книги из ГПНТБ / Горбаткин Б.И. Проходчик механизированного забоя при проходке вертикальных стволов специальными способами

VIII. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПО ПОСЛЕДУЮЩЕМУ ТАМПОНАЖУ

В СТВОЛАХ, ПРОЙДЕННЫХ СПЕЦИАЛЬНЫМИ СПОСОБАМИ

1. Общие сведения

Последующий тампонаж в отличие от пред­ варительного производится после проведения выработки и является составной частью про­ цесса крепления. К последующему тампона­ жу относится не только тампонаж трещин и пустот в породе и крепи, но и заполнение закрепного пространства в случае применения видов крепи, при которых образуется зазор между крепыо и стенками выработки.

Последующий тампонаж применяется для уменьшения притоков воды, а также для со­ здания водонепроницаемого слоя, препятству­ ющего фильтрации воды через крепь и спо­ собствующего равномерному распределению горного давления на крепь.

Последующий тампонаж при проходке и эксплуатации стволов проводится с поверхно­ сти или с подвесного полка (клети). При тампонаже с поверхности раствор должен по­ даваться в закрепное пространство через став труб, опущенный в ствол, и шланги, подсо­ единенные к трубкам, находящимся в крепи.

.Такой способ тампонажа применяют только для заполнения закрепного пространства. Для борьбы е притоками воды тампонаж с поверхности пригоден только при производ­ стве работ на небольших глубинах, так как при подаче раствора непосредственно в труб­

159

ки, установленные в крепи, нельзя регулиро­ вать давление нагнетания. Кроме того, при большой глубине в ставах труб могут созда­ ваться давления, превышающие допустимые расчетные нагрузки на крепь и трубы.

При тампонаже водоносных горизонтов с целью ликвидации притока воды в ствол не­ обходимо подавать раствор в емкость, рас­ положенную на полке, и из нее нагнетать, раствор за крепь насосами. Для тампонажа отдельных участков, расположенных на боль­ шой глубине, опускать в ствол став труб для подачи раствора не следует. В этом случае раствор нужно подавать бадьями или готовить его непосредственно на подвесном полке.

При производстве последующего тампона­ жа для приготовления тампонажного раство­ ра и его нагнетания в закрепное пространство используется то же оборудование, что и при производстве предварительного тампонажа.

Способы приготовления тампонажных ра­ створов для последующего и предварительно­ го тампонажа аналогичны.

2. Последующий тампонаж при креплении стволов бетоном

Последующий тампонаж стволов, прохо­ димых в водоносных породах и закрепленных, бетоном, предусматривается проектом или производится при наличии фильтрации воды, в ствол из водоносных горизонтов после за­ крепления выработки.

Для стволов, проходимых в сильно трещи­ новатых или нарушенных породах, точно' установить зоны тампонажа не всегда пред­ ставляется возможным.

160

В этом случае последующий тампонаж не может быть предусмотрен проектом и осуще­ ствляется по мере необходимости.

Последующий тампонаж, предусмотрен­ ный проектом. В зависимости от наличия во­ доносных горизонтов и степени трещиновато­ сти пород тампонаж проводят на протяжении всего ствола или на отдельных его участках.

При проведении последующего тампона­ жа, предусмотренного проектом, одновремен­ но с возведением крепи в нее заделывают тампонажные трубки, через которые затем нагнетают раствор. Тампонажные трубки во время и после возведения крепи служат для спуска воды из закрепиого пространства в ствол. Вода из трубок отводится по шлангам

взабой или водоулавливающее устройство. Трубки располагают в крепи ствола ярусами

вшахматном порядке. Расстояние между трубками зависит от характера трещиновато­

сти пород и принимается 1—3 м, расстояние между ярусами—'1 —5 м.

Трубки устанавливают перпендикулярно к поверхности крепи; диаметр -их 38—50 мм, длина на 60— 100 мм больше толщины крепи. Один конец трубки должен быть развальцо­ ван, а другой, обращенный в ствол, — иметь резьбовую нарезку длиной 50—60 мм.

