Спосіб спорудження вертикального вентиляційного стовбура тунелю методом “raise-boring”

1 Спосіб спорудження вертикального вентиляційного стовбура тунелю методом "raise-boring", який відрізняється тим, що тампонаж проникнених тріщинуватих порід навколо вентиляційного стовбура тунелю виконують лише через одну вертикальну пілот-свердловину, пробурену через центр стовбура на повну його глибину, до початку спорудження стовбура методом "raise-boring" 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що для попереднього тампонажу тріщинуватих проникних порід навколо споруджуваного стовбура через вертикальну пілот-свердловину помпують бентонітоцементний склад, що включає в мас % глина бентонітова 4-5 цемент 30-35 силікат натрію 1-1,5 вода решта 3 Спосіб за пп 1,2, який відрізняється тим, що проектний радіус бентонітоцементної завіси, формованої навколо стовбура через вертикальну пілот-свердловину, розраховують з рівняння P*d г= 2t 0 - ( p - p B ) g * d * c o s a * c o s f Де г - радіус бентонітоцементної завіси, формованої через пілот-свердловину навколо вертикального стовбура, м Р - тиск помпування бентонітоцементного складу в проникні породи, МПа d - середня величина розкриття водоносних тріщин, м to динамічне напруження зсуву бентонітоцементного складу, Па р - ЩІЛЬНІСТЬ бентоніто цементного складу, кг/м3 р в - ЩІЛЬНІСТЬ води, кг/м3 g - прискорення вільного падіння, м/с2 р - кут падіння водоносних тріщин f - кут між основною та підпорядкованою системою тріщин 00 Винахід належить до галузі гірничої справи і спрямований на поліпшення геологічних умов спорудження глибоких вертикальних вентиляційних стовбурів тунелів методом "raise-boring" Відомий спосіб спорудження вертикальних вентиляційних стовбурів тунелів методом "raise-boring" (прототип), [1] Цей спосіб передбачає попереднє буріння з поверхні землі через центр майбутнього стовбура абсолютно вертикальної пілот - свердловини діаметром від 311 мм до 394 мм на повну глибину стовбура до перетинання нею покрівлі нижчепройденого тунелю Далі через пілот - свердловину з тунелю бурять вертикальну свердловину проектним діаметром від 2 м до 4 м у напрямку знизу догори за допомогою розташованого на поверхні землі бурового станка, яким до того бурили пілот - свердловину Після закінчення буріння вертикальної повсталої свердловини більшого діаметру далі вентиляційний стовбур про ходять звичайним методом на проектну глибину діаметром від 7 м до 9 м транспортуванням відбитої породи через повсталу вертикальну свердловину в нижчепройдений тунель Недоліки цього засобу полягають в неможливості буріння свердловини більшого діаметру через попередньо не затампоновані тріщинуваті проникненні породи у зв'язку зі швидким поглинанням цими породами бурової промивної рідини, у важкості буріння глибокої абсолютно вертикальної свердловини більшого діаметру через попередньо незміцненні проникненні породи, в необхідності буріння з поверхні землі тампонажних свердловин навколо стовбура, споруджуємого методом "raise-boring", для впровадження попередньої водоізоляцм та зміцнення проникнених порід, що збільшує строк та ціну спорудження стовбура методом "raise-boring" о> о> ю 59998 Промислові дослідження, проведені СТОВ АПЛЮС ЛТД в 2002 році в Тайвані при попередній водоізоляцм та зміцненні тріщинуватих проникнених порід навколо вертикальних вентиляційних стовбурів автодорожнього Пін Лін Тунелю, споруджуємих методом "raise-boring" [2] виявили, що помпування проектного обсягу бентоніто цементного складу в тріщинуваті проникненні породи через пілот - свердловину із заданим тиском, для формування ВОДОІЗОЛЯЦІЙНОІ завіси з розчіпним радіусом навколо стовбура, забезпечує поліпшення геологічних умов спорудження цього стовбура Це затверджено результатами швидкої та безпечної прохідки методом "raise-boring" вертикального вентиляційного стовбура № 1 в інтервалі 390 м - 508 м та вертикального повітропадаючого стовбура № 1 в інтервалі 400 м - 488 м автодорожнього Пін ЛІН Тунелю в Тайвані [2] Проведені дослідження виявили надвантажність примшення для попередньої водоізоляцм та зміцнення тріщинуватих проникнених порід навколо вертикальних стовбурів "Складу зміцнювального" за заявкою на патент 2002043208 від 18 05 02 [3], включаючого в мас % глина бентонітова 4-5 цемент 30-35 силікат натрію 1-1,5 вода інше Твердіючий бентонітоцементний склад характеризується повною непроникністю, високою СТІЙКІСТЮ до вимивання з тріщин і СТІЙКІСТЮ ДО суфозійного видужування його компонентів При деформації гірничих порід затверджений бентонітоцементний склад не втрачає суцільності і на протязі всього періоду існування залишається в'язкопластичним В основу винаходу поставлене завдання поліпшення геологічних умов спорудження глибоких вертикальних вентиляційних стовбурів тунелів методом "raise-boring" Запропонований спосіб спорудження вертикального вентиляційного стовбура тунелю методом "raise-boring" здійснюють таким чином 3 земної поверхні бурять вертикальну пілот - свердловину через центр майбутнього стовбура до перетинання нею проникнених горизонтів, поглинання бурової рідини в якій досягає 40-50% Потім в цій свердловині проводять гідродинамічні дослідження перебурених проникнених горизонтів, та інклінометрію По даним гідродинамічних досліджень визначають фільтраційні властивості і параметри тріщинуватості порід, на основі яких розраховують радіус формування бентонітоцементної завіси навколо пілот - свердловини та майбутнього стовбура, потрібний обсяг, тиск і витрати помпування бентоніто цементного складу в проникненні горизонти Радіус формування бентонітоцементної завіси в проникнених породах навколо вентиляційного стовбура тунелю розраховують з рівняння (1), И] г= P*d — (1) 2t0 - ( p - p B ) g * d * c o s a * c o s f Комп'ютерна верстка В Рябиця г - радіус бентонітоцементної завіси, формуємої через пілот - свердловину навколо вертикального стовбура, м Р - тиск помпування бентоніто цементного складу в проникненні породи, МПа d - середня величина розкриття водоносних тріщин, м to - динамічне напруження зсуву бентонітоцементного складу, Па р - ЩІЛЬНІСТЬ бентоніто цементного складу, кг/м Рв - ЩІЛЬНІСТЬ води, кг/м3 g - прискорення вільного падіння, м/с2 a - кут падіння водоносних тріщин f - кут між основною та підпорядкованою системою тріщин Далі через пакер, встановлений в покрівлі проникного горизонту, помпують в нього проектний обсяг бентоніто цементного складу під заданим тиском до досягнення розрахованого радіусу завіси навколо пілот - свердловини та майбутнього стовбура Потім ПІЛОТ - свердловину бурять глибше через слідуючи проникненні горизонти Коли поглинання бурової рідини досягне 40-50% в них помпують бентонітоцементний склад у вище описаній ПОСЛІДОВНОСТІ Після буріння пілот - свердловини до покрівлі тунелю цю свердловину поширюють до заданого діаметру знизу догори до земної поверхні і потім проходять вертикальний вентиляційний стовбур звичайним методом по породам, попередньо затампонованим через пілот - свердловину Засіб, що пропонується, відрізняється від прототипу тим, що з метою поліпшення геологічних умов спорудження глибоких вертикальних вентиляційних стовбурів тунелю методом "raise-boring", пропонується виконувати попередню ВОДОІЗОЛЯЦІЮ та зміцнення проникнених тріщинуватих порід навколо цих стовбурів твердіючим бентоніто цементним складом через пілот - свердловину, пробурену по центру стовбура до початку його спорудження методом "raise-boring" Порівняння нового способу, що заявляється, з прототипом дозволило встановити ВІДПОВІДНІСТЬ його критерію "новизна" При вивченні інших відомих способів у даній галузі ознаки, що відрізняють винахід, який заявляється, від прототипу, не були виявлені, і тому вони забезпечують новому ізолюючому складу, що заявляється, ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "ІСТОТНІ ВІДМІНИ" ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1 WIRTH Boring Machine, Essen, 1991 2 Звіт "Попереднє створення глиноцементних бар'єрів навколо вертикальних стовбурів і підземних виробіток автодорожнього Пін Лін тунелю в Тайвані" СТОВ А-ПЛЮС ЛТД, Антрацит, 2002 3 Заявка № 2002043208 від 18 05 02 Склад зміцнювальний Ю М Спичак 4 Спичак Ю М Нова методика розрахунку процесу зміцнення тампонування обводнених тектонічних порушень при веденні прохідницьких та очисних робіт Шахтне будівництво, 1988, № 10, с 18-20 Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна