Спосіб занурення великогабаритного об’єкта в підземний простір

Реферат: Спосіб занурення великогабаритного об'єкта в підземний простір включає в себе спорудження транспортної платформи, проходку під нею виробок в шарах породного цілика з утворенням між виробками ціликів з глибиною породного цілика, більшою за проектну відмітку занурення об'єкта, та занурення платформи з об'єктом шляхом пошарового руйнування ціликів між виробками. Спорудження транспортної платформи, яка має запобіжно-напрямний бар'єр по периметру вгору до поверхні ґрунту, виконують після спорудження фундаменту під об'єктом з залишеним запобіжним шаром ґрунту. UA 72612 U (12) UA 72612 U UA 72612 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технології підземного будівництва та може бути використана при спорудженні підземних ємностей, підземних промислових установок, поховань та ліквідації небезпечних об'єктів та відходів. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб занурення великогабаритного об'єкта в підземний простір, який включає в себе спорудження транспортної платформи, проходку під нею виробок в шарах цілика порід з утворенням між ними ціликів і з глибиною цілика порід, що перевищує проектну відмітку занурення об'єкта, занурення платформи з об'єктом шляхом пошарового руйнування ціликів між виробками. Спорудження транспортної платформи виконують на дні котловану, який викопаний до глибини залягання корінних порід, перед спорудженням платформи проходять вертикальні виробки на глибину, більшу глибини занурення об'єкта. На вказаній глибині проходять горизонтальні виробки до збійки з вертикальними, висотою, що забезпечить розміщення в них транспортних засобів для доставки породи до ствола. Після встановлення об'єкта на платформу під нею пошарово руйнують цілики породи між вертикальними виробками, заряджаючи їх вибуховими речовинами на висоту шару, який необхідно зруйнувати. При цьому об'єкт з платформою осідає кожний раз на новоутворену поверхню нижче лежачого шару. При руйнуванні ціликів шляхом розширення гирлової частини вертикальних виробок з воронкоутворенням, під платформою утворюються гребенеподібні цілики, які повинні зруйнуватися під впливом ваги платформи та об'єкта. Зруйновану породу, у міру спуску об'єкта, перепускають по вертикальним виробкам та через горизонтальні виробки відвантажують на поверхню по вертикальному стволу. Вироблений простір, що утворився над об'єктом, заповнюють закладним матеріалом [Авторське свідоцтво СРСР № 1802138, Е2 1D1/08, бюл. № 10, 1993 р.]. Недоліками відомого способу є недостатня надійність та швидкість занурення об'єкта, тому що при черговому руйнуванні ціликів між вертикальними виробками відбувається різке осідання платформи з об'єктом на нерозрівняні залишки зруйнованої породи при сейсмічному впливу на них вибуху зі зміщенням співвісності та порушенням горизонтального положення платформи. Також є необхідність витримувати технологічну перерву для видачі зруйнованої гірської породи на поверхню. Задачею корисної моделі є розробка способу занурення великогабаритного об'єкта в підземний простір, при якому досягаються надійність та швидкість занурення об'єкта шляхом забезпечення можливості плавного співвісного занурення об'єкта при стабілізації горизонтального положення платформи з захистом від динамічних навантажень при мінімальних строках спуску. Поставлена задача вирішується тим, що об'єкт, який занурюється, розміщується на платформі, під якою виконують проходку виробок в шарах породного цілика з утворенням між виробками ціликів та з глибиною породного цілика, більшою за проектну відмітку занурення об'єкта. Занурення платформи з розміщеним на ній об'єктом виконується шляхом пошарового руйнування ціликів між виробками. У платформи споруджується запобіжно-напрямний бар'єр, який виступає по її периметру вгору до поверхні ґрунту, що захищає шар ґрунту під об'єктом від ударного та сейсмічного навантаження при утворенні верхньої замкненої щілини (яка примикає від поверхні до бар'єра платформи). При зануренні об'єкта шар ґрунту разом с платформою сприймають