Во избежание закупорки трубок породой во время возведения крепи следует тщатель­ но очищать стенки ствола в местах располо­ жения трубок. При обнаружении водоносных трещин в местах установки трубок в породе нркно разделывать лунки, и в них уклады­ вать щебеночные фильтры. Один конец тру­ бок закрепляют в лунках, а другой — в опа­ лубке. Для предохранения щебеночного

Рис. 31. Расположение тампонажного оиорудоваинч

встволе

/_ рзстворонасос ЗИФ 200/40; 2 — электродвигатель мощ­

фильтра от закупорки его необходимо пере­ крыть толем или кирпичом.

В ствол на участок, подлежащий тампо­ нажу, опускают подвесной проходческий по­ лок, на котором должен быть установлен на­ сос, бак для приема раствора и другое там-

Рис. 32. Способы крепления тампонажных трубок в бетонной крепи

понажное оборудование. Опущенный в ствол полок на заданной отметке укрепляют при помощи четырех выдвижных пальцев и во избежание попадания раствора в забой тща­ тельно уплотняют и законопачивают зазор между стенками ствола и полком.

Примерное расположение оборудования на полке показано на рис. 31.

Нагнетание раствора следует производить, когда ствол или отдельный водоносный уча­ сток пройден, закреплен, крепь достигла про­

ектной прочности н опалубка снята. Для про­ ведения тампонажа ствол разбивают па участ­ ки (зоны) по S— 10 м. Количество участков определяется глубиной участка ствола, под­ лежащего тампонажу.

Перед нагнетанием раствора вся раство­ ропроводящая сеть должна быть испытана на гидравлическое давление, предусмотрен­ ное проектом, а тампонажные трубки промы­ ты водой. Если по какой-либо причине труб­ ки закупорены, нужно их разбуривать.

Крепление тампонажных трубок в бетон­ ной крепи показано на рис. 32.

Раствор в пределах яруса следует нагне­ тать в направлении снизу вверх, а в преде­ лах зоны — сверху вниз. Так как на одном и том же горизонте трещиноватость пород различна, нагнетание нужно производить по­ очередно в одну из диаметрально располо­ женных тампонажных трубок.

Если при нагнетании наблюдается значи­ тельное поглощение раствора (более 2 м3 на одну скважину), то необходимо сгущать ра­ створ до максимальной консистенции.

Раствор нагнетают непрерывно до пол­ ного заполнения трещин и пустот за крепыо. Для предупреждения образования воздуш­ ных мешков за крепыо во всех трубках вышерасположениого яруса необходимо открыть пробки.

Во время тампонирования нельзя допу­ скать перерывов в нагнетании и подаче ра­ створа к насосу^ а также снижения скорости его движения, так как это способствует обра­

заполнение трещин.

164

В начальный период раствор нагнетают при давлении 1—2 ати, а затем постепенно давление повышают до 6—7 ати. При нали­ чии напорных вод нагнетание должно произ­ водиться под давлением, превышающим гид­ ростатическое на 1—2 ати. Затем давление повышают до максимально допустимого, ко­ торое может выдержать крепь ствола.

При нагнетании раствора необходимо не­ прерывно наблюдать за показанием маномет­ ра и не допускать повышения давления вы­ ше предусмотренного проектом. Давление на­ гнетания регулируют при помощи сбросного крана насоса. Если раствор вытекает из тру­ бок верхнего яруса, их следует перекрыть.

После окончания тампонажа всех скважин шланги отключают, промывают водой и под­ соединяют к трубкам вышерасположенного яруса. После тампонажа всех ярусов водо­ носной зоны раствор нагнетают в контроль­ ные трубки, установленные во вновь пробу­ ренных скважинах. Контрольное нагнетание по ярусам также производится в направле­ нии снизу вверх. После окончания нагнета­ ния все тампонажное оборудование должно быть тщательно промыто водой.

