RU2502873C1 - Shaft lining, complex for its erection and method of its erection - Google Patents
Shaft lining, complex for its erection and method of its erection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502873C1 RU2502873C1 RU2012116858/03A RU2012116858A RU2502873C1 RU 2502873 C1 RU2502873 C1 RU 2502873C1 RU 2012116858/03 A RU2012116858/03 A RU 2012116858/03A RU 2012116858 A RU2012116858 A RU 2012116858A RU 2502873 C1 RU2502873 C1 RU 2502873C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lining
- steel
- shaft
- ring
- section
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 148
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 147
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 26
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 26
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 18
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 17
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 13
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 12
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 9
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 claims description 2
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 7
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 5
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 101150006257 rig-4 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D1/00—Sinking shafts
- E21D1/08—Sinking shafts while moving the lining downwards
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D5/00—Lining shafts; Linings therefor
- E21D5/11—Lining shafts; Linings therefor with combinations of different materials, e.g. wood, metal, concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к горной промышленности и области подземного строительства метро и других подземных сооружений. Конкретно изобретение может использоваться для возведения вертикальных и наклонных шахтных стволов, для горизонтальных горных выработок и тоннелей большого диаметра, для строительства мостовых опор, при возведении фундаментов, камер большого сечения и других объектов.The invention relates to the mining industry and the field of underground construction of the subway and other underground structures. Specifically, the invention can be used for the construction of vertical and inclined shaft shafts, for horizontal mine workings and tunnels of large diameter, for the construction of bridge supports, in the construction of foundations, chambers of large cross section and other objects.
Уровень техники.The level of technology.
Подземная выработка - искусственная полость в земной коре, образуемая в результате ведения горных или строительных работ. К подземным вертикальным и наклонным выработкам относятся шахтные стволы. Специальные шахтные стволы используют для строительства метро и других подземных сооружений. Устьем называют близкую к поверхности часть шахтного ствола, основной частью - среднюю часть ствола и зумпфом - нижнюю часть ствола.Underground mining is an artificial cavity in the earth's crust, formed as a result of mining or construction work. Underground vertical and inclined workings include mine shafts. Special mine shafts are used for the construction of the subway and other underground structures. The mouth is called the part of the shaft that is close to the surface, the main part is the middle part of the shaft and the sump is the lower part of the shaft.
Обделка подземного сооружения - строительная конструкция, возводимая в стволах шахт и в тоннелях, образующая их внутреннюю поверхность. Обделка устанавливается для защиты подземных сооружений от обрушений, чрезмерных смещений окружающих пород, проникновения подземных вод. Сооружают обделку из монолитных конструкций (набрызг-бетонных, бетонных и железобетонных) и сборных элементов заводского изготовления (бетонные, железобетонные блоки и тюбинги, чугунные сегменты) и комбинированные (по гидрогеологическим условиям и экономическим соображениям). Водопроницаемость сборных обделок обеспечивается гидроизоляцией стыков (например, расширяющимся цементом), уплотнением цементопесчаным раствором либо бетонированной глиной, наружной гидроизоляцией обмазкой или оклейкой рулонными гидроизоляционными материалами (полиэтилен, гидростеклоизол и др.) в процессе изолирования блоков.The lining of an underground structure is a building structure erected in the shafts of mines and in tunnels, forming their inner surface. The lining is installed to protect underground structures from collapses, excessive displacements of surrounding rocks, and groundwater penetration. Lining is constructed from monolithic structures (spray-concrete, concrete and reinforced concrete) and prefabricated prefabricated elements (concrete, reinforced concrete blocks and tubing, cast-iron segments) and combined (due to hydrogeological conditions and economic considerations). The water permeability of prefabricated lining is provided by waterproofing the joints (for example, expanding cement), compaction with cement-sand mortar or concrete clay, external waterproofing with coating or gluing with roll waterproofing materials (polyethylene, hydroglass glass, etc.) in the process of insulating blocks.
Эрлифт - устройство (с использованием сжатого воздуха) для подъема жидкости или гидросмеси из буровых скважин на поверхность (см. кн.: «Энциклопедический словарь. Новый политехнический словарь», М., научное изд. «Большая Российская Энциклопедия», 2003 г., стр.119-120, 333, 616).Airlift - a device (using compressed air) for lifting liquids or hydraulic mixtures from boreholes to the surface (see the book: "Encyclopedic Dictionary. New Polytechnical Dictionary", M., scientific publication. Big Russian Encyclopedia, 2003, pg. 119-120, 333, 616).
Известны конструкция и принцип работы эрлифта. (см. кн. «Справочник по сооружению шахтных стволов специальными способами». Н.Н. Трупак, М., изд. «Недра» 1980 г., стр.237-239). Эрлифт содержит компрессор, став воздушных труб, расположенных в ставе буровой установки, на нижнем конце труб расположены форсунки для подачи воздуха под буровой снаряд. В ставе буровой установки расположены трубы для подачи промывочной жидкости к буровому снаряду и подъема этой жидкости со шламом разбуренной породы на поверхность. В эрлифт входит система очистки или отстойник для очистки промывочной жидкости от шлама, шланг для подачи этой жидкости со шламом из труб става бурильной колонны в отстойник и желоб для подачи очищенной от шлама промывочной жидкости из отстойника в трубу става бурильной колонны. Компрессор нагнетает сжатый воздух через вертлюг в став воздушных труб. Из става труб через форсунку сжатый воздух выходит в бурильную колонну, заполненную промывочной жидкостью. Пузырьки воздуха, растворяясь в промывочной жидкости, снижают ее плотность до 0,65 г/см2. Насосом промывочную жидкость по трубам в ставе нагнетают в бур. После выходы из насадок бура эта жидкость омывает шарошки и забой. Затем при помощи эрлифта (в результате разности плотности промывочной жидкости в бурильной колонне и в шахтном стволе) промывочная жидкость вместе с разбуренной породой поднимается по трубам в ставе или по внутренней колонне става и через тройник и шланги поступает в отстойник.Known design and principle of operation of airlift. (see the book. "Guide to the construction of mine shafts by special methods." NN Trupak, M., ed. "Nedra" 1980, pp. 233-239). Airlift contains a compressor, becoming air pipes located in the rig of the rig, nozzles for supplying air under the drill are located at the lower end of the pipes. In the rig of the rig are pipes for supplying flushing fluid to the drill and lifting this fluid with drill cuttings to the surface. The airlift includes a cleaning system or sump for cleaning the drilling fluid from sludge, a hose for supplying this fluid with sludge from the drill string to the sump and a chute for supplying cleaned sludge washing fluid from the sump to the drill string. The compressor pumps compressed air through the swivel into air pipes. From the pipe set through the nozzle, compressed air enters the drill string filled with flushing fluid. Air bubbles, dissolving in the washing liquid, reduce its density to 0.65 g / cm 2 . With the pump, flushing fluid is pumped into the drill through pipes in the stand. After exiting the nozzles of the drill, this fluid washes the cones and the face. Then, with the help of an airlift (as a result of the difference in the density of the flushing fluid in the drill string and in the shaft), the flushing fluid, together with the drilled rock, rises through the pipes in the stand or along the inner string of the stand and through the tee and hoses enters the sump.
Известна крепь в виде цилиндрической колонны, сооружаемая в шахтном стволе для укрепления породных стенок шахтных стволов, проходимых бурением защиты от обрушения породы (см. кн. «Справочник по сооружению шахтных стволов специальными способами». Н.Н. Трупак., М., изд. «Недра», 1980 г., стр.240-249). Колонна собирается по длине из чугунных или стальных тюбингов и опускается в ствол шахты. Известна крепь из стальных колец диаметром 4-5 м в свету. Такая крепь состоит из цилиндра с ребрами жесткости на этих кольцах. Цилиндры соединяются между собой электросваркой. В стволах с высоким горным давлением применяют сталебетонную крепь из отдельных цилиндрических сегментных звеньев или колец высотой 3-3,5 м. Каждое кольцо имеет наружный и внутренний цилиндры из листовой стали толщиной 8-10 мм с анкерами. Пространство между кольцами заполняют бетоном. В стенках крепи предусматривают тампонажные отверстия. Звенья крепи соединяют электросваркой. Железобетонная монолитная крепь имеет толщину 30-40 см, вертикальную и горизонтальную арматуру. Такую крепь можно применять в стволах глубиной до 100 м. В стволах, пройденных бурением, крепь возводят погружным и секционным способом. Погружной способ применяют при креплении стволов диаметром 4-6 м и глубиной до 150 м. При погружном способе в устье ствола, заполненного промывочной жидкостью, опускают герметичное днище, на котором смонтировано 3-5 м крепи. Днище опускают в ствол до тех пор, пока оно не окажется на плаву. На платформе монтируют следующее звено крепи, которое подвозят к стволу, поднимают это звено буровой лебедкой, устанавливают на ранее спущенную в ствол крепь и соединяют с ней. Монтажный шов герметизируют. Для погружения крепи заливают балластную жидкость. Колонну для крепи наращивают звеньями, пока днище не опустится под забой ствола. После этого тампонируют закрепное пространство и откачивают из ствола промывочную жидкость. Главное достоинство погружного способа в том, что крепь опускают одной герметичной колонной. В отводе нет неизолированных стыков. Недостаток способа: при погружении крепь испытывает значительные монтажные нагрузки; для спуска крепи необходим значительный (25-35 см) зазор между крепью и породной стенкой; высокие требования к вертикальности ствола.The well-known lining in the form of a cylindrical column, built in the shaft to strengthen the rock walls of shaft shafts, passable by drilling protection against collapse of the rock (see book. "Guide to the construction of shaft shafts in special ways." NN Trupak., M., ed. . "Subsoil", 1980, pp. 240-249). The column is assembled along the length of cast-iron or steel tubing and lowered into the shaft of the mine. Known support of steel rings with a diameter of 4-5 m in the light. Such a lining consists of a cylinder with stiffeners on these rings. Cylinders are interconnected by electric welding. Steel trunks made of individual cylindrical segment links or rings 3-3.5 m high are used in trunks with high mountain pressure. Each ring has an outer and inner cylinder made of sheet steel with a thickness of 8-10 mm with anchors. The space between the rings is filled with concrete. Grouting holes are provided in the walls of the lining. The links of the lining are connected by electric welding. Reinforced concrete monolithic lining has a thickness of 30-40 cm, vertical and horizontal reinforcement. Such lining can be used in trunks with a depth of up to 100 m. In trunks that have been drilled, the lining is erected by submersible and sectional methods. The submersible method is used when fastening trunks with a diameter of 4-6 m and a depth of up to 150 m. With the submersible method, a sealed bottom is lowered on the trunk mouth filled with flushing fluid, on which 3-5 m of lining are mounted. The bottom is lowered into the trunk until it is afloat. On the platform, they mount the next link of the lining, which is brought to the trunk, raise this link with a drill winch, install the lining that was previously lowered into the trunk and connect it. The mounting seam is sealed. To immerse the lining, pour ballast liquid. The lining column is built up by links until the bottom falls under the bottom of the trunk. After this, the containment space is plugged and the washing fluid is pumped out of the barrel. The main advantage of the submersible method is that the lining is lowered by one sealed column. There are no uninsulated joints in the tap. The disadvantage of this method: when immersed, the lining experiences significant mounting loads; to lower the lining, a significant (25-35 cm) gap is required between the lining and the rock wall; high requirements for verticality of the barrel.
Секционный способ возведения крепи применяется в стволах глубиной более 100-150 м. Крепь возводят путем спуска отдельных секций в следующей последовательности. В стороне от ствола из отдельных сегментов собирают звено крепи высотой 4-5 м. Звено на платформу доставляют к стволу. К звену присоединяют прицепное устройство и звенобурильной лебедкой поднимают на 5-6 м. К стволу подвозят следующее звено и соединяют с приподнятым звеном. Два звена опускают в устье ствола и устанавливают на специальные выдвижные кулаки. Отсоединяют прицепное устройство и поднимают его наверх. Подвозят третье звено, присоединяют прицепное устройство к звену, устанавливают это звено на установленную в устье крепь и соединяют с ней. Секцию крепи из трех соединенных звеньев поднимают на 0,1-1 м, убирают кулаки и на бурильной колонне спускают в ствол. Первым опускают анкерное звено, которое тщательно центрируют и бетонируют. После спуска секции прицепное устройство отцепляют и при разборке бурильной колонны поднимают на земную поверхность. При возведении стальной крепи последовательность работ аналогична.The sectional method of erecting lining is used in trunks with a depth of more than 100-150 m. The lining is erected by lowering individual sections in the following sequence. Aside from the trunk, a support link 4-5 m high is assembled from individual segments. The link to the platform is delivered to the trunk. A hitch is attached to the link and the link drill is raised 5-6 m. The next link is brought to the trunk and connected to the raised link. Two links are lowered at the mouth of the trunk and mounted on special retractable fists. Disconnect the tow hitch and lift it up. A third link is brought up, a tow hitch is attached to the link, this link is installed on the lining installed in the mouth and connected to it. The lining section of the three connected links is raised by 0.1-1 m, clenched fists and lowered into the trunk on the drill string. The anchor link is first lowered, which is carefully centered and concreted. After the descent of the section, the tow hitch is uncoupled and when disassembling the drill string is lifted to the earth's surface. When erecting steel lining, the sequence of work is similar.
Прототипом изобретения является способ закрепления подземной выработки в водонасыщенных замороженных грунтах (см. патент РФ №2099534 С1, опубл. 20.12.1997 г. на изобретение «Способ закрепления подземной выработки в водонасыщенных замороженных грунтах». Авторы: Маслак В.А., Салан А.И., Безродный К.П., Кулагин Н.И. и Филонов Ю.А.) Способ включает монтаж сборной обделки и нагнетание за обделку инъекционного состава.The prototype of the invention is a method of fixing underground production in water-saturated frozen soils (see RF patent No. 2099534 C1, published on December 20, 1997 for the invention “Method of fixing underground production in water-saturated frozen soils.” Authors: Maslak VA, Salan A .I., Bezrodny KP, Kulagin NI and Filonov Yu.A.) The method includes the installation of a prefabricated lining and injection for lining an injection composition.
Положительным техническим эффектом является повышение эффективности закрепления обделки стенок шахты. Способ включает монтаж сборной обделки и нагнетание за обделку инъекционного состава. Способ отличается тем, что обделку устанавливают с зазором по всему периметру выработки. Этот зазор заполняют гидроизолирующим демпфирующим составом, изменяющим свою жесткость при знакопеременных температурах, аналогично окружающему обделку грунту. При этом предложен более эффективный гидроизолирующий демпфирующий состав материала зазора.A positive technical effect is to increase the efficiency of fixing the lining of the walls of the mine. The method includes installation of a prefabricated lining and injection for lining an injection composition. The method is characterized in that the lining is installed with a gap around the entire perimeter of the output. This gap is filled with a waterproofing damping composition that changes its stiffness at alternating temperatures, similar to the surrounding lining of the soil. Moreover, a more effective waterproofing damping composition of the gap material was proposed.
Недостатком этого способа является необходимость применения грузоподъемных механизмов большой мощности при монтаже обделки, не обеспечивается устойчивость стенок выработки от вывалов и обрушения больших массивов породы в выработку, которые могут препятствовать спуску обделки в шахтный ствол.The disadvantage of this method is the need to use lifting mechanisms of high power during the installation of the lining, the stability of the walls of the mine from collapses and the collapse of large rock masses into the mine, which can prevent the lining from descending into the shaft, is not ensured.
Причинами недостатков аналога является то, что обделка устанавливается в уже пройденную горную выработку.The reasons for the disadvantages of the analogue is that the lining is installed in the already completed mining.
В качестве прототипа изобретения, наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для сооружения шахтных стволов (См. патент РФ №2141030 С1, на изобретение «Устройство для сооружения шахтных стволов», опубл. 10.11.1999 г., авторы: Зайцев А.А. и др.). Устройство предназначено для тоннеле- и метростроения при проходке вертикальных стволов. Устройство включает двухъярусный проходческий полок, снабженный стопорами, жесткими направляющими и механизмом перемещения. Устройство также содержит кольцевой опорный кондуктор с монорельсами, распорными винтовыми устройствами и подвижной кареткой с механизмом перемещения грунта, механизмом разработки грунта, механизмом погрузки грунта и механизмом укладки тюбингов. Подвижная каретка снабжена по краям несущими роликами, взаимодействующими с верхним и перфорированным нижним монорельсами кондуктора. На каретке установлены механизм разработки грунта и механизм погрузки грунта. Механизм разработки грунта смонтирован на нижнем конце вертикального вала, шарнирно закрепленного в центральной части подвижной каретки с возможностью перемещения вместе с кареткой по кольцевому опорному кондуктору и разработки всей площади забоя шахтного ствола. Ниже двухъярусного полка смонтирован третий кольцевой монорельс, на котором установлен с возможностью перемещения по нему, механизм укладки тюбингов, выполненный в виде гибкого кондуктора, взаимодействующего с тельфером.As a prototype of the invention, the closest in technical essence and the achieved result is a device for the construction of mine shafts (See RF patent No. 2141030 C1, for the invention "Device for the construction of mine shafts", publ. 10.11.1999, authors: Zaitsev A .A. And others). The device is designed for tunnel and metro construction when sinking vertical trunks. The device includes a two-tier tunneling shelf equipped with stops, rigid guides and a movement mechanism. The device also contains an annular support conductor with monorails, spacer screw devices and a movable carriage with a mechanism for moving soil, a mechanism for developing soil, a mechanism for loading soil and a mechanism for laying tubing. The movable carriage is provided at the edges with supporting rollers interacting with the upper and perforated lower conductor monorails. A soil development mechanism and a soil loading mechanism are installed on the carriage. The soil development mechanism is mounted on the lower end of the vertical shaft pivotally mounted in the central part of the movable carriage with the possibility of moving together with the carriage along an annular support conductor and development of the entire bottom face of the shaft. A third ring monorail is mounted below the two-tier shelf, on which a tubing stacking mechanism made in the form of a flexible conductor interacting with the hoist is mounted with the possibility of movement along it.
Устройство позволяет повысить качество строительных работ и снизить сроки их проведения.The device allows to improve the quality of construction work and reduce their time.
Существенным недостатком прототипа является сложность технологии и конструкции для проходки шахтного ствола и извлечения разрушенной породы, а также необходимость использования работников для ведения проходческих операций непосредственно в горной выработке.A significant disadvantage of the prototype is the complexity of the technology and design for sinking the mine shaft and extracting the destroyed rock, as well as the need to use workers to conduct tunneling operations directly in the mine.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Задачей заявленного изобретения является создание более экономичной, герметичной обделки с повышенной прочностью ее несущей конструкции, с эффективной, безопасной и скоростной технологией проходки шахтных стволов с параллельной установкой обделки, не требующей последующих обслуживающих операций.The objective of the claimed invention is the creation of a more economical, airtight lining with increased strength of its supporting structure, with effective, safe and high-speed technology for sinking shaft shafts with a parallel installation of the lining, which does not require subsequent maintenance operations.
Целью изобретения является создание конструкции поплавковой обделки с использованием системы гидравлических выталкивающих сил тиксотропного раствора, залитого в объем шахтного ствола, для удержания в этом растворе полостной конструкции обделки и использования в качестве промывочной жидкости для эрлифта с использованием маломощной грузоподъемной техники и механизмов монтажа обделки.The aim of the invention is to design a float lining using a system of hydraulic buoyancy forces of a thixotropic solution poured into the shaft shaft volume to hold the cavity lining structure in this solution and use it as a flushing fluid for airlift using low-power lifting equipment and lining mounting mechanisms.