на себе динамічні навантаження та гасять їх. Запобіжно-напрямний бар'єр платформи знаходиться в ковзному контакті з обробкою замкнутої щілини та направляє кожний рух осідання об'єкта вниз по вертикалі, зберігаючи його горизонтальне положення, тим самим збільшуючи надійність та швидкість занурення об'єкта. При руйнуванні ізольованих ціликів з них утворюються амортизаційні прошарки, при цьому повністю відсутня необхідність витрачати час на видачу породи на поверхню, тобто виключаються виробничі процеси по випуску, відвантаженню в транспортні засоби, перевантаженню та підйому породи. У зв'язку з тим, що транспортна платформа знаходиться на поверхні запобіжно-амортизаційної товщі, від якої постійно віддаляються вибухові роботи, виключена можливість безпосереднього впливу на неї динамічних навантажень, перекосів та нахилів самої платформи, шару ґрунту під нею та об'єкта, що також підвищує надійність та швидкість занурення останнього. На малюнках зображено: фіг. 1 - загальний вигляд в вертикальному перерізі товщі гірських порід після проходки допоміжних виробок, спорудження транспортної платформи та замкненої щілини; фіг 2 - поздовжній переріз товщі гірських порід після проходки горизонтальних виробок з утворенням ізольованих ціликів в декількох шарах; фіг. 3 - поздовжній переріз товщі гірських порід після першого кроку занурення об'єкта; фіг.4 - переріз по А-А; фіг. 5 - поздовжній переріз товщі гірських порід після декількох кроків занурення об'єкта; фіг. 6 - поздовжній переріз товщі гірських порід після занурення об'єкта на проектну глибину. 1 UA 72612 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фігурах позначено: 1 - об'єкт занурення, 2 - виробки допоміжного призначення, 3 фундамент, 4 - шар ґрунту, 5 - транспортна платформа, 6 - запобіжно-напрямний бар'єр, 7 замкнена щілина, 8 - породний цілик, 9 - вироблений простір, 10 - шари, 11 - горизонтальні виробки, 12 - ізольовані цілики, 13 -запобіжно-амортизаційні товщі, 14 - амортизаційні прошарки, 15 - шпури, 16 - пористо-розпушені поверхні, 17 - закладна суміш. Спосіб реалізується наступним чином. З поверхні в гірських породах на відстані, що забезпечить технологічну надійність ведення гірських та монтажних робіт, від об'єкта 1 проходять виробки допоміжного призначення 2. Під фундаментом 3 об'єкта 1 залишають шар ґрунту 4 товщиною, необхідною для забезпечення захисту об'єкта 1 від динамічних навантажень при виконанні гірських робіт та при зануренні. Під шаром ґрунту 4 та навколо нього з виробок допоміжного призначення 2 та з поверхні шляхом проходки виробок утворюють порожнини (на фігурах не позначено). В них з окремих залізобетонних секцій монтують, з наступною заливкою бетоном, транспортну платформу 5 з запобіжно-напрямним бар'єром 6. У разі необхідності, наприклад, якщо гірські породи в шарі ґрунту 4 нестійкі, їх попередньо, перед утворенням порожнин, зміцнюють ін'єкціями цементних розчинів або заморожуванням. Запобіжно-напрямний бар'єр 6 платформи 5 споруджують по периметру її основи вгору до поверхні ґрунту 4. Транспортна платформа 5 з запобіжно-напрямним бар'єром 6 являє собою суцільну залізобетонну конструкцію, яка захищає шар ґрунту 4 від динамічних навантажень при зануренні об'єкта 1, а також забезпечує спрямоване занурення його в вироблений простір по вертикалі без перекосів. Під транспортною платформою 5 в масиві гірських порід шляхом спорудження замкненої щілини 7 утворюють породний цілик 8. Розміри породного цілика 8 в плані повинні бути більшими за відповідні зовнішні розміри транспортної платформи 5 з запобіжно-напрямним бар'єром 6. Замкнену щілину 7 споруджують на глибину, що перевищує проектну глибину занурення об'єкту 1. При спорудженні замкненої щілини 7, породний цілик 8 відрізається від масиву гірських порід по контуру щілини на глибину, відповідну глибині її спорудження. Відробляючи породний цілик 8 під транспортною платформою 5 утворюють вироблений простір 9, в який занурюють об'єкт 1. Спрямоване занурення об'єкта 1 забезпечується тим, що запобіжно-напрямний бар'єр 6 транспортної платформи 5 знаходиться в ковзному контакті зі стінками виробленого простору 9 та дозволяє зміщуватись платформі 5 та об'єкту 1 тільки вниз по вертикалі (в контурі стінок), зберігаючи горизонтальне положення при їх зануренні. Замкнену щілину 7 можна спорудити відразу на всю проектну глибину або заглиблювати її частково у міру занурення об'єкта 1. Спосіб спорудження щілини 7 вибирають в залежності від фізико-механічних характеристик гірських порід. Наприклад, на ділянках зі стійкими породами її споруджують вертикальними секціями, використовуючи буровибуховий спосіб проходки виробок. При цьому з виробок допоміжного призначення 2 по проектному контуру виробленого простору 9 проходять горизонтальну виробку (на фігурах не позначено), з якої на висоту секції проходять відрізний підняттєвий. Висоту секції визначають виходячи з характеристики бурового та прохідницького обладнання, що використовується, та інших факторів. З крівлі горизонтальних виробок вибурюють шпури або свердловини, а потім почерговим вибуханням їх на відрізній та частковим прибирання породи з торця виробки утворюють замкнену щілину 7, заповнену зруйнованою породою. Через шар цієї зруйнованої породи відбувається пом'якшуючий ковзний контакт запобіжнонапрямного бар'єру 6 платформи 5 зі стінкою виробленого простору 9. На ділянках з менш стійкими породами замкнену щілину 7 можна спорудити тим же способом, але з попереднім ін'єктуванням гірничого масиву цементуючими розчинами або заморожування його з подальшим встановленням кріплення (металевого, бетонного, залізобетонного). В місцях перетину замкненої щілини 7 з гірничими виробками в зруйнованій породі виробки викріплюють. Після спорудження замкненої щілини 7 з виробок допоміжного призначення 2 в породному цілику 8 на рівні основи шарів 10 проходять горизонтальні виробки 11 з утворенням між ними ізольованих ціликів 12. Висота горизонтальних виробок 11 повинна бути менше висоти шарів 10 на висоту запобіжно-амортизаційних товщ 13, що утворюються в верхній частині шарів 10. Висоту шару 10, розміри горизонтальних виробок 11, ізольованих ціликів 12 та запобіжноамортизаційних товщ 13 визначають з умов збереження їх стійкості. При проходці горизонтальних виробок 11 по площі їх поверхні крівлі знизу підсікається породний масив верхніх частин шарів 10, а по площі підошви виробок 11 відрізається зверху поверхня породного масиву шарів 10. Це забезпечує при руйнуванні ізольованих ціликів 12 утворення горизонтально розміщених з паралельними поверхнями запобіжно-амортизаційних товщ 13. Оскільки 2 UA 72612 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ізольовані цілики 12 мають оголену поверхню з усіх боків та розміщуються в шарі 10 на однаковій відстані один від одного (тому що горизонтальні виробки 11 також проходять на однаковій відстані), то при їх руйнуванні створюються умови для утворення на підошві шарів 10 амортизаційних прошарків 14 рівномірної висоти зі зруйнованих гірських порід. Спосіб проходки горизонтальних виробок 11 вибирають в залежності від властивостей гірських порід. Наприклад, на ділянках породного цілика 8 зі стійкими породами використовують буровибуховий спосіб; а на ділянках з менш стійкими породами можливе використання того ж способу, але з попереднім ін'єктуванням порід цементними розчинами або заморожуванням їх з подальшим встановленням в виробках тимчасового кріплення. Можливе використання прохідницьких щитів. Після проходки горизонтальних виробок 11 розпочинають занурення об'єкта 1. Для цього руйнують ізольовані цілики 12 пошарово зверху вниз. При цьому в кожному шарі 10 ізольовані цілики 12 руйнують одночасно. Руйнують їх, наприклад, шляхом розбурювання шпурів 15 безпосередньо з виробок 11 та підриваючи їх. Частина зруйнованої породи силою вибуху переміщується на підошву виробок 11, частина залишається в основі ціликів 12. В результаті, в основі шару 10 зі зруйнованої породи утворюється амортизаційний прошарок 14, самі горизонтальні виробки 11 гасяться, а в верхній частині шару утворюється запобіжноамортизаційна товща 13. Гасіння горизонтальних виробок 11 відбувається одночасно по всій площині шару 10 на однакову висоту. При цьому на зруйновану гірську породу амортизаційного прошарку 14 відбувається осідання запобіжно-амортизаційної товщі 13 та розміщених на ній та вище неї виробок 11, запобіжно-амортизаційних товщ 13, транспортної платформи 5, шару ґрунту 4 та об'єкта 1. Оскільки гасяться горизонтальні виробки 11 по всій площині шару 10 на однакову висоту одночасно, їх осідання відбувається вертикально зі збереженням горизонтального положення. З гасінням горизонтальних виробок 11 в першому від платформи 5 шарі 10, осіданням запобіжно-амортизаційної товщі 13 та розміщеної вище неї платформи 5, шару ґрунту 4, об'єкта 1 з фундаментом 3 відбувається перший крок занурення об'єкта 1. При кожному кроці занурення об'єкта 1 запобіжно-амортизаційна товща 13, з'єднуючись із зруйнованою породою прошарку 14, амортизує його занурення. Цьому сприяє також те, що при проходці горизонтальних виробок 11 та руйнуванні ізольованих ціликів 12 запобіжноамортизаційні товщі 13 зверху та знизу піддаються частковому руйнуванню та зминанню. В результаті на них зверху та знизу утворюються пористо-розпушені поверхні 16, які пом'якшують осідання об'єкта 1. Підошви та крівлі горизонтальних виробок 11 є частинами верхніх та нижніх поверхонь запобіжно-амортизаційних товщ 13. Поверхні крівель та підошов виробок 11 паралельні, тому при руйнуванні ізольованих ціликів 12, товщі 13 приймають форму горизонтальних плит. Під час чергового кроку занурення об'єкта 1, вони осідають на амортизаційний прошарок 14 та запобігають його деформації та перекосу. Запобіжно-амортизаційні товщі 13 та розміщені між ними амортизаційні прошарки 14 в цілому являють собою амортизаційну пошарову систему, поміщену в контури виробленого простору 9. Формування цієї системи відбувається шляхом нарощування її знизу кожним наступним амортизаційним прошарком 14 при кожному черговому руйнуванні ізольованих ціликів 12. Нарощування (збільшення системи по висоті) сприяє пом'якшенню занурення об'єкта 1. При черговому руйнуванні ізольованих ціликів 12 вибухові роботи виконують кожного разу на більш віддаленій відстані (на висоту запобіжно-амортизаційної товщі 13 та амортизаційного прошарку 14) від об'єкта 1, що зменшує сейсмічний вплив на нього. Крім того, при збільшенні висоти пошарової системи питома вага об'єкта 1, що припадає на її об'єм (при черговому руйнуванні ізольованих ціликів 12) зменшується, що підвищує ступіть пом'якшення осідання всієї системи в цілому. Оскільки амортизаційні прошарки 14 та запобіжно-амортизаційні товщі 13 розміщені в пошаровій системі горизонтально, а контури виробленого простору 9 обмежують їх зміщення вбік, спрямовуючи їх переміщення вниз по вертикалі, то поверхня запобіжно-амортизаційної товщі 13 під транспортною платформою 5 залишається постійно горизонтальною. Це сприяє стабілізації горизонтального положення останньої при кожному черговому кроці занурення об'єкта 1. Кожний крок занурення супроводжується гасінням горизонтальних виробок 11 з розміщенням в них породи зруйнованих ціликів 12 та утворенням амортизаційного прошарку 14. Глибина кроку занурення буде дорівнювати висоті горизонтальної виробки 11, зменшеній на висоту амортизаційного прошарку 14, тобто 3 UA 72612 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 hшп=hв-hп, м де hшп - глибина кроку занурення об'єкта 1, м; hв - висота горизонтальної виробки 11, м; hп - висота амортизаційного прошарку 14, м. Для занурення об'єкта 1 на проектну глибину виконують кількість кроків, виходячи з таких розрахунків: nшп=Н/hшп, де nшп - кількість кроків занурення; Н - проектна глибина занурення об'єкта 1, м; де hшп - глибина кроку занурення об'єкта 1, м. Кожний крок занурення технологічно виконується лише в одному шарі 10, тому кількість шарів nс в породному цілику 8 буде дорівнювати кількості кроків занурення nс=nшп. Тоді глибина породного цілика 8 Нпц буде такою: Нпц=nс*hс, м де Нпц - глибина породного цілика 8, м; nс - кількість шарів в породному цілику 8; hc - висота шару 10, м. Частота виконання кроків занурення визначається інтервалами часу між пошаровим руйнуванням ізольованих ціликів 12. Величина інтервалів часу між черговими кроками занурення залежать від ступеня виконання об'ємів робіт по проходці горизонтальних виробок 11 в шарах 10. При виконанні кожного об'єму вказаних робіт в кожному наступному шарі 10 інтервал часу між черговими кроками занурення дорівнює сумарній величині таких процесів: крок занурення, провітрювання виробок допоміжного призначення 2 та горизонтальних 11, контроль за станом об'єкта 1 після кроку занурення, виконання підготовчих робіт для руйнування ізольованих ціликів 12, сповіщення про майбутнє руйнування ізольованих ціликів 12 та занурення об'єкта 1 та на укриття або виведення людей з небезпечних зон. При неповному виконанні робіт в нижніх шарах 10 по проходці виробок 11 довжина інтервалів часу між кроками занурення збільшується на час, необхідний для завершення робіт. При цьому загальна швидкість занурення об'єкта 1 зменшується. Тому швидкістю занурення об'єкта 1 керують шляхом управління виконання робіт по проходці горизонтальних виробок 11 в наступних шарах 10. Після кожного кроку занурення об'єкта 1 виконують провітрювання виробок 2 та 11 за допомогою вентиляторів місцевого провітрювання або природної тяги. Контролюють стан об'єкта 1 як під час, так і після кроку занурення, візуально або з допомогою оптичної або вимірювальної апаратури через вироблений простір 9 та виробки допоміжного призначення 2. Підготовчі роботи по руйнуванню ізольованих ціликів 12 включають в себе огляд горизонтальних виробок 11, заряджання вибухових речовин в раніше пробурені шпури 15 та монтажі вибухової мережі. Одночасно з зануренням об'єкта 1 або після його занурення на проектну глибину виконують заповнення закладною сумішшю 17 виробленого простору 9 над об'єктом 1, подаючи її зверху або через виробки допоміжного призначення 2. Якщо об'єкт 1 буде експлуатуватися в підземних умовах, то над ним на поверхні споруджують запобіжну платформу, коли при зануренні його верхня частина буде на рівні поверхні землі (на фігурах не показано). При цьому, зверху запобіжної платформи вкладають закладну суміш 17, а виробки допоміжного призначення 2 залишають або зберігають в них проходи для доступу до об'єкта 1. Якщо об'єкт 1 належить поховати, то вироблений простір 9 під час занурення або після його завершення заповнюють закладною сумішшю, що твердне, а виробки допоміжного призначення 2 гасять. Використання такого способу занурення великогабаритного об'єкта дозволить захистити об'єкт при зануренні та виконанні допоміжних робіт, забезпечити занурення його зі збереженням горизонтального положення співвісно-вертикальної осі з пом'якшуючим ефектом, суттєво зменшити строки та витрати на занурення у порівнянні з відомими способами. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Спосіб занурення великогабаритного об'єкта в підземний простір, який включає в себе спорудження транспортної платформи, проходку під нею виробок в шарах породного цілика з утворенням між виробками ціликів з глибиною породного цілика, більшою за проектну відмітку занурення об'єкта, та занурення платформи з об'єктом шляхом пошарового руйнування ціликів між виробками, який відрізняється тим, що спорудження транспортної платформи, яка має 4 UA 72612 U 5 запобіжно-напрямний бар'єр по периметру вгору до поверхні ґрунту, виконують після спорудження фундаменту під об'єктом з залишеним запобіжним шаром ґрунту, потім під платформою в породному цілику проходять пошарово горизонтальні виробки з висотою, меншою заданої висоти шарів з утворенням між ними ізольованих ціликів, при пошаровому руйнуванні яких зверху вниз відбувається утворення в верхній частині кожного шару по всій його площині горизонтальної запобіжно-амортизаційної товщі з породного цілика, а в основі шару амортизаційного прошарку зі зруйнованої породи, при цьому, з них формують амортизаційну пошарову систему, шляхом нарощування її знизу кожною наступною парою товща-прошарок. 5 UA 72612 U 6 UA 72612 U 7 UA 72612 U 8 UA 72612 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9