Назад

Предварительная цементация с поверхности  и замораживание  при проходке стволов  в обводнённых  породах.
 

Surface Pre-grouting and Freezing for Shaft Sinking in Aquifer Formations

Авторы: Chunlai Yang and Zongmin Wang

1 Beijing Research Inst of Mine Construction. Qingniangou Rd E. Hepingli 10013 Beijing, China; 2Zhengzhou Coal Corp Engineering Co, 2 Hanghai Rd, Zhengzhou 450006, Henan, China;

Источник: Mine Water and the Environment (2005) 24: 209-212 © IMWA Springer-Verlag 2005

Перевод: Торубалко Д.Т. 

Реферат.  При проходке стволов в пределах водоносных горизонтов применяют специальные методы. В неустойчивых обводнённых породах встречающихся в угольных шахтах Китая, а также для сооружения стволов в плывунах всегда применяют замораживание, тогда как предварительная цементация с поверхности является общепринятой для коренных породных массивов. На сегодняшний день замораживание использовалось при строительстве 500 вертикальных стволов, общей протяжённостью 80 км, а предварительная цементация с поверхности применялась при проходке более чем 150 вертикальных стволов. Максимальная глубина замораживания достигает около 700 м, в то время как максимальная глубина предварительной цементации с поверхности превышает 1000 м.

Ключевые  слова: Угольная шахта, замораживание, проходка стволов, предварительная цементация с поверхности.

Замораживание

Замораживание пород при проходке стволов было изобретено F.H. Poetsch в 1883 году. Его характерной особенностью является затвердение водонасыщенных пород, в которых сооружается ствол, путём замораживания. Метод был предложен Китаю Польшей в 1955 году и применён на шахте Линси при сооружение вентиляционного ствола шахтоуправления Каилан. В течении 50 лет метод получил быстрое развитие благодаря практическим и научным исследованиям и усовершенствованию технологического оборудования и методов сооружения. На сегодняшний день замораживание является одним из наиболее важных в подземном строительстве методов,  применяемых в сложных и неустойчивых водонасыщенных породах угольных шахт Китая благодаря его высокой надёжности. В последнее время замораживание становиться популярным в городских строительных пректах.

Для подготовки строительной площадки к замораживанию  вокруг ствола бурится серия радиально  расположенных скважин. Температура горных пород понижается в помощью замораживающих колонной, расположенных в скважинах. Замораживающая колонка состоит из внешней трубы, диаметром 50-100 мм, заглушённой снизу. Внутри неё расположена сквозная труба укороченной длинны, диаметром 20-75 мм. Замораживающие колонки подключены к двум циркулирующим сетям, таким образом чтобы холодный рассол мог быть закачан по внутренней трубе и мог вернуться по кольцевому пространству между трубами и основной трубопровод-коллектор в замораживающую станцию. Здесь рассол пропускают через охладитель (обычно кожухотрубные теплообменники), где он снова охлаждается и через трубопровод распределитель доставляется в питающую трубу замораживающей колонки. По этому хладагент ограничен в отдельной циркулирующей сети. Промышленные замораживающие станции предназначены для охлаждения рассола. Извлечённое тепло рассеивается в близлежащем водоёме, если таковые имеются, или в атмосферу в градирнях с принудительной тягой или в испарительных конденсаторах.

Циркуляция  хладоносителя через рассольную сеть вызывает образование длинных цилиндров замороженных слоёв породы вокруг каждой замораживающей колонки, которые, постепенно увеличиваясь в диаметре, до тех пор, пока они не соединяются, образуя цилиндрический барьер из замороженной породы, называемый лёдо - породное ограждение. В период проходки замораживание сохраняется, в целом превышая уровень, необходимый для сомпенсации теплообмена между тёплыми слоями породы, окружающими ствол.

Замораживание использовалось при строительстве 500 вертикальных стволов в северо-восточных, северных и восточных районах Китая, общей протяжённостью 80 км. Вспомогательный ствол шахты Динджси шахтоуправления Хуайнан в провинции Анхуи был пройден с помощью замораживания на глубину 570 м, а мощность плывуна составила 524 м. Вспомогательный ствол имеет конечную глубину 880,5 м и диаметр в свету 8,0 м. На шахте Гуотун угольного бассейна Джюк в провинции Шандонг планируется достичь самой большой глубина замораживания (702 м), с мощностью плывуна 570 м.