Согласно п.1 формулы изобретения обделка цилиндрического шахтного ствола выполнена в форме пустотелого сталебетонного цилиндра, опущенного на дно пробуренного шахтного ствола. Обделка и плотно прилегает к стенке этого ствола для защиты этого ствола от обрушения.According to
Обделка отличается тем, что выполнена в виде цилиндрического пустотелого стального двухцилиндрового поплавка в виде двух стальных пустотелых герметичных цилиндров с разными диаметрами и приблизительно равными высотами - внешнего цилиндра и внутреннего стального цилиндра. Внутренний цилиндр концентрично установлен внутри внешнего цилиндра. Двухцилиндровая стальная обделка смонтирована из двухкольцевых стальных секций, расположенных вдоль общей оси этих цилиндров и герметично скрепленных, например, электросваркой радиальных смежных торцов этих секций. Каждая такая секция выполнена из двух стальных цилиндрических колец - внешнего цилиндрического кольца и внутреннего цилиндрического кольца с разными диаметрами и приблизительно равными высотами. Внутреннее кольцо концентрично расположено внутри внешнего кольца. В полости двухкольцевой секции между внутренней поверхностью внешнего кольца внешней поверхностью внутреннего кольца закреплена распорная арматура для фиксации концентричности расположения этих колец относительно общей оси. На нижних радиальных торцах двухкольцевой секции в нижней части обделки герметично закреплено кольцевое стальное дно для обеспечения плавучести стальной обделки в тиксотропной жидкости, залитой в шахтный ствол на время сооружения стальной обделки. Стальная обделка при опускании в ствол установлена с зазором по всему периметру между поверхностью внешнего стального цилиндра обделки и породной стенкой цилиндрического шахтного ствола для свободного опускания стальной цилиндрической части обделки и обеспечения проектной толщины бетонирования этого зазора в заобделочном пространстве между стволом шахты и внешним стальным цилиндром обделки. Радиусы внешнего и внутреннего стальных цилиндров, толщина и масса стальных листов из которых выполнены эти цилиндры и удельная плотность тиксотропной жидкости, заливаемой в ствол шахты, учитываются для обеспечения плавучести стальной обделки при ее сооружении и обеспечения проектной несущей прочности готовой сталебетонной обделки для безопасной эксплуатации шахтного ствола с обделкой. По контуру на внешней поверхности внешнего стального цилиндра обделки горизонтально закреплены скобы, в которых при сооружении этой обделки закреплены инжекционные трубы для нагнетания бетонирующего раствора в заобделочное пространство и на дно шахтного ствола. Крепление этих труб такими скобами выполнено с возможностью вертикального подъема этих труб в процессе бетонирования заобделочного пространства. Готовая обделка, опущенная на дно шахтного ствола, выполнена с забетонированным по всей высоте заобделочного пространства и забетонированной по всей высоте полостью между внутренним и внешними стальными цилиндрами для формирования цельной сталебетонной конструкции этой обделки. Такая обделка выполнена в форме пустотелого сталебетонного цилиндра, плотно подпирающего стенку шахтного ствола и опущенного на дно ствола.The lining is characterized in that it is made in the form of a cylindrical hollow steel two-cylinder float in the form of two steel hollow sealed cylinders with different diameters and approximately equal heights - the outer cylinder and the inner steel cylinder. The inner cylinder is concentrically mounted inside the outer cylinder. The two-cylinder steel lining is mounted from two-ring steel sections located along the common axis of these cylinders and hermetically fastened, for example, by electric welding of the radial adjacent ends of these sections. Each such section is made of two steel cylindrical rings - the outer cylindrical ring and the inner cylindrical ring with different diameters and approximately equal heights. The inner ring is concentrically located inside the outer ring. In the cavity of the double-ring section, between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring, spacers are fixed to fix the concentricity of the location of these rings relative to the common axis. An annular steel bottom is hermetically fixed on the lower radial ends of the double-ring section in the lower part of the lining to ensure the buoyancy of the steel lining in a thixotropic liquid poured into the shaft shaft during the construction of the steel lining. When lowering the steel lining, it is installed with a gap around the entire perimeter between the surface of the external steel cylinder of the lining and the rock wall of the cylindrical shaft shaft to freely lower the steel cylindrical part of the lining and to ensure the design thickness of concreting of this gap in the lining space between the shaft of the shaft and the external steel cylinder of the lining. The radii of the outer and inner steel cylinders, the thickness and mass of the steel sheets of which these cylinders are made and the specific gravity of the thixotropic fluid poured into the shaft of the mine, are taken into account to ensure the buoyancy of the steel lining during its construction and to provide the design bearing strength of the finished steel-concrete lining for the safe operation of the shaft with lining. Staples are horizontally fixed along the contour on the outer surface of the outer steel cylinder of the lining, in which, during the construction of this lining, injection pipes are fixed to pump the concrete mortar into the embankment space and to the bottom of the shaft shaft. The fastening of these pipes with such brackets is made with the possibility of vertical lifting of these pipes in the concrete concreting process. The finished lining, lowered to the bottom of the mine shaft, is made with a cavity concreted over the entire height of the embossment space and a cavity between the internal and external steel cylinders concreted over the entire height to form a complete steel-concrete structure of this lining. This lining is made in the form of a hollow steel-concrete cylinder, tightly supporting the wall of the mine shaft and lowered to the bottom of the barrel.
Согласно п.2 формулы обделка отличается тем, что кольцевое дно выполнено в форме боковой поверхности усеченного конуса с радиусом торца в основании такого конуса равным радиусу внешнего стального кольца обделки, а радиус в плоскости сечения этого конуса выполнен равным радиусу внутреннего стального кольца обделки. При этом нижний радиальный торец внутреннего кольца расположен на высоте от нижнего торца внешнего кольца равной высоте этого конуса. Этим обеспечивается возможность формирования клиновидного радиального ножа, образованного поверхностями внешнего цилиндра обделки и этим коническим дном для свободного опускания в ствол стальной обделки.According to
Согласно п.3 формулы обделка по п.1 отличается тем, что каждое внешнее и внутреннее стальное кольцо двухкольцевой секции для сооружения двойного стального цилиндра обделки выполнено из цилиндрических сегментов, герметично скрепленных по вертикальным торцам, например, электросваркой. Каждый такой стальной сегмент выполнен из плоского стального листа, цилиндрически изогнутого, например вальцеванием этого листа на вальцовочном станке.According to claim 3, the lining according to
Согласно п.4 формулы обделка отличается тем, что для монтажа секций из двух колец и закрепления распорной арматуры на внутренней поверхности каждого внешнего стального кольца в каждой расчетной точке на внутренней поверхности цилиндрического сегмента закрепляют, например электросваркой, изогнутый от этой поверхности вертикальный стальной петлевой штырь в виде дверной петли. На внешней поверхности каждого внутреннего кольца в каждой расчетной точке этого кольца горизонтально вдоль радиуса закрепляют, например, электросваркой стальную скобу с просветом в скобе для ввода петлевого штыря на внешнем кольце для механического закрепления этих сегментов от сдвижки по радиусу и по окружности колец при монтаже этой секции. Длина распорной скобы вдоль радиуса кольца выбирается равной проектной ширине пустотелого пространства между внутренней поверхностью внешнего кольца и внешней поверхностью внутреннего кольца. Просвет каждой скобы при монтаже обоих колец любого кольцевого сектора обделки расположен с возможностью скрепления определенной скобы внутреннего кольца с соответствующим стальным вертикальным петлевым штырем, закрепленным на внутренней поверхности внешнего кольца. Этим при монтаже двухкольцевой секции обеспечивается жесткое концентричное закрепление внутреннего кольца относительно оси внешнего кольца от радиального и кругового взаимного смещения этих колец. В верхней зоне смонтированного кольцевого сектора в полости между этими кольцами по периметру закреплены, например, электросваркой три или более вертикальных проушины. Каждая проушина выполнена из стальной прямоугольной пластины с шириной, равной ширине пустотелого пространства по радиусу колец между внешней поверхностью внутреннего кольца и наружной поверхностью внутреннего кольца. Эта проушина выполнена с расчетной высотой для возвышения части проушины над кольцами секции. В выступающей части этой проушины вырезано отверстие для прицепа кольцевой секции за эти проушины крюком лебедки. Эти проушины также предназначены для стыковки торцов колец верхней и нижней двухкольцевых секций при скреплении этих торцов электросваркой. Прочность на разрыв проушины и прочность крепления проушин на секциях рассчитывается с учетом исключения деформации этой проушины при монтажных перегрузках при сооружении стальной цилиндрической обделки.According to claim 4 of the formula, the lining is characterized in that for mounting sections of two rings and fixing the expansion fittings on the inner surface of each outer steel ring at each design point on the inner surface of the cylindrical segment, for example, a vertical steel loop pin bent from this surface is secured door hinge. On the outer surface of each inner ring at each design point of this ring horizontally along the radius, for example, a steel bracket is fastened with electric welding with a gap in the bracket for inserting a loop pin on the outer ring to mechanically fix these segments from shifting along the radius and circumference of the rings when mounting this section . The length of the spacer along the radius of the ring is chosen equal to the design width of the hollow space between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the inner ring. The lumen of each bracket when mounting both rings of any annular lining sector is located with the possibility of fastening a certain bracket of the inner ring with the corresponding steel vertical hinge pin mounted on the inner surface of the outer ring. When mounting the double-ring section, this ensures rigid concentric fixing of the inner ring relative to the axis of the outer ring from the radial and circular mutual displacement of these rings. In the upper zone of the mounted annular sector in the cavity between these rings around the perimeter are fixed, for example, by electric welding three or more vertical eyes. Each eye is made of a rectangular steel plate with a width equal to the width of the hollow space along the radius of the rings between the outer surface of the inner ring and the outer surface of the inner ring. This eye is made with a design height for elevating part of the eye over the rings of the section. In the protruding part of this eye, a hole has been cut for the trailer of the annular section behind these eyes with a winch hook. These eyes are also designed for joining the ends of the rings of the upper and lower two-ring sections when fastening these ends with electric welding. The tensile strength of the eyes and the fastening strength of the eyes on the sections is calculated taking into account the exclusion of deformation of this eye during assembly overloads during the construction of a steel cylindrical lining.