Последующий тампонаж, не предусмот­ ренный проектом. Последующий тампонаж, не 'предусмотренный проектом, проводится при притоке воды в забой более 5 м3/ч. Такой приток обычно вызывается тем, что в процес­ се крепления не 'были приняты меры против вымывания цемента, а также разрушающего действия агрессивных подземных вод на бе­ тон. В этом случае задачей последующего тампонажа является устранение притока во­ ды в забой ствола и усиление крепи.

165

Подготовительные работы при тампона­ же, не предусмотренном проектом, произво­ дятся на горизонтах, из которых наблюдает­ ся интенсивная фильтрация воды через крепь. Скважины бурят с подвесного полка участ­ ками в направлении сверху вниз. Подключе­ ние бурильных молотков (перфораторов) к ставу труб сжатого воздуха осуществляется в самой верхней отметке с таким расчетом, что­ бы при подвигании работ не было перерывов в снабжении их сжатым воздухом.

Ярусы скважин обычно располагают на расстоянии 3 м один от другого, а скважины в ярусе — на расстоянии 1,5 Л1 .

Для установки тампонажных трубок на участках ствола, подлежащих тампонажу, бурят скважины диаметром 60—80 мм или устраивают лунки размером 100x150 мм и глубиной 300 мм. Для удобства закрепления трубок цементным раствором скважины и лунки делают с уклоном к горизонту (8'—10°).

При наличии напорных вод рекомендует­ ся применять трубки с резиновыми манже­ тами.

При напорных водах, когда происходит размыв и вынос цементного раствора из закрепного пространства, следует устанавли­ вать две тампонажные трубки на расстоянии друг от друга до 1 м: одну для нагнетания цементного раствора, другую — для нагнета­ ния жидкого стекла или хлористого кальция. Одновременное нагнетание двух растворов за крепь обеспечивает быстрое твердение там­ понажного раствора и ликвидацию притока воды в ствол.

Если укрепление трубок цементным ра­ створом из-за больших притоков воды за-

166

труднительно и трубки с манжетами изгото­ вить невозможно, ниже горизонта установки трубок следует пробурить скважину для спуска воды. После заделки трубки про­ буренную скважину необходимо закрыть пробкой.

Через трубки, установленные в два — три яруса, пробуривают, скважины диаметром 35 мм, которые углубляют в породу на 350— 1000 мм. Скважины, пробуренные в подошве и кровле водоносного пласта, углубляют в породу на 2—3 м. После окончания бурения двух ярусов скважин на одну из трубок уста­ навливают цементационную головку, состоя­ щую из крестовины с кранами и маномет­ ром, и скважину подключают к нагнетатель­ ному трубопроводу. Раствор нагнетают в та­ ком же порядке, как при тампонаже, преду­ смотренном проектом.

3. Последующий тампонаж при креплении стволов тюбингами

При возведении тюбинговой крепи в на­ правлении сверху вниз (без заполнения затюбингового пространства бетоном) тампонаж производят следующими тремя способами:

после навески 5—7 тюбинговых колец и плотного закрепления зазора между нижним кольцом и породой;

после навески 18—20 тюбинговых колец и устройства опорного венца;

после навески 15—16 тюбинговых колец и устройства опорных тампонажных поясов из быстротвердеющего раствора.

В первом и третьем случаях тампонаж про­ водится после пикотажа затюбингового про­ странству.

167

Подача раствора в ствол и нагнетание его за крепь может производиться следующими ДЕумя способами.

Первый способ. Тампонажный раствор по­ дается с поверхности самотеком или насосом по ставу труб диаметром 3—5" в бак емко-

стью 1 ж3, установленный на полке. На пол­ ке установлен растворонасос, перекачиваю­ щий раствор из бака в затюбинговое про­ странство через тампонажное отверстие тю­ бинга, из которого должна быть вывинчена пробка и ввинчен патрубок.

Крепление тампонажных трубок в тюбин­ гах показано на рис. 33,

168