки и исполняет роль крепления для предотвращения разрушения. Вырезание щелей может производиться во всех типах грунта, даже ниже уровня подземных вод.

Специфическое применение и основополагающие условия требуют использования фрезы с гидравлическим управлением и обратной циркуляцией, которая использует вырезную технику экскавации в противоположность копательной технике. Эта техника применяется при строительстве более глубоких стен в грунте и стен, располагаемых в сыпучих материалах и мягком камне.

Мощность крутящего момента колёс фрезы в совокупности с весом фрезы достаточна для того, чтобы разбивать грунт любого типа и крошить булыжник, небольшие валуны или слабые горные породы, либо срезать бетон со  смежных панелей. Применение данной технологии позволяет устраивать в грунте протяжённые вертикальные монолитные железобетонные конструкции шириной 800 мм и глубиной до 32,0 м. Протяжённые конструкции возводятся путем объединения захваток с длиной до 7,2 м. Конфигурация захваток может быть прямоугольной, тавровой, двутавровой, угловой.

Для выполнения конструкций применяют бетон класса прочности В30 с осадкой конуса 150…180 мм, что позволяет укладывать его методом вертикального подъёма бетонолитной трубы. Марка по водонепроницаемости W10…W12. Армирование конструкции выполняется пространственными каркасами, обеспечивающими восприятие достаточно высоких изгибающих моментов (2000…2500 кНм), возникающих в конструкции.

Для повышения пространственной жёсткости конструкции по верху элементов выполняют железобетонную обвязочную балку.

Элементы, выполняемые по этой технологии, используются в качестве ограждающих конструкций, восприни-мающих давление грунта, подземной воды и полезные нагрузки.

Отлаженные методы производства работ и контроля качества, высокая долговечность железобетона в условиях постоянного увлажнения позволяют при использовании технологии «стена в грунте» обеспечить высокую эксплуатационную надёжность и механическую безопасность на весь срок эксплуатации причальной и берегоукрепительной конструкции.

Основными преимуществами конструкции, выполненной по технологии «стена в грунте», являются:
• большая жёсткость поперечного сечения, чем снижается величина горизонтальных перемещений верха конструкции и повышается её эксплуатационная надежность;
• высокая водонепроницаемость конструкции, которая обеспечивает отсутствие фильтрации подземной воды и предотвращает развитие суффозионного разрушения песчаной насыпи;
• технологичность изготовления (не требуется доставка на площадку длинномерных трубчатых элементов, выполнение и защита от коррозии равнопрочных монтажных сварных швов), благодаря чему удаётся сократить срок проведения работ;
• экономическая эффективность, что позволит сократить затраты на устройство конструкции.

С использованием технологии «стена в грунте» было выполнено ограждение верхней зоны шахтных стволов №1 и №2 Усть-Яйвенского рудника в Пермском крае. Диаметр ограждения составил 34 м, глубина ограждения 25 метров от дневной поверхности.

Технология струйной цементации грунта (jet-grouting)

Это способ, позволяющий разрушать струёй высокого давления грунт в скважине и смешивать его с цементным раствором путём нарушения естественной структуры грунтов с созданием элементов закреплённого грунта, обладающих заданными свойствами или полным замещением грунтов цементным раствором.
Метод струйной цементации заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора или воды с воздушным потоком для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором.

Технологический процесс закрепления грунта по технологии струйной цементации делят на два основных этапа (рисунки 2, 3):
а) бурение скважин буровым инструментом, в нижней части которого расположен монитор с соплами;
б) подъём буровых штанг с одновременной подачей раствора через сопла монитора под давлением 40…50 МРа и перемешиванием грунта.

Строительство шахтного ствола
Рисунок 2
Строительство шахтного ствола
Рисунок 3

При обратном ходе происходит перемешивание грунта с раствором и  частичным (или полным) выносом размытого грунта (пульпы) из пробуренной скважины. В результате описанных операций вокруг скважины образуется новый материал — грунтобетон, обладающий высокими прочностными, деформационными и противофильтрационными характеристиками.