Согласно п.5 формулы обделка отличается тем, что на нижней части внешних колец каждой секции по периметру закреплены три или более боковые проушины с горизонтальными отверстиями для временного закрепления опорных подпятников с отверстиями для болтового закрепления каждого одного подпятника в отверстии одной соответствующей боковой проушины. Прочность проушин, подпятников и крепления подпятников в проушине должна исключать возможность их деформации от монтажных перегрузок при опоре сооружаемой стальной обделки подпятниками на монтажный стол.According to claim 5 of the formula, the lining is characterized in that on the lower part of the outer rings of each section around the perimeter are fixed three or more side eyes with horizontal holes for temporary fastening of the support thrust bearings with holes for bolting each one thrust bearing in the hole of one corresponding side eye. The strength of the eyes, thrust bearings and the fastening of the thrust bearings in the eye should exclude the possibility of their deformation from mounting overloads while supporting the steel lining being built with thrust bearings on the assembly table.
Согласно п.6 формулы обделка отличается тем, что на внешней поверхности внешнего цилиндрического стального кольца нижней секции обделки, на расчетной высоте точки опоры инжекционных труб закреплены горизонтальные подпятники для опоры этих труб.According to claim 6, the lining is characterized in that on the outer surface of the outer cylindrical steel ring of the lower lining section, at the estimated height of the support point of the injection pipes, horizontal thrusts are fixed to support these pipes.
Согласно п.7. комплекс для сооружения обделки содержит автокран для подъема и транспортирования стальных конструкций, буровую установку на колесном шасси для перемещения по рельсам этой буровой установки к шахтному стволу по рельсовому пути. На буровой установке установлен роторный привод и закрепленный к нему став из разъемно скрепленных по общей оси трубчатых секций. Трубы става выполнены с фланцами для разъемного скрепления этих труб на расчетную глубину бурения ствола шахты с возможностью разъемного закрепления одной стороны става к буровому снаряду и отсоединения этого снаряда для его замены и с возможностью закрепления другой стороны става к роторному приводу для бурения, или открепления става от роторного привода для отвода буровой установки от ствола. На нижнем конце труба става закреплена установлена во втулке нижнего центрирующего каркаса конической формы с возможностью вращения вокруг оси цилиндра обделки или по оси втулки этого каркаса с порой на внутреннюю цилиндрическую поверхность стальной обделки для центрирования оси вращения шарошки по оси внутреннего цилиндра обделки. Буровой снаряд выполнен с расширяющейся шарошкой для возможности бурения под дном обделки и возможности подъема бурового снаряда в просвете внутреннего цилиндра обделки, опущенной в ствол шахты. Комплекс также содержит эрлифтовую систему с системой трубопроводов, установленных внутри этого става для очистки воздухом и промывочной жидкостью ствола шахты от шлама разбуренной породы. Комплекс содержит систему очистки промывочной жидкости от шлама породы (обрушенной при бурении шахтного ствола) для возврата этой жидкости в ствол и многократного повторного использования очищенной промывочной жидкости от шлама. Комплекс содержит располагаемый на форшахте верхний полок с монтажным столом с кондуктором для концентричной и вертикальной фиксации цилиндрических сегментов при монтаже кольцевых стальных секций сооружаемой обделки. Комплекс содержит электросварочное оборудование и подъемный механизм для подъема, удержания и спуска в ствол шахты этих конструкций.According to
Комплекс отличается тем, что подъемный механизм состоит из одной или нескольких лебедок с гидроприводами для контроля спуска кольцевых звеньев обделки в ствол шахты с тросами и прицепными механизмами. На нижнем конце става установлено направляющее кольцо для опоры става на внутреннюю поверхность нижней части стального цилиндра обделки для центрирования шарошки относительно оси цилиндра обделки и оси шахтного ствола.The complex is characterized in that the lifting mechanism consists of one or more hydraulic winches for controlling the lowering of the lining ring links into the shaft shaft with cables and trailed mechanisms. A guide ring is installed at the lower end of the stave to support the stave on the inner surface of the lower part of the steel lining cylinder to center the cone relative to the axis of the lining cylinder and the shaft shaft axis.
Согласно п.8 формулы комплекс отличается тем, что для вальцевания плоских стальных листов в цилиндрические сегменты в этот комплекс входит вальцовочный станок, расположенный вблизи шахтного ствола.According to claim 8 of the formula, the complex is characterized in that for rolling flat steel sheets into cylindrical segments, this complex includes a milling machine located near the mine shaft.
Согласно п.9. формулы способ для сооружения обделки шахты ствола для закрепления выработки включает бурение шахтного ствола шарошечным долотом, монтаж сборной обделки и нагнетание за обделку инъекционного состава.According to clause 9. Formulas A method for constructing a lining of a shaft of a shaft for securing a mine includes drilling the shaft of a shaft with a cone bit, installing a prefabricated lining and forcing the lining of the injection composition.
1. Способ отличается тем, что в устье сооружаемого ствола шахты предварительно бурят ствол форшахты на глубину примерно 2-4 м. На боковой стенке этой форшахты закрепляют стальное кольцо для внутренней обделки этой форшахты. На поверхности форшахты закрепляют верхний полок с монтажным столом, лебедками и кондуктором для концентричной и вертикальной фиксации сборки и монтажа стального кольца из цилиндрических сегментов. По рельсам подводят буровую установку к устью шахты и с помощью эрлифтовой системы бурят ствол шахты на расчетную глубину для монтажа первой нижней стальной кольцевой секции сооружаемой стальной цилиндрической обделки. После этого отсоединяют став от роторного привода бурильной установки и откатывают эту установку от шахтного ствола. Предварительно в расчетных точках на внешней поверхности цилиндрических стальных сегментов для сборки внутреннего кольца по разметке шаблоном или с помощью фиксирующего кондуктора закрепляют, например, электросваркой скобы опорной арматуры. В расчетных точках на внутренней поверхности цилиндрических стальных сегментов для сборки внешнего кольца по разметке шаблоном или с помощью фиксирующего кондуктора вертикально закрепляют, например, электросваркой вертикальные петлевые штыри. После этого на монтажном столе лебедкой вертикально и концентрично устанавливают на кондукторе стальные цилиндрические сегменты для монтажа внешнего стального кольца. Затем скрепляют герметично электросваркой вертикальные смежные торцы этих сегментов для формирования внешнего стального цилиндрического кольца. Затем на концентрирующем кондукторе с помощью лебедки устанавливают вертикально и концентрично стальные цилиндрические сегменты для монтажа внутреннего цилиндрического кольца, надевая скобы распорной арматуры на вертикальные петлевые штыри сегментов внешнего кольца. После чего скрепляют герметично электросваркой смежные вертикальные торцы этих сегментов для формирования внешнего стального кольца первой стальной кольцевой секции обделки. Затем герметически приваривают электросваркой коническое дно к нижним радиальным торцам внешнего и внутреннего стального кольца первой кольцевой секции. После этого закрепляют электросваркой по периметру сверху на внешней поверхности внешнего кольца боковые скобы для фиксации инъекционных труб. В эти скобы вертикально устанавливают инъекционные трубы. На верхней части внешней поверхности внешнего стального кольца этой кольцевой секции закрепляют электросваркой боковые проушины с горизонтальными отверстиями для закрепления опорных подпятников. Затем вверху этой секции устанавливают вдоль радиуса кольца и закрепляют электросваркой к наружной поверхности внутреннего цилиндрического кольца и внешней поверхности внутреннего кольца этой секции по всему контуру несколько вертикальных проушин. Проушины закрепляют с возвышением верхней части каждой проушины с отверстием над кольцами этой секции. Затем в боковые проушины болтами закрепляют подпятники для опоры нижней первой двухкольцевой секции или скрепленных двухкольцевых секций на монтажный стол. Лебедкой опускают эту секцию в форшахту, центрируя эту секцию по центру ствола шахты, например, с помощью роликовых упорных боковых фиксаторов или сальниковых направляющих, закрепленных на монтажном столе, до самостоятельной опоры этой кольцевой секции на монтажный стол с помощью своих подпятников. Затем на верхних торцах этой секции опущенной в ствол, аналогично устанавливают вертикально по контуру цилиндрические сегменты. Механически скрепляют эти сегменты распорной арматурой. С помощью кондуктора соединяют нижние радиальные торцы этих сегментов с верхними торцами цилиндров стальной обделки и закрепляют их герметично, например, электросваркой. Затем поднимают лебедкой за верхние проушины этой секции двухцилиндровую стальную обделку из ствола. Снимают подпятники и закрепляют их на верхних боковых проушинах стальной обделки. После чего лебедкой опускают стальную обделку с ствол до опоры подпятниками на монтажный стол с центрированием опускаемой стальной обделки в стволе боковыми роликовыми фиксаторами или сальниками на монтажном столе. Затем заливают шахтный ствол тиксотропной жидкостью до расчетного уровня для устойчивой опоры стальной обделки на подпятниках с минимальной нагрузкой монтажный стол. Затем отцепляют лебедку и подводят бурильную установку к шахтному стволу. Наращивают став для бура на одну трубу и прикрепляют став к роторному приводу этого бура. Повторно бурят ствол шахты на глубину равную длине этой трубы става. Затем отсоединяют став от роторного привода и отводят буровую установку от этого ствола. Собирают, монтируют и герметично закрепляют готовую последующую двухкольцевую секцию на верхних радиальных торцах цилиндров стальной обделки. Аналогично монтируют на стальной обделке все двухкольцовые секции, повторяя процессы бурения и последующего монтажа секций на цилиндрах стальной обделки. Параллельно с опусканием в ствол стальной обделки наращивают длину инъекционных труб по типу труба в трубу. Во время бурения ствола системой эрлифта поднимают через став бурового снаряда промывочную тиксотропную жидкость со шламом выработанной породы в систему очистки и возвращают в ствол шахты для повторного использования очищенную от шлама тиксотропную жидкость. После завершения монтажа целой стальной цилиндрической обделки через инъекционные трубы заполняют дно ствола шахты до схватывания бетонного состава на дне для герметичной опоры стальной обделки на бетонное дно. Затем раздельно или параллельно нагнетают через инъекционные трубы инъекционный раствор за стальную обделку в заобделочный зазор, и в пустотелое пространство между внутренним и внешним стальными цилиндрами обделки для формирования готовой к эксплуатации сталебетонной обделки этого ствола. После этого все системы комплекса разбираются и транспортируются за пределы готового шахтного ствола.1. The method is characterized in that at the mouth of the shaft being constructed the foreshafts are pre-drilled to a depth of about 2-4 m. A steel ring is fixed on the side wall of this foreshaft for inner lining of this foreshaft. On the surface of the foreshaft, the upper shelf is fixed with an assembly table, winches and a conductor for concentric and vertical fixing of the assembly and installation of the steel ring from cylindrical segments. A drilling rig is brought along the rails to the mouth of the shaft and, using the airlift system, the shaft of the shaft is drilled to the calculated depth for mounting the first lower steel ring section of the steel cylindrical lining being constructed. After this, becoming disconnected from the rotary drive of the drilling rig and disconnect this installation from the shaft shaft. Previously, at design points on the outer surface of the cylindrical steel segments for assembling the inner ring according to the marking with a template or with the help of a fixing jig, for example, the brackets of the supporting reinforcement are fixed by welding. In the design points on the inner surface of the cylindrical steel segments for assembling the outer ring according to the marking with a template or using a fixing conductor, vertical loop pins are vertically fastened, for example, by electric welding. After that, steel cylindrical segments for mounting the outer steel ring are vertically and concentrically mounted on the jig on the assembly table. Then, vertical adjacent ends of these segments are sealed by electric welding to form an external steel cylindrical ring. Then, vertically and concentric steel cylindrical segments are mounted on the concentrating conductor using a winch for mounting the inner cylindrical ring, putting spacers on the vertical hinge pins of the outer ring segments. Then, adjacent vertical ends of these segments are sealed by electric welding to form the outer steel ring of the first steel ring lining section. Then the conical bottom is hermetically welded to the lower radial ends of the outer and inner steel rings of the first annular section. After that, lateral brackets are fixed along the perimeter from above on the outer surface of the outer ring by electric welding to fix injection pipes. Injection pipes are vertically mounted in these brackets. On the upper part of the outer surface of the outer steel ring of this annular section, lateral eyes with horizontal holes are fixed by electric welding to fix the support bearings. Then, at the top of this section, several vertical eyes are installed along the radius of the ring and electrowelded to the outer surface of the inner cylindrical ring and the outer surface of the inner ring of this section along the entire contour. The eyes are fixed with the elevation of the upper part of each eye with a hole above the rings of this section. Then, thrust bearings are bolted to the side eyes to support the lower first two-ring section or the fastened two-ring sections on the mounting table. This section is lowered by the winch into the fore shaft, centering this section in the center of the shaft of