Способ сооружения тоннеля

 

Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при возведении сооружений в породах, склонных к развитию высокого горного давления. Цель - увеличение эффективности упрочнения пород в условиях образования свода обрушения и повышение эксплуатационной надежности обделки. Со лба забоя на длину заходки бурят дополнительные опережающие шпуры за контуром выработки, которые располагают веером. Вееры совмещены с радиальными плоскостями сечений замка и пят свода обрушения пород. В радиальном направлении шпуры заглубляют до границы свода обрушения пород. В них размещают ВВ и производят камуфлетное взрывание одновременно с взрыванием взрывных шпуров. Убирают породу, последовательно устанавливают временную крепь и постоянную обделку. Бурят радиальные тампонажные скважины в плоскостях вееров опережающих шпуров и нагнетают в них твердеющий раствор. Образование в массиве искусственных проницаемых трещин целенаправленного расположения и заглубления позволяет сформировать самонесущий породный свод. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 E 21 D 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHGIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4427102/23-03 (22) 17.05.88 (46) 15.03.90. Бюл. ¹ 10 (71) Грузинский научно-исследовательский институт энергетики и гидротехнических сооружений (72) h.В.Амиридзе (53) 624.191(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 325293, кл. E 21 D 11/38, 1969.

Авторское свидетельство СССР № 794222, кл. Е 21 D 9/00, 1979. (54) СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ТОННЕЛЯ (57) Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано при возведении сооружений в породах, склонных к развитию высокого горного давления. Цель изобретения — увеличение эффективности упрочнения пород в условиях образования свода обрушения и повышение эксплуатационной надежности обделки. Со

Изобретение относится к строительству подземных сооружений, трасса которых проходит в породах, склонных к развитию горного давления, и может быть использовано в строительстве крупных подземных камер.

Цель изобретения — увеличение эффективности упрочнения пород в условиях образования свода обрушения и повышение эксплуатационной надежности обделки.

На фиг.1 изображен призабойный, участок тоннеля, продольный разрез; на фиг.2 — выработка у лба забоя, поперечное сечение; на фиг.3 — - раз„„ЯО„„1559157 A 1

2 лба забоя на длину заходки бурят дополнительные опережающие шпуры за контуром выработки, которые располагаются веером. Вееры совмещены с радиальными плоскостями сечений замка и пят свода обрушения пород. В радиальном направлении шпуры эаглубляют до границы свода обрушения пород.

В них размещают ВВ и производят камуфлетное взрывание одновременно с взрызанием взрывных шпуров. Убирают породу, последовательно устанавливают временную крепь и постоянную обделку. Бурят радиальные тампонажные скважины в плоскостях вееров опережающих шпуров и нагнетают в них твердеющий раствор. Образование в массиве искусственных проницаемых трещин целенаправленного расположения и заглубления позволяет сформировать самонесущий породный свод, 1 з п. ф лы, 5 ил. рез А-А на фиг.1 (условное аксонометрическое изображение лба забоя н окружающего его пространства); на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.l (условное аксонометрическое изображение

;,тоннеля и окружающего его пространства); на фиг.5 — готовый тоннель, поперечное сечение.

Способ осуществляют следующим образом.

Тоннель 1 сооружают в породе 2, склонной к развитию горного давления.

Разработку горной выработки 3 выполняют.буровзрывным способом со вскрытием выработки 3 на полный профиль.

1550157

При бурении шпуров в забое 4 со лба последнего дополнительно бурят вееры 5 взрывных опережающих шпуров за проектным контуром 6 горной выра5 ботки 3. Вееры 5 в отдельности совмещают с радиальными плоскостями сечений замка 7 и пят 8 свода 9 обрушения породы 2. Опережающие шпуры вееров 5 заглубляют в радиальном направлении на глубину активной толщины 10 свода

9 обрушения и на величину заходки 1) в направлении проходки выработки 3.

Опережающие .шпуры вееров 5 заряжают маломощными зарядами ВВ. Камуфлетное взрывание этих зарядов производят одновременно с первой группой забойных зарядов в паспорте буровзрывных работ тоннеля 1, например зарядов вруба 12. Остальные группы забойных зарядов взрываются с соответствующим замедлением.

После уборки взорванной породы устанавливают временное крепление, например арочную крепь 13. Затеи воз- 25 водят обделку 14 с дренажом (не показан) и производят заполнительную инъекцию засводовых пустот. Далее бурят тампонажные скважины 15, в плоскостях вееров 5. В скважины 15 нагие- 3О тают твердеющий, например цементный раствор, при котором величину давления принимают по известной технологии . глубинного упрочнения породы, например удвоенной величины максимальных

)5 сжимающих напряжений в породе 2 вокру тоннеля 1.

Вееры 5 и камуфлетный взрыв в них маломощных зарядов ВВ образуют в их плоскостях трещины 16, представляющие 4О собой продольные радиальные ослабления породы 2 (прорези). Взрыв остальных групп забойных зарядов вызывает раскрытие трещин 16 и их занесение продуктами взрыва, в результате кото- 45 рого по завершении действия камуфлетного взрыва трещины 16 остаются частично или полностью раскрытыми (взрыв, дополнительного объема зарядов ВВ в веерах не вызывает отрыв породы сверх намечаемого объема). По мере продви= жения забоя 4 и образования свода 9 обрушения трещины 16 от горного давления обжимаются, но за счет наличия в их плоскостях твердых частиц продуктов взрыва и стволов взорванных шпуров как коммуникаций остаются проницаемыми для твердеющего раст вора. Таким образом, в породе 2 образуются искусственные проницаемые трещины 16 целенаправленного расположения и заглубления.

Совмещение тампонажных шпуров 15 с плоскостями трещин 16 сосредоточивает в них основной объем нагнетаемого твердеющего раствора, что вызывает распор трещин 16. Распирающая трещины 16 нагрузка 17 обжимает породу 2 в тангенциальном направлении, что после твердения раствора образует самонесущий породный свод 18.Для этого вееры 5 и, соответственно, трещины 16 расположены в наиболее эффективных сечениях свода 18: в замке (по сечению 7), где нагрузка 17 распределяется симметрично по обеимсторонам свода 18, и в пятах (по сечениям 8), в которых нагрузка 17 одновременно с обжатием породы 2 формирует опорные полосы свода 18. Кроме того, расположение трещин 16 по направлениям сечений 7 и 8 существенно снижает величины действующих обычно в замке и пятах бесшарнирного свода (арки) максимальных изгибающих моментов и, соответственно, эксцентриситета нормальной силы, что увеличивает приспособляемость породы 2 к образованию свода 18, учитывая при этом, что трещины 16 образуются еще до начала развития горного давления, По мере образования породного свода 18 порода 2 в пределах активной толщины 10 свода 9 обрушения перестает нагружать обделку 14, т.е. последняя раэгружается от той доли горного давления, которая успела развиться ко времени начала нагнетания в скважинах 15 твердеющего раствора.

Дальнейшее нарастание горного давления воспринимается сводом 18 и лишь незначительная часть нагрузки передается на обделку 14.

Положительным технико-экономическим эффектом является разгрузка обделки от горного давления, что увеличивает эксплуатационную надежность обделки, приводящей к безаварийной эксплуатации тоннеля и, соответственно, к экономии затрат на ремонтновосстановительные работы.

Ф о р м.у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ сооружения тоннеля,включающий бурение за его проектным кон155015 в

О О

l.. туром на длину заходки опережающих шпуров, камуфлетное взрывание впереди забоя зарядов ВВ, установку временного крепления и возведение обделки, бурение радиальных тампонажных скважин и нагнетание в них твердеющего раствора, взрывную отбойку породы и ее уборку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения 10 эффективности упрочнения пород в условиях образования свода обрушения и повышения эксплуатационной надежности обделки, опережающие шпуры бурят

7 6 веерами и производят в них камуфлетное взрывание зарядов ВВ, которое осуществляют одновременно с взрывной отбойкой породы, а тампонажные скважины бурят в плоскостях вееров после возведения обделки.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что вееры опережающих шпуров бурят с совмещением с радиальными плоскостями сечений замка и пят свода обрушения пород, при этом шпуры в радиальном направлении эаглубляют до границы последнего.

155015?

Заказ 256

Тираж 382

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор М. Петров а, Составитель Л.Березкина

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни