книги из ГПНТБ / Калмыков Е.П. Борьба с внезапными прорывами воды в горные выработки

В результате вода прорвалась в другом месте по простиранию сброса, и данное мероприятие оказалось ненужным.

Одновременно на разрезе № 1 была сооружена в исключительно короткий срок дамба № 1 высотой в 23 м и запасная дамба № 2 высотой 15 м. Сооруженная в разрезе № 1 дамба № 1 преградила путь воде, хлынувшей из разреза № 3, и спасла три участка разреза № 1 и разрез № 2 от затопления.

С 16 по 22 января общий объем воды из прорыва, скопившейся в разрезе № 3 и разрезе № 1 и удерживаемый дамбой № 1 , составлял 240 тыс. м 3 .

Одновременно с другими работами по ликвидации аварии произ­ водилось сооружение мощной водоотливной установки, к 23 января ее производительность уже равнялась притоку воды, а через не­ сколько дней она была полностью смонтирована и ее производитель­

и пропускная способность трубопроводов 3300 м3 /ч. Всего за время ликвидации внезапного прорыва воды с 17 января по 20 марта было

Время затопления выработок

где — объем горных выработок, которые можно затопить при прорыве воды на время сооружения перемычек.

Для ликвидации прорыва воды с помощью сооружения водо­ непроницаемых перемычек в рассматриваемом случае необходимо, чтобы

необходимо переходить на сооружение подводных водонепроница­ емых перемычек.

При ликвидации внезапных прорывов воды в горные выработки шахт с помощью сооружения водонепроницаемых перемычек и от­ крытого водоотлива в первую очередь вводят в работу все имеющиеся в шахтных водоотливных установках рабочие, резервные и запасные насосные агрегаты и принимают меры по обеспечению безопасности занятых под землей работников шахты: их оповещают о происшедшем прорыве воды, прекращают работы и выводят рабочих из горных выработок, опасных по цервоочередному затоплению, ограждению места прорыва воды и недопущению к нему случайных заходов рабо­ чих. Далее устанавливают наблюдение за притоком воды из прорыва и производят отвод поступающей из него воды по наикратчайшему пути в сети горных выработок от места прорыва до водосборников главной шахтной водоотливной установки. При этом производят работы по расчистке и расширению водоотливных канавок, устрой­ ству над ними для увеличения их пропускной способности деревян­ ных бортов, а в некоторых случаях деревянных лотков, устройству у пересечений выработок на пути движения потока воды из прорыва ограждающих стенок, препятствующих поступлению воды в пере­ секаемые потоком поперечные выработки, залегающие ниже уровня потока воды, и предохранению их от полного или частичного зато­ пления и другие необходимые работы, объем которых, как и в пре­ дыдущем случае, определяют притоки воды из прорыва.

Наряду с указанными работами производят выбор места рас­ положения водонепроницаемых перемычек в сети горных выработок

Подземные клинчатые водонепроницаемые перемычки разделяют на одноступенчатые (см. рис. 31) и многоступенчатые (рис. 33).

Конструкции клинчатых перемычек, показанных на рис. 31 и 34, применяют при сравнительно небольших и средних гидростатиче­ ских давлениях воды. При этом конструкцию, показанную на рис. 3 1 ,

меняют в тех случаях, когда толщина перемычки, полученная по

Достоинствами всех рассмотренных конструкций клинчатых водо­ непроницаемых перемычек являются большая надежность, прочность и устойчивость действующему на них гидростатическому давлению

с прямоугольными безврубовыми водонепроницаемыми перемычками.

Недостатком всех рассмотренных конструкций клинчатых водо­ непроницаемых перемычек является сложное производство работ по их сооружению в условиях ликвидации внезапных прорывов воды в горные выработки, что заставляет в некоторых случаях отказаться от их применения, например в слабых породах, не допускающих обнажения, и переходить на сооружение прямоугольных безврубо­ вых конструкций подземных водонепроницаемых перемычек, пока­ занных на рис. 32. Эти перемычки по сравнению с клинчатыми менее надежны в работе, обладают худшей связью с окружающими горными породами, в связи с чем имеют меньшую устойчивость и сопротивля­ емость действующему на них гидростатическому давлению подзем­ ных вод.

Однако они более просты при возведении и в ряде случаев их применение бывает технически и экономически оправдано, особенно

при небольших гидростатических давлениях воды и окружающих выработки слабых горных породах.

На основе анализа ряда примеров ликвидации внезапных про­ рывов воды в горные выработки с помощью сооружения водонепро­ ницаемых перемычек без затопления выработок можно рекомендовать применение конструкций клинчатых водонепроницаемых перемычек в сравнительно устойчивых горных породах при средних и больших гидростатических давлениях воды, а также применение конструкций прямоугольных водонепроницаемых перемычек при слабых горных породах и сравнительно небольших давлениях воды.

В зависимости от гидростатического давления подземных вод, прочности материала, а также конструкции подземных водонепро­ ницаемых перемычек толщина их изменