Сооружение вертикальных выработок с применением забивной крепи

Проходка стволов с тампонированием трещин в горных породах

Тампонированием называют процесс искусственного заполнения полостей и трещин в горных породах водным раствором цемента, глины или расплавленным битумом для преграждения доступа воды или газа в ствол, защиты бетонной крепи от действия агрессивных вод, сохранения источников водоснабжения от иссякания в результате фильтрации воды в выработке и пр. Раствор нагнетают в полости и трещины через скважины. Различают два вида тампонажа: предварительный, выполняемый до проведения выработки, и последующий, выполняемый после проведения и крепления выработок.

Для предварительного цементажа предполагаемую выработку окружают кольцом скважин, через которые нагнетают тампонажный раствор в трещины горной породы. После затвердения раствора образуется водонепроницаемый массив зацементированной горной породы. После этого начинают проходку выработки.

Назначение последующей цементации – образование непосредственно за крепью выработки водонепроницаемого слоя, полностью или значительно снижающего доступ воды в выработку. Такая цементация одновременно способствует уплотнению бетона крепи и предохраняет его от выщелачивания и разрушения протекающей через него водой.

Забивную крепь применяют в водонасыщенных неустойчивых грунтах (рис. 120).

Элементы (шпунты) забивной крепи изготавливают из дерева или металла. Выделяют два вида крепи: прямую, или вертикальную (рис. 120, а), и косую (рис. 120, б). Комплект шпунтов, забитых по всему периметру ствола, называют посадом.

Рис 120. Забивная крепь:

а – прямая; б – косая:

1 – опорный венец; 2 – шпунтовый посад; 3 – дренажный колодец; 4 – посад;

5 – венцы деревянной крепи; 6, 7 – направляющие венцы; 8 – шпунты

Забивную крепь целесообразно применять: а) при незначительной мощности водонасыщенных грунтов, что позволяет пересечь их одним посадом (3–4 м для вертикальной и 1,2–1,5 м для косой забивной крепи); б) при глубине залегания водонасыщенных грунтов не свыше 20 м от земной поверхности; в) когда в почве водонасыщенного грунта залегает пласт мягкого водонепроницаемого грунта (глины) мощностью не менее 1 м при вертикальной и 1–2 м при косой забивной крепи; г) при гидростатическом напоре воды в водонасыщенном грунте не более 3 м, при отсутствии в водонасыщенном грунте включения гальки и валунов.

Работы по проходке выработок с применением вертикальной забивной крепи выполняют в следующем порядке. В устойчивых сухих породах выработку проходят обычным способом. Проходку останавливают за 0,5–0,7 м до водонасыщенного пласта. Укладывают деревянные направляющие венцы (в стволах круглой формы укладывают направляющие кольца, изготовленные из швеллерных профилей N 18-20). Направляющие венцы центрируют по отвесу и проверяют уровнем.

В промежуток между направляющими венцами забивают шпунты – доски с заостренными внизу концами. Иногда заостренные концы снабжают металлическими башмаками.

Шпунты изготовляют из сосновых или дубовых досок шириной 150–200 мм и толщиной 50–100 мм. В зависимости от способа забивки шпунтов длина их изменяется от 2 до 6 м (6 м – при механической забивке).

Шпунты забивают на глубину 0,5–0,7 м и начинают выемку породы из забоя так, чтобы не обнажить концы шпунтов во избежание прорывов водоносных грунтов. Затем устанавливают направляющие венцы (кольца) для предупреждения сдвига шпунтов и производят дальнейшую забивку шпунтов. Промежуточные венцы устанавливают через 1–1,2 м и тщательно расклинивают. При большой мощности водонасыщенного пласта можно забивать два, три и более посада.

Способ проходки стволов (шурфов) с применением вертикальной забивной крепи имеет серьезный недостаток, заключающийся в уменьшении поперечного сечения ствола шахты (шурфа) с каждым новым посадом на 0,4–0,5 м по диаметру. Поэтому устье ствола (шурфа) проводят сечением, превышающим проектное, а это приводит к удорожанию стоимости работ. Скорость проходки стволов шахт с вертикальной забивной крепью не превышает 5 м/мес.