Возведение кейлькранцев. 
Проект строительства скипового ствола в сложных, горно-геологических условиях Усольского калийного комбината г. Березники

Для предотвращения проникновения воды по затюбинговому пространству в соленосные геологические структуры, на глубине 304,450 м (А.О.-130,450 м) предусматривается возведение специального водопреграждающего устройства — кейлькранца (рисунок 8.2.4.1), а также полимерного кольца (рисунок 8.2.4.2) на глубине 295,220 м (А.О. — 121,220 м), выполняемого в плотных водонепроницаемых породах ниже зоны замораживания.

При этом проходка ствола в зоне установки этих устройств (5 м выше и 5 м ниже его установки), осуществляется посредством механического разрушения породы (отбойный молоток, гидромолот и др.) по всему контуру не менее чем на 2,0 м. Центральная часть забоя разрабатывается взрывным способом (на рыхление).

Предусмотрены два типа водопреграждающего устройства:

• — традиционный кейлькранц в виде клинового замка с деревянной расклинкой выполненной в зазоре между наружной частью кольца специальных опорных тюбингов и окружающей породной стенкой. Недостатками этого типа гидроизоляционного устройства являются большой срок его строительства и трудоёмкость возведения, необходимость изготовления специальных тюбингов, наличие пикотажного шва, а также невозможность проведения каких-либо ремонтов.
• — полимерное уплотнительное кольцо, между тюбинговой колонной и монолитной водонепроницаемой породой, выполненное в разрыве бетонного заполнения затюбингового пространства. Такой тип водопреграждающего устройства свободен от перечисленных выше недостатков, однако, опыт сооружения и эксплуатации, подобных водопреграждающих устройств пока ещё очень невелик.

Возведение полимерного водопреграждающего устройства производится в следующем порядке.

После опускания монтажного кольца и монтажа на нём инвентарного перекрытия тщательно зачищается бетон предыдущей заходки и породный контур по периметру контакта бетон-порода закрепляется кольцевой иньекционный шланг-коллектор Masterflex с клапанами невозвратного действия. К этому коллектору присоединяются полиэтиленовые трубки соответствующей длины в количестве соответствующем числу тюбингов в кольце. При монтаже следующего тюбингового кольца концы указанных трубок выводятся в ствол через тампонажные отверстия. После стыковки собранного тюбингового кольца с колонной производится заливка бетона до уровня тампонажных пробок. Трубки обрезаются, на них устанавливаются заглушки, а тампонажные отверстия закрываются специальными пробками.

Затем через заливочные отверстия предыдущие тюбингового кольца в образовавшуюся полость подаётся двухкомпонентная полиуретановая смесь, которая увеличивается в объёме, образуя водонепроницаемое препятствие. При этом оптимальное увеличение объёма этой смеси составляет 2−3 раза при максимально-возможном увеличении объёма в 10−15 раз.

В случае нарушения в процессе строительства или эксплуатации ствола герметичности этого устройства, через тампонажные отверстия по упомянутым выше трубкам нагнетаются акриловые гели, которые полимеризуясь при контакте с водой увеличиваются в объёме на 10−15%.

Указанные технологии гидроизоляции крепи горных выработок широко используются в строительстве подземных сооружений. Подбор состава гидроизолирующих смесей и разработку технологии процесса герметизации крепи целесообразно поручить фирме «BASF The Chemical Compani» производящей подобные работы при сооружении объектов Олимпстроя в г. Сочи и на проходке стволов рудника «Гремяченский» в Волгоградской области.

Конструкция гидроизоляционных водопреграждающих, устройств в шахтном стволе и технология их возведения должны быть разработаны в рабочей документации на проходку ствола Отметки полимерного кольца и кейлькранца уточняются по данным геологической службы при проходке ствола.

Гидроизоляционное полимерное кольцо Остаточный приток в пройденный ствол калийной или соляной шахты, а также на месторождениях, где существует опасность размыва нижерасположенных пластов соли, не должен превышать 0,15 м7ч, при этом не должно быть фильтрации воды через крепь ствола ниже кейлькранца.

Буровзрывные работы При проходке ствола будут пересечены породы, имеющие коэффициенты крепости f по шкале профессора Протодьяконова М. М. до 6 (песчаники), поэтому проходку ствола и сопряжений следует производить с применением буровзрывных работ.

Бурение шпуров в забое ствола выполняется ручными перфораторами типа ПП-63С, ПП-63 В.

Согласно СНиП 3.02.03−84 «Подземные горные выработки» п. 2.2, количество бурильных машин следует принимать в забоях вертикальных стволов из расчета один перфоратор не менее чем на 4 м~ площади забоя. Диаметр шпуров — 43 мм. При бурении по известнякам, аргиллитам, алевролитам, песчаникам применять буровые коронки долотчатой формы.

Порядок работы при бурении шпуров по замороженным породам следующий:

Бурение шпуров в забое выработки производить в соответствии с утвержденным в установленном порядке паспортом буровзрывных работ (БВР), с которым бурильщик (проходчик) должен быть ознакомлен под роспись.

Убедившись в безопасном состоянии рабочего места, бурильщик (проходчик) должен установить перфоратор в забое.

Наполнить автомасленку маслом марки индустриальное И-30 или И-45 (ГОСТ 1707−51), расход которого в смену составляет 350 г.

Продуть воздуховод и, прежде чем присоединить его к перфоратору, залить небольшое количество (10−20 г) масла в воздушный рукав для начальной смазки перфоратора.

Вставить в перфоратор бур и установить перфоратор в требуемое положение, обратив внимание при этом на прямолинейность бура, состояние хвостовика и буровой коронки. Твердость хвостовика штанги должна быть HRC 48…52. Не допускается применение бура, имеющего на хвостовике смещение по оси отверстия для водяной трубки, во избежание ее срезания. Бурение без буродержателя не допускается. Забуривание производить при малом усилии подачи притуплённой коронкой на глубину 30−40 мм.

После того, как коронка врезалась в породу, необходимо плавно увеличить усилие подачи.

Следует помнить, что максимальную производительность при минимальной вибрации можно достичь лишь при достаточном усилии подачи порядка 100 кг, которое обеспечивается правильной установкой перфоратора. Не допускается бурение без виброгасящего устройства. Максимальная производительность достигается при давлении воздуха 5 кгс/см", не более. Перед началом и во время бурения следить за соединениями воздушных и водяных коммуникаций, которые должны быть надежны и герметичны, так как срыв их может вызвать травмирование.

Для бурения однородных, крепких и средних крепостей пород рекомендуются долотчатые коронки, а для бурения мягких, неоднородных и трещиноватых пород крестообразные коронки.

Для обеспечения оптимального режима бурения надо непрерывно следить за ходом работы и производить регулировку усилия подачи. Образующийся при бурении шлам следует периодически убирать продувкой, переводя рукоятку назад до отказа. Во время бурения необходимо обращать внимание на то, чтобы ось перфоратора совпадала с осью шпура, в противном случае может произойти заклинивание бура или его поломка.

По окончании бурения следует удалить шлам из шпура продувкой и извлечь штангу при работе перфоратора в режиме «забуривания».

После окончания бурения забоя следует сначала перекрыть подачу воздуха, отсоединить шланги. Отверстия в буксе, выхлопное окно в глушителе, воздушном патрубке следует закрыть пробками, а затем перфоратор, водяные и воздушные рукава с автомасленкой уложить в специальный буровой контейнер и выдать из забоя на поверхность.

Возможные неисправности перфоратора, возникшие в процессе работы в забое, устраняются непосредственно бурильщиком (проходчиком) на рабочем месте, за исключением случаев, когда устранение неисправностей требует разборки перфоратора. В этом случае перфоратор меняется на резервный, а неисправный сдается в мастерскую или перфораторную для ремонта.

Ремонт бурового оборудования производить согласно проекту производства (организации) работ с соблюдением требований карт безопасности.

Перед заряжанием забоя шпуры очищаются от буровой мелочи и грязи продувкой их сжатым воздухом с помощью металлической трубки, вводимой в шпур, при этом категорически запрещается находиться напротив устья шпура. Работы по очистке шпуров от буровой мелочи и шлама производить в защитных очках или масках (щитках).

В целях снижения вредного воздействия вибрации при работе с ручными перфораторами использовать виброгасящие устройства (виброгасящие каретки).

Для защиты от воздействия влаги, пыли, вибрации и шума бурильщикам (проходчикам) использовать средства индивидуальной защиты органов слуха, дыхания, зрения и работать в специальной одежде и обуви. В целях предупреждения у бурильщиков вибрационной болезни предусмотреть проведение комплекса послесменных профилактических мероприятий: тепловые процедуры, массаж кистей, облучение УФЛ, обеспечение витаминами группы В, Р, Р1.

На рабочих местах, в подземных горных выработках, рабочие должны иметь при себе изолирующие самоспасатели типа ШСМ-30, ШСС, ШСТ. Рабочие должны быть обучены правилам пользования самоспасателем и уметь им пользоваться.

Бурение шпуров на участке ствола, где породы не подвергались искусственной заморозке (в соляной толще) производятся аналогичным образом как в замороженных породах.

При бурении забоя рекомендуется применять комбинированный прямой вруб с центральным компенсационно-разведочным шпуром диаметром >52 мм или скважиной диаметром >75 мм (центральный шпур без заряда) и пирамидально-клиновой. Неснижаемая длина центрального компенсационно-разведочного шпура или скважины на момент производства взрывных работ в забое ствола должна составлять не менее 5,0 м.

Бурение скважины диаметром > 75 мм осуществляется буровым станками типа НКР-ЮОМ или ПБ-ЮОМ.