the shaft, for example, using roller thrust lateral latches or stuffing box guides mounted on the mounting table, until this ring section is independently supported on the mounting table with its own thrust bearings. Then, at the upper ends of this section lowered into the barrel, cylindrical segments are likewise mounted vertically along the contour. Mechanically fasten these segments with spacers. Using a conductor, connect the lower radial ends of these segments with the upper ends of the cylinders of the steel lining and secure them tightly, for example, by electric welding. Then a two-cylinder steel lining from the barrel is lifted by a winch for the upper eyes of this section. Remove the thrust bearings and fix them on the upper side eyes of the steel lining. After that, the winch lowers the steel lining from the trunk to the support with thrust bearings on the mounting table with the lowering of the steel lining in the barrel centered in the side with side roller locks or glands on the mounting table. Then fill the shaft with thixotropic fluid to the calculated level for stable support of steel lining on thrust bearings with a minimum load mounting table. Then the winch is detached and the drilling rig is brought to the shaft. They increase the stand for the drill on one pipe and attach the stand to the rotary drive of this drill. Re-drill the shaft of the mine to a depth equal to the length of this stav pipe. Then disconnect becoming from the rotary drive and divert the rig from this barrel. Assemble, assemble and tightly fix the finished subsequent double-ring section on the upper radial ends of the steel lining cylinders. Similarly, all double-ring sections are mounted on the steel lining, repeating the drilling processes and the subsequent installation of the sections on the steel lining cylinders. In parallel with lowering the steel lining into the barrel, the length of the injection pipes is increased, like a pipe in a pipe. During the drilling of the barrel, the airlift system raises the thixotropic flushing fluid with the sludge of the produced rock through the drill string, and returns the thixotropic fluid that has been cleaned of sludge to the mine shaft for reuse. After the installation of the whole steel cylindrical lining through injection pipes is completed, the bottom of the shaft of the shaft is filled until the concrete composition at the bottom is set for hermetically supporting the steel lining on the concrete bottom. Then, injection solution is separately or parallelly injected through the injection pipes behind the steel lining into the embossment gap and into the hollow space between the inner and outer steel cylinders of the lining to form a steel-concrete lining of this barrel ready for operation. After that, all systems of the complex are disassembled and transported outside the finished mine shaft.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фигуре 1 изображен в вертикальном разрезе сооружаемый шахтный ствол с форшахтой и сооружаемой в стволе поплавковой стальной обделкой. Обделка показана опущенной на дно этого ствола. На чертеже показана часть оборудования комплекса для изготовления этого шахтного ствола и его обделки.The figure 1 shows a vertical section of a shaft under construction with a fore shaft and a steel float lining constructed in the barrel. The lining is shown lowered to the bottom of this trunk. The drawing shows a part of the equipment of the complex for the manufacture of this shaft shaft and its lining.
На фигуре 2 показан вид А в вертикальном разрезе (вид увеличен) зоны устья шахтного ствола с форшахтой и сооружаемой в этом стволе обделкой.The figure 2 shows a view A in a vertical section (view enlarged) of the area of the mouth of the shaft with foreshaft and built in this trunk lining.
На фигуре 3 показан вид Б в вертикальном разрезе (вид увеличен) зоны дна шахтного ствола с нижней двухкольцевой секцией обделки, сооружаемой в этом стволе.The figure 3 shows a view of B in a vertical section (view enlarged) of the bottom zone of the shaft with the lower double-ring section of the lining, constructed in this barrel.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
На фигурах 1-3 изображен цилиндрический шахтный ствол с цилиндрической стенкой 1, в котором пробурена и сооружена форшахта 2 со стальной обделкой 3 стенки форшахты для безопасного бурения ствола шахты под этой форшахтой. На поверхности установлена буровая установка 4, входящая в предлагаемый комплекс для сооружения шахтных стволов с обделкой. Буровая установка содержит роторный привод 5, став 6 смонтированный из секций полых труб, разъемно скрепленных по длине става для возможности удлинения или укорочения этого става. К нижней трубе става закреплен буровой снаряд 7 с расширяемой шарошкой (для возможности бурения форшахты и шахтного ствола без обделки и под дном сооружаемой в стволе обделки, опускаемой на дно этого ствола). Шарошка 7а показана в нерабочем положении в состоянии сжатия в пределах пустого пространства внутри обделки для перемещения внутри обделки. Став с шарошкой закреплены во втулке нижнего центрирующем каркасе 8 конической формы с возможностью вращения става во втулке и совмещения оси вращения става с осью цилиндра обделки. Внутри труб става установлена труба 9 с форсункам в буровом снаряде для подачи от компрессора к шарошке воздуха под высоким давлением для подъема эрлифтом наверх промывочной жидкости со шламом со дна из пробуренного ствола. Для этого внутри труб става установлена труба 10 для подачи наверх и далее в очистную систему промывочной жидкости со шламом. Для возврата очищенной промывочной жидкости в ствол устанавливают дополнительную трубу от системы очистки до ствола. Цилиндрическая стенка форшахты выполнена со стальной обделкой в форме стального кольца 11 для защиты этой стенки от обрушения при сооружении всего шахтного ствола и его обделки. На поверхности форшахты размещают монтажный стол 12 и кондуктор 13 для концентрирующей фиксации и вертикального удержания стальных цилиндрических сегментов при монтаже кольцевых секций. На форшахте установлена лебедка 14 с тросом 75 и механизмом для зацепа металлических конструкций монтируемой стальной обделки. Обделка выполнена в виде двухцилиндрового поплавка из стального внешнего вертикального цилиндра 16 и внутреннего стального цилиндра 17. Сбоку на внешнем цилиндре закреплены скобы 18 и нижняя опора 19 для вертикального удержания съемных инъекционных труб 20, через которые подается на дно шахты инъекционный бетонирующий раствор для бетонировании заобделочного пространства 21 и бетонирования пространства 22 на дне шахты. В пустотелом пространстве 23 между внутренним и внешним стальными цилиндрами готовой обделки инъекционный раствор залит сверху стальной обделки для бетонирования этого пространства. Стальная конструкция обделки выполнена из закрепленных по вертикальной оси двухкольцевых секций. На нижних радиальных торцах нижней секции приварено герметично коническое кольцевое дно 24 для формировании клиновидного радиального ножа в обделке этой секции для улучшения опускания шахты в стволе и на бетонированное дно ствола. Сбоку на верхней секции прикреплена разъемно электросваркой треугольная пятка 25 для опоры стальной обделки на монтажный стол при бурении ствола шахты, при монтаже и электросварке нижней двухкольцевой секции сверху на обделке со следующей верхней двухкольцевой секцией. Внутри сверху каждой двухкольцевой секции вертикально приварена проушина 26 с отверстием 27 для подъема лебедкой двухкольцевой секции или стальной обделки.In figures 1-3 shows a cylindrical shaft with a
Применение данной технологи позволяет проводить строительство вертикальных и наклонных шахтных стволов в любых по сложности горно-технических условиях независимо от количества водопритока и мощности водонапорных горизонтов для сооружения шахтных стволов на глубины до 120 метров с соблюдением оси строительства горной выработки. Скорость строительства шахтных стволов с предлагаемой конструкцией и технологией сооружения обделки кратно превышает сроки строительства шахтных стволов по любым другим существующим на сегодня технологиям. Сборка и установка колец обделки сверху проводятся при полном отсутствии работников внутри выработки, обеспечивая полную безопасность при производстве горных выработок.The use of this technology allows the construction of vertical and inclined shaft shafts in any mining conditions, regardless of the amount of water inflow and the capacity of the water horizons for the construction of shaft shafts to depths of up to 120 meters, observing the axis of construction of the mine. The speed of construction of mine shafts with the proposed design and technology for the construction of lining is several times higher than the construction time of mine shafts using any other existing technologies. Assembly and installation of lining rings from above are carried out in the absence of workers inside the mine, ensuring complete safety in the production of mining.
