Спосіб кріплення вивального простору

Винахід відноситься до гірничої справи і може бути використаний для кріплення вивального простору, що має вихід на поверхню у вигляді котловану, утвореного після руйнування кріплення в усті стовбура шахти. Є відомий спосіб кріплення вивального простору, утвореного в очисних вибоях за козирком кріплення перед лінією очисного вибою, що включає установку коробчатого перекриття під вивалом, укладення в перекриття еластичних оболонок, нагнітання в оболонки стиснутого повітря до повного притиснення оболонок до контуру простору і, у міру просування вибою до розміщення оболонок над завальним рядом кріплення, витягнення розвантажених оболонок у привибійний простір [патент Російської Федерації №2209983, МПК Ε21D23/00,2003p.]. Однак відомий спосіб неможливо застосувати для кріплення вивального простору, утвореного після руйнування кріплення в усті вертикального стовбура шахти, що має вихід на поверхню у вигляді котловану, тому що такі вивальні простори мають дуже великі об'єми, а технологія кріплення не припускає розміщення вивального простору за межами робочої зони. Установка перекриття дуже утруднена. Є відомий спосіб кріплення вивального простору, утвореного при проведенні гірничих виробок за кріпленням перед вибоєм, що включає введення в простір еластичної оболонки й укладення її на елементи кріплення. Потім в оболонку нагнітають стиснене повітря. Еластична оболонка збільшується в об'ємі й стінки її щільно притискаються до контуру простору. При видаленні вибою на безпечну відстань від вивалу в простір нагнітають матеріал, що тужавіє, через штуцер. При цьому тиск стиснутого повітря в оболонці зростає, і відкривається регульований клапан. В міру заповнення простору матеріалом, що тужавіє, об'єм еластичної оболонки зменшується. Нагнітання матеріалу, що тужавіє, припиняють при зазорі 200мм між затяжками й матеріалом, що тужавіє, після тужавіння якого оболонку витягають [заявка Російської Федерації №94007855, МПК Ε21D21/00, 1995р.]. Однак відомий спосіб недоцільно застосовувати в устях вертикальних стовбурів шахт для кріплення вивального простору, що має вихід на поверхню, тому що такі вивальні простори, як правило утворюють на поверхні котловани, що мають дуже великі об'єми. Установка перекриття дуже утруднена при великих руйнуваннях кріплення. Застосування відомого способу для кріплення вивального простору в устях вертикальних стовбурів шахт потребує великих матеріальних витрат і не забезпечить необхідної безпеки робіт. Задачею винаходу є удосконалення відомого способу кріплення вивального простору в устях вертикальних стовбурів шахт шляхом підбору таких операцій, пристроїв і матеріалів, які б забезпечили зниження матеріальних витрат і підвищення безпеки. Поставлена задача вирішується таким чином. У відомому способі, що включає установку на елементи кріплення перекриття місця руйнування кріплення у вивальному просторі у вигляді котловану і наступне заповнення його матеріалом, що тужавіє, відповідно до винаходу, на елементи кріплення у вивальному просторі в місці руйнування кріплення встановлюють перекриття у вигляді стінки, складеної з об'ємних каркасних металоконструкцій, а заповнення вивального простору на висоту місця руйнування кріплення здійснюють шарами, чергуючи заповнення матеріалом, що тужавіє, із засипанням сипучими матеріалами, наприклад будівельними відходами і/або відвальними породами, якими потім засипають повністю котлован на всю глибину вище місця руйнування кріплення, після чого в заповнений вивальний простір нагнітають глиноцементний або цементний розчин. Переважно, установку об'ємних каркасних металоконструкцій у вивальному просторі здійснюють за допомогою піднімального крана з поверхні. Переважно, об'єм матеріалу, що тужавіє, для заповнення вивального простору на висоту місця руйнування кріплення складає 15-25% від об'єму сипучого матеріалу. Задача вирішується також тим, що заповнення вивального простору матеріалом, що тужавіє, здійснюють за допомогою лотка, установленого на денній поверхні, який у процесі заповнення переміщають по верхньому краю вивального простору. Крім того, висота об'ємної каркасної металоконструкції дорівнює чи небагато перевищує вертикальний розмір місця руйнування кріплення. Більш докладно сутність винаходу пояснюється кресленням, на Фіг.1 якого зображений поздовжній розріз вивального простору в усті вертикального стовбура шахти в період установки перекриття в місці руйнування кріплення, на Фіг.2 - вид по А на Фіг.1, на Фіг.3 - процес заповнення