Она позволяет получать грунтоцементный массив практически любой формы и размеров, который обладает достаточно высокими прочностными, деформационными характеристиками, более чем на порядок превышающими характеристики грунта. В сложных гидрогеологических условиях при высоких напорах и скоростях движения подземной воды, при проявлении сильной и многоагентной агрессивности, при возможности техногенных факторов выполняется наружная герметизация швов с использованием технологии jet-grouting.

С помощью технологии струйной цементации грунта был выполнен двухрядный вертикальный противофильтрационный экран для защиты от попадания атмосферных вод существующего ствола шахты рудника в г. Березники. Работы осложнялись тем, что над стволом было выполнено надшатное здание. Были разработаны конструктивное решение и проект производства работ для того чтобы обойти существующие подземные конструкции и защитить их от воздействия подземных вод.

Спектр применения специальных геотехнических технологий для строительства шахтных стволов разнообразен и не ограничивается приведенными примерами. На сегодняшний день области применения специальных технологий расширяются и адаптируются под существующие потребности производственных предприятий.


Текст: Светлана Рубцова, руководитель проектов АО «Нью Граунд», магистрант ПНИПУ


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2021

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Еще по теме
Сервисная угольная компания
ZITRON и «Сервисная угольная компания» объединяют опыт для...
Горная промышленность
защита Маккаферри
«Маккаферри»: идти в ногу со временем
Универсальные решения
экскаватор
Экскаватор Hyundai R520LC-9S
Горная промышленность
автогрейдеры Shantui
Автогрейдеры Shantui: «Сделаем строительство проще!»
Горная промышленность
Кадфем си ай эс
На XVII Конференции CADFEM/Ansys обсудили роль численного...
Универсальные решения
Применение полиуретана в горнодобывающей промышленности
Горная промышленность
экскаватор Hyundai R300LC-9S
Универсальный солдат: экскаватор Hyundai R300LC-9S
Горная промышленность
спектрометр Гранд СВЧ
Анализ моторных масел. Возможности спектрометра «Гранд-СВЧ»
Универсальные решения
Полный цикл управления технологическим процессом на ЗИФ...
Драгметаллы
экскаватор Hyundai R260LS-9S
Экскаватор Hyundai R260LC-9S
Горная промышленность
футеровка Element
Замена стали на биметалл от Element в 10 раз увеличила срок...
Универсальные решения
крановая техника
Краны TADANO: более 100 лет уверенного подъёма
Универсальные решения
Горнорудная компания воспользовалась преимуществами...
Горная промышленность
обсерватор для вахтовиков
Обсервация вахтовиков. Опыт «Сава Сервис»
Универсальные решения
грохоты Kroosh
Многочастотные грохоты Kroosh в обогащении отходов флотации...
Угольная промышленность
Рисунок 1. Инструмент для измерения напряжений Sigra IST
Sigra: Важность измерения напряжений в горных породах
Горная промышленность
промышленное пылеподавление
Не туманный эффект: новое слово в пылеподавлении
Универсальные решения
Познай разницу с буровым станком Levent 2002 RX-4
Горная промышленность
конвейерная лента
Три проблемы, которые решает правильная лента для...
Универсальные решения
погрузчик Shantui
SHANTUI: фронтальные погрузчики на любой выбор
Горная промышленность
НПО Аконит
Делай, как предписано в матрице, и получишь отличный барабан
Универсальные решения
Оптимизированная транспортная система. Возможность повысить эффективность перевозки людей и материалов и снизить эксплуатационные затраты
Как снизить затраты и повысить эффективность работы шахты
Горная промышленность
Возможно всё и даже больше
Черногорский РМЗ. Возможно всё и даже больше
Угольная промышленность
бульдозер Shantui
Гидростатическое движение Shantui в России
Горная промышленность
BALLUFF
Датчики BALLUF BCM – достоверные данные в нужное время
Универсальные решения
футеровка Element
Как экономить до $4000 в год на перефутеровке одного...
Универсальные решения
бульдозер CAT D11
Главная премьера будущего сезона: первые бульдозеры Cat®...
Горная промышленность
Schneider Electric
От производителя до потребителя — один шаг
Универсальные решения
инженерные изыскания
Инженерные изыскания — must have для удачного проекта
Горная промышленность

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Обзор выставки Уголь России и Майнинг 2021. Читать на портале Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.