Предлагаемая конструкция обделки и способ ее сооружения промышленно применимы для горных и строительных работ по сооружению шахтных стволов со сталебетонной обделкой с использование стандартного оборудования и стандартных технологий.The proposed lining design and method of its construction are industrially applicable for mining and construction work on the construction of shaft shafts with steel-concrete lining using standard equipment and standard technologies.
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012116858/03A RU2502873C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Shaft lining, complex for its erection and method of its erection |
| PCT/RU2012/000561 WO2013162408A1 (en) | 2012-04-26 | 2012-07-11 | Shaft lining, system for constructing such a lining and method for constructing such a lining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012116858/03A RU2502873C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Shaft lining, complex for its erection and method of its erection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012116858A RU2012116858A (en) | 2013-11-10 |
| RU2502873C1 true RU2502873C1 (en) | 2013-12-27 |
Family
ID=49483569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012116858/03A RU2502873C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Shaft lining, complex for its erection and method of its erection |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2502873C1 (en) |
| WO (1) | WO2013162408A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108411958A (en) * | 2018-05-10 | 2018-08-17 | 山东科技大学 | A kind of the linear running slipping mechanism and its implementation of mechanical arm |
| CN108397198B (en) * | 2018-05-16 | 2024-07-19 | 北京中地盾构工程技术研究院有限公司 | Assembly recovery type prestress supporting component for underground shaft |
| CN110021448A (en) * | 2019-03-23 | 2019-07-16 | 青岛东卡环保工程技术有限公司 | Returning for radioactive solid waste takes method in a kind of deep-well |
| CN114542078B (en) * | 2022-03-10 | 2024-07-23 | 嵩县山金矿业有限公司 | Well wall repairing method suitable for collapse of intermediate section of drop shaft |
| CN115142853B (en) * | 2022-07-04 | 2024-06-14 | 中煤第三建设集团机电安装工程有限责任公司 | Construction method for quickly installing vertical shaft equipment of single-hole well |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU137864A1 (en) * | 1960-04-20 | 1960-11-30 | Е.А. Василенко | Installation for complex construction of shafts |
| US4227583A (en) * | 1978-11-13 | 1980-10-14 | Wirth Maschinen-Und Bohrgerate-Fabrik | Method and apparatus for sinking shafts |
| RU2013554C1 (en) * | 1991-03-05 | 1994-05-30 | Казанский инженерно-строительный институт | Sinking structure and method for erection thereof |
-
2012
- 2012-04-26 RU RU2012116858/03A patent/RU2502873C1/en not_active IP Right Cessation
- 2012-07-11 WO PCT/RU2012/000561 patent/WO2013162408A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU137864A1 (en) * | 1960-04-20 | 1960-11-30 | Е.А. Василенко | Installation for complex construction of shafts |
| US4227583A (en) * | 1978-11-13 | 1980-10-14 | Wirth Maschinen-Und Bohrgerate-Fabrik | Method and apparatus for sinking shafts |
| RU2013554C1 (en) * | 1991-03-05 | 1994-05-30 | Казанский инженерно-строительный институт | Sinking structure and method for erection thereof |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| МАНЬКОВСКИЙ Г.И. и др. Проходка стволов шахт специальными способами в DE и Голландии. -М.: Госгортехиздат, 1961, с.173-180, рис.88-92. * |
| МАНЬКОВСКИЙ Г.И. и др. Проходка стволов шахт специальными способами в ФРГ и Голландии. -М.: Госгортехиздат, 1961, с.173-180, рис.88-92. * |
| МАНЬКОВСКИЙ Г.И. Специальные способы сооружения стволов шахт. - М.: Наука, 1965, с.252-256. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012116858A (en) | 2013-11-10 |
| WO2013162408A1 (en) | 2013-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102720140B (en) | Large-span prestress concrete continuous beam deepwater pier construction process | |
| CN104612162B (en) | A kind of Deep Foundation Pit of Metro Stations excavation construction method | |
| CN110821503B (en) | Construction method for main body of ultra-deep shield section air shaft after tunnel advance | |
| CN102305075A (en) | Vertical shaft construction method under unfavorable geological condition | |
| CN106437737B (en) | Pipe jacking type coal mine small-section roadway tunneling method | |
| RU2502873C1 (en) | Shaft lining, complex for its erection and method of its erection | |
| CN109488347B (en) | Excavation construction method for special stratum chamber | |
| CN108755706B (en) | Movable foundation pit inner support system and foundation pit construction method | |
| CN109595004B (en) | Tunnel two-expansion four-expansion excavation method | |
| CN111576431A (en) | Excavation method for foundation pit of four-layer subway station | |
| CN112160759A (en) | Method for starting and trial tunneling of tunnel shield crossing river | |
| CN113550340A (en) | Construction method of deepwater foundation of double-wall steel cofferdam without sealing bottom under deepwater rock entering condition | |
| CN113338970B (en) | Shield receiving method | |
| CN107227961A (en) | Heavy caliber dewatering well construction method in metro built by mining method hole | |
| CN111058458A (en) | Construction method and structure based on cutter suction type ground connecting wall local replacement row pile support | |
| CN110700860B (en) | Construction method of soil-stone boundary tunnel crossing loess valley | |
| CN108952728B (en) | A kind of headframe main body construction and self well digging freeze parallel construction system and method | |
| CN109056808A (en) | Stake and steel pipe column construction method in a kind of subway station | |
| CN111928014A (en) | Pipe jacking engineering construction method | |
| CN203603910U (en) | Full-face vertical shaft drill | |
| CN107288640A (en) | A kind of steady rope self-supporting modularization vertical shaft driving and masonry construction device of nothing | |
| CN114687341A (en) | Construction method for river-crossing bridge pile foundation | |
| CN114562272A (en) | Upward construction shaft equipment and method | |
| CN110552702B (en) | Underground excavation construction method for assembled corrugated steel plate underground comprehensive pipe gallery | |
| CN210105867U (en) | Shield tunnel end frozen soil wall and ground are wall jointly reinforced structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140427 |