вивального простору матеріалом, що тужавіє, і сипучим матеріалом. На місці 1 руйнування (у прорізі) кріплення 2 стовбура 3 встановлене у вивальному просторі 4 перекриття 5 у вигляді стінки, складеної за допомогою піднімального крана 6 з об'ємних каркасних металоконструкцій 7. Лоток 8, установлений на денній поверхні на верхньому краю 9 вивального простору 4 для заповнення його шарами 10 і 11 із матеріалу, що тужавіє, і сипучого матеріалу, відповідно. Спосіб здійснюється таким чином. Виміривши розміри місця 1 руйнування (прорізу) кріплення 2 виготовляють об'ємні каркасні металоконструкції 7 із висотою, небагато перевищуючою, вертикальний розмір місця 1 (прорізу) руйнування кріплення 2. Потім на місці 1 руйнування кріплення 2 установлюють перекриття 5, складене у вигляді стінки з об'ємних каркасних металоконструкцій 7 за допомогою піднімального крана 6. Після установки перекриття 5 здійснюють заповнення вивального простору 4. Заповнення здійснюють шарами 10 і 11, чергуючи заповнення його матеріалом, що тужавіє, із засипанням сипучими матеріалами, наприклад, будівельними відходами і/або відвальними породами на висоту місця руйнування кріплення. При цьому об'єм матеріалу, що тужавіє, складає 15-25% від об'єму сипучого матеріалу. Як матеріал, що тужавіє, використовують бетон. Котлован вище місця руйнування заповнювався тільки сипучими матеріалами. Після повного заповнення вивального простору в нього нагнітають глино-цементний або цементний розчин для виключення ймовірності обвалення кріплення 2 нижче місця 1 руйнування. Приклад. У стовбурі №5 шахти ім. Ізотова глибиною 1252м 15.08.2001 року відбулося руйнування кріплення на позначці 16-19м від поверхні (із північної сторони). Потім відбулося обвалення наносів у стовбур з утворенням котловану довжиною 17м, шириною 10м і глибиною 19м. На північній стороні котловану утворився нависаючий масив до 2-3м шириною і до 10м довжиною. При цьому зруйновані пішли в стовбур фундамент, північна стіна й дах надшахтної споруди. Наступні обвалення наносів привели до збільшення об'єму котловану (його довжина 22м, ширина 20,5м і глибина 30,2м). Огляд показав, що зруйнувалося і вивалилося кріплення стовбура 8м по висоті 6м по ширині. Стан кріплення шейки стовбура, що вище місця руйнування (прорізу), задовільний. Запобігти аварії необхідно було ще і тому, що зумпфовий водовідлив шахти ім. Ізотова був груповим водовідливом прилеглих шахт. Для ліквідації аварії й запобігання поринанню в стовбур інших поверхневих споруджень і наносів було вирішено спорудити в місці руйнування кріплення перекриття з об'ємних металоконструкцій (блоків), потім заповнити вивальний простір матеріалом, що тужавіє, і сипучим матеріалом. Для цих цілей за допомогою автокрана вантажопідйомністю 75т місце руйнування (проріз) перекрили двома 3-х поверховими клітями ЗКШЗ, розмірами 3,6x1,6x9,45м, вагою 16т, розрізаними уздовж. Однак зафіксувати їх не вдалося, тому що промоклий грунт, що обрушився, потягнув кліті в стовбур. З наступним етапом перекриття місця руйнування вугільним бункером вагою 12т відбулося аналогічне явище, бункер теж упав в стовбур. Потім було вирішено виготовити об'ємні каркасні металоконструкції з висотою, небагато перевищуючою вертикальний розмір місця руйнування кріплення і спорудити з них стінку в місці руйнування кріплення, що і було зроблено. Проріз у кріпленні був перекритий. Незважаючи на вжиті заходи відбулося обвалення, примикаючого до укісного копра, монолітного залізобетонного будинку сортування "ЦЗФ" Микитівська і падіння його в котлован, що призупинило подальше обвалення. Висота упалого будинку 20м. Наступним найважливішим етапом ліквідації такої об'ємної аварії було заповнення вивального простору на висоту місця руйнування кріплення. Заповнення здійснювали шарами, чергуючи заповнення матеріалом, що тужавіє, із засипанням сипучими матеріалами, наприклад, будівельними відходами і/або відвальними породами. Для цього на краю котловану змонтували лоток подачі бетону, який у міру необхідності переставлявся. Котлован вище місця руйнування заповнювався тільки сипучими матеріалами. Для заповнення вивального простору до 10.01.2001р. було завезено 216м3 бетону і 4890м3 будівельного бою і породи. На засипання пішло 3тис. м3 завезених матеріалів. В цілому у стовбур пішло породи і будівельних конструкцій близько 8тис. м3. Ліквідація аварії тривала 10 місяців, витрати склали близько 900тис. грн. Після заповнення вивального простору провели тампонажні роботи глино-цементним і цементним розчином заповненої порожнини.