Устье наклонной горной выработки в наносах

Устье горной выработки сооружают в разработанном до коренных пород котловане путем уплотнения днища котлована и возведения на нем железобетонной крепи выработки с обратной засыпкой котлована породами наносов. Для улучшения условий эксплуатации крепи вокруг нее образован дренажно-демпфирующий слой из водостойкого, не склонного к размоканию материала, например, щебня, а в крепи у почвы выработки созданы дренажные скважины. 2 илл.

Полезная модель относится к шахтному строительству и может быть использована при сооружении горных выработок в породах, характеризующихся высокой обводненностью и проявлением горного давления в виде их подвижек.

Известная крепь горных выработок (см. авторское свидетельство SU 1401139, МПК 7 Е21D 11/10), пройденных в упрочненных, например, замораживанием, слабых породах большим сечением с возможностью образования вокруг бетонной или железобетонной крепи слоя сыпучего материала, например, песка, причем крепь имеет проемы для выдавливания песка при проявлении горного давления при подвижках вмещающих горных пород. При этом слой песка более или менее равномерно перераспределяет давление на крепь.

К недостаткам такой крепи относятся энергоемкость и большие трудозатраты по предварительному упрочнению вмещающих слабых горных пород, затраты на сушку сыпучего материала, подачу его в закрепное пространство, необходимость проведения большого объема работ по водоподавлению, поскольку мокрый песок в закрепном пространстве не способствует равномерному распределению давления на крепь.

Известны устья наклонных стволов, возводимых в открытых котлованах, разработанных до коренных пород (см. Строительство наклонных горных выработок / Н.Ф.Косарев, А.И.Копылов, В.В.Першин, М.Д.Войтов. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2004. - С.105-107). Устье наклонной горной выработки включает опорный венец, установленную снизу вверх на уплотненном днище котлована мощную бетонную крепь, засыпанную грунтами наносов.

Недостатком такой крепи является необходимость завышенной прочности бетонной крепи из-за возможности ее разрушения или смещения при практически непредсказуемых подвижках разрыхленных и обводненных вмещающих грунтов (наносов) над крепью. Кроме того, исключается возможность упрочнения закрепного слоя из насыпных пород, например, инъектированием твердеющих цементных растворов.

Целью полезной модели является улучшение условий работы крепи устья наклонной горной выработки, сооружаемой в открытом котловане.

В предлагаемой полезной модели, устье наклонной горной выработки, включающей опорный венец крепи у коренных пород открытого котлована, бетонную крепь на уплотненном днище котлована, засыпанную грунтами наносов, поставленная цель достигается тем, что между крепью и насыпным слоем грунта образован слой из водостойкого, не склонного к размоканию крупнокускового материала, например, щебня, а в крепи у почвы выработки образованы дренажные скважины.

Кроме того, после сооружения устья ствола производят по мере необходимости последующий тампонаж цементным раствором закрепного демпфирующего слоя с образованием дополнительной несущей оболочки крепи.

На фиг.1 показан котлован с крепью устья наклонной выработки.

На фиг.2 показано сечение устья наклонной выработки.

Устье наклонной горной выработки в наносах состоит из котлована 1,

разработанного до глубины установки опорного венца 2 у коренных пород 3, уплотненного слоя 4 из водостойкого, не склонного к размоканию дренажно-демпфирующего материала, например, щебня, железобетонной крепи 5, с дренажными скважинами 6 у почвы выработки (у основания крепи), насыпного слоя 7 дренажно-демпфирующего материала и слоя 8 грунтов наносов, образованного при обратной отсыпке котлована.

Устье наклонной выработки сооружается следующим образом.

После разработки котлована 7 до глубины коренных пород 3 сооружают железобетонный опорный венец 2, засыпают днище котлована водостойким, не склонным к размоканию прочным дренажно-демпфирующим материалом, например, щебнем с большим коэффициентом пустотности, уплотняют этот материал по всему наклонному днищу котлована до образования слоя 4 уплотненного щебня с небольшим коэффициентом пустотности и возводят известным способом железобетонную крепь 5 с дренажными скважинами 6, засыпают крепь 5 слоем 7 водостойкого, не склонного к размоканию материала без его уплотнения, а затем производят обратную отсыпку котлована грунтами 8 наносов.

Разрыхленные при разработке котлована 7 грунты 8 характеризуются повышенной водопроницаемостью, водонасыщенностью и склонны к непредсказуемым направлениям подвижки и концентрации нагрузок.

Уплотненный слой 4 из кусковатого, не склонного к размоканию материала, а также уплотненные грунты наносов на днище котлована в значительно меньшей степени подвижны и прочны, но у слоя 4 сохраняется достаточно высокая пустотность и водопроницаемость.

Не уплотняемый перед обратной отсыпкой грунтами 8 слой 7 из кусковатого, не склонного к размоканию материала (щебня и т.п.), при увеличении нагрузок от веса вышележащих пород и их подвижках равномерно перераспределяет нагрузки на крепь 5 за счет разрушения острых граней кусковатого материала и уменьшения пустотности слоя 7.

В силу сохранения достаточной пустотности и водопроницаемости уплотненного до сооружения крепи 5 слоя 4 и постепенно уплотняемого над крепью 5 слоя 7 паводковая и грунтовая вода фильтруется из грунтов 8 обратной отсыпки и затем дренируется по слоям 4 и 7 к опорному венцу 2, а затем через дренажные скважины 6 поступает в выработку и откачивается насосами.

При возрастании нагрузок и появлении опасности разрушения крепи устья наклонной выработки возможен тампонаж (инъектирование растворами на основе цемента) слоев 4 и 7 закрепного пространства, качество которого обусловлено их развитой пустотностью (искусственной трещиноватостью).

При заранее принятом решении об упрочнении (тампонаже) закрепного слоя устья наклонной выработки применяется крепь выработки с меньшей грузонесущей способностью.

Устье наклонной горной выработки в наносах, включающее опорный венец у коренных пород котлована, на уплотненном днище которого установлена бетонная крепь, слой насыпного грунта, отличающееся тем, что между крепью и слоем насыпного грунта образован слой из водостойкого, не склонного к размоканию крупнокускового материала, например щебня, а в крепи у почвы выработки образованы дренажные скважины.