Спосіб зміцнення нестійких порід над тунелем

Винахід належить до галузі тунельної справи і спрямований на зміцнення нестійких обводнених масивів над діючими транспортними тунелями. Відомі способи використання матеріалів проникаючого діяння системи кальматрон для ремонту бетону обділки тунелів, зб удованих в слабких обводнених породах [1]. Але практичне застосування матеріалів системи кальматрон стримується їх високою вартістю і дефіцитністю. Найбільш близьким до передбачуваного винаходу є спосіб використання модіфіцированих ін'єкційних сумішей на основі цементу (прототип) [1], для забезпечення зміцнення бетону обділки тунелю. Модіфіцирована ін'єкційна суміш має слідуючий склад в масових %: портландцемент ПЦ-400 пісок молотий суперпластіфікатор С-3 мікро кремнезем вода 50 18 1 10 решта Недоліки цього способу полягають у великому утриманні цементу, піску і мікрокремнезему в складі модіфіфіцированої суміші, що обумовлює тр удомісткість приготування та ін'єкції цієї суміші в бетон обділки, значну вартість таких робот та недовговічність її діяння з-за розтріскування і видужування модіфіцированої цементної суміші з бетону обділки потоками підземних вод. В основу винаходу поставлене завдання поліпшення способів стабілізації слабких обводнених гірничих масивів над діючими транспортними тунелями шляхом зміщення нестійких пород в їх склепінні бентонітоцементним складом через довгі горизонтальні ін'єкційні свердловини. Запропонований спосіб зміцнення нестійких пород над тунелям здійснюють таким чином. Спочатку на ділянках над початковим та кінцевим порталами тунелю розміщують бурові станки і бурять з обох сторін назустріч друг др угу по осі тунелю з одбором керна довгі горизонтальні розвідочні свердловини до їх пересічення, фіг.1. Розвідочні і наступні ін'єкційні свердловини бурять вище тунелю на відстані від його склепіння рівної величині радіусу поширення бентонітоцементного складу з окремої свердловини. Довжина розвідочних і ін'єкційних горизонтальних свердловин залежить від довжині тунелю, і як правило складає 100-200м. Свердловини бурять з зенітним кутом 5-10°. Після проведення гідродинамічних досліджень в розвідочних свердловинах і фізико-механічних досліджень відібраного керну уточнюють фільтраційні властивості і міцністні параметри нестійких пород. За отриманими даними розраховують тиск помпування бентонітоцементного складу в горизонтальні ін'єкційні свердловини з рівняння (1) [2] [2Pmt ] * (R - rг ) + P Py = (1) к d + S (t1 ) де Pу - тиск помпування складу на уст’ї ін'єкційної свердловини, МПа; [Pmt ] - допустима міцність бентонітоцементного складу, МПа; R - радіус ізолюючої завіси, створюємої навколо тунелю, м; rг - радіус тунелю, описуючий його попереднє січення, м; d - середня величина розкриття водоносних тріщин, м; S(t1) - усадка нестійких пород при їх зміцненні, м; Pk - гідростатичний тиск підземних вод, МПа. Радіус поширення бентонітоцементного складу з окремої свердловини розраховують з рівняння (2) [3] a + d p * g * Pk + (H - Pk )pp * g * (2) R= + rг 2[Pmt ] де а - коефіцієнт запасу міцності ізолюючої завіси; р - щільність води, кг/м 3; g - прискорення вільного падіння, м/с2; Н - глибина прохожки тунелю від земної поверхні, м; рр - щільність бентонітоцементного складу, кг/м 3. По завершенні досліджень розвідувальні свердловини використовують як ін'єкційні. Після закінчення помпування проектного обсягу бентонітоцементного складу в розвідувальні свердловини починають бурити з обох порталів тунелю веєром з розрахованої кількості довгих горизонтальних ін'єкційних свердловин, через які в такому же порядку помпують задані обсяги бентонітоцементного складу з розрахованим тиском. У випадку зміцнення нестійких обводнених пород над криволінійним тунелем, горизонтальні ін'єкційні свердловини також бурять веєром з обох порталів тунелю назустріч один другому, але під різними кутами в плані, як показано на фіг.2. Засіб, що пропонується відрізняється від прототипу тим, що з метою поліпшення способів стабілізації слабких гірничих масивів над діючими транспортними тунелями пропонується зміцнювати нестійкі обводнені породи в склепінні тунелів через два веєри довгих горизонтальних свердловин, пробурених понад тунелем назустріч один другому зі сторони обох порталів, шляхом помпування через ці свердловини проектного обсягу бентонітоцементного складу. 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 способу, що заявляється, відповідність критерію "істотні відмітки". Джерела інформації: 1. Годен Є.Г., Нарбут P.M. Строительство в водной среде: Справочник - 2-е изд. - Л.: Стройиздат, Ленингр. [ ] отд-е, 1989. 2. Патент 58930А від 19.08.2003. Спосіб водоізоляції та зміцнення обводнених тектонічних порушень при спорудженні гірничих виробіток. Спичак Ю.М. 3. Патент 58391А від 19.07.2003. Спосіб спорудження глибинного підземного сховища для захоронения високорадіоактивних відходів. Спичак Ю.М.