18

Лекция 3, 4 технология строительства горных выработок в сложных горно-геологических условиях – 3 ч

1. Общие сведения

2. Основные принципы строительства горных выработок и подземных сооружений с применением способов

2.1. Водопонижение

2.2. Закрепление горных пород

2.3. Замораживание горных пород

2.4. Ограждение горных выработок

1. Общие сведения

Специальные способы строительства (ССС) подземных сооружений - способы возведения подземных сооружений в неустойчивых обводнённых породах или в устойчивых пористых и трещиноватых породах c большими притоками воды, борьба c которыми при помощи открытого водоотлива экономически нецелесообразна или технически невозможна, или же в породах, не допускающих обнажения забоя в течение времени, необходимого для возведения крепи.

При применении ССС до начала горно-строительных работ в месте возведения сооружения выполняется комплекс мероприятий, направленных на снижение водопритоков, увеличение устойчивости горных пород, обеспечение благоприятных условий для выемки породы и возведения крепи.

В зависимости от характера воздействия на водоносные неустойчивые породы, времени действия мероприятий, а также типа оборудования, применяемого для выполнения работ, все специальные способы могут быть разделены на четыре большие группы.

1. Группа. Способы характеризуются тем, что они не влияют на физико-химическое состояние породного массива. Общая сущность этих способов заключается в том, что до начала горнопроходческих работ по неустойчивым водоносным породам горная выработка отделяется (ограждается) временной или постоянной крепью от окружающего массива, а под защитой этого ограждения выполняется выемка породы, т. е. крепление предшествует выемке породы. Сюда относятся: шпунтовое ограждение (деревянное и металлическое); "стена в грунте"; опускная крепь.

2. Группа. Способы характеризуются тем, что они временно изменяют физико-механические свойства породного массива на период строительства горной выработки. Общая сущность этих способов заключается в том, что до начала горнопроходческих работ по слабым, рыхлым либо скальным, но сильно водоносным породам сооружается изоляционная завеса, под защитой которой ведутся выемка породы и возведение постоянной крепи. Сюда относятся: водопонижение; замораживание горных пород; кессонный способ (под сжатым воздухом).

3. Группа. Способы характеризуются тем, что они изменяют физико-механические свойства породного массива, как на период строительства горной выработки, так и эксплуатации. Общая сущность этих способов заключается в том, что до начала горнопроходческих работ по слабым, рыхлым либо скальным, но сильно водоносным породам сооружается изоляционная завеса, под защитой которой ведутся выемка породы и возведение постоянной крепи. Сюда относятся: тампонирование горных пород (цементация, глинизация,битумизация, смолизация, силикатизация); электрохимическое укрепление; электроплавление.

4. Группа. Бурение стволов и скважин большого диаметра. Сущность способа – все работы по выемке породы и креплению стен выработки ведутся с поверхности земли.

Необходимо отметить, что стоимость применения специальных способов строительства в 2–3 раза выше, а скорость сооружения выработок в 2–3 раза ниже, чем при обычном способе проходки. Например, нормативная скорость проходки вертикальных стволов в обычных условиях – 60 м/мес., а по замороженным породам – 25 м/мес.

Высокая стоимость специальных способов объясняется большими затратами труда, электроэнергии, применением дорогостоящих оборудования и материалов, привлечением более квалифицированных кадров и другими факторами (самый дорогой способ – искусственное замораживание водоносных горных пород).

Выбор специального способа сооружения горной выработки зависит, в первую очередь, от характеристики пересекаемых пород, гидрогеологических условий, а также должен обосновываться техническими возможностями и технико-экономическим обоснованием.

В настоящее время самое широкое распространение получили следующие специальные способы: замораживание как наиболее универсальный; тампонирование как наиболее эффективный в трещиноватых породах; бурение с поверхности как наиболее механизированный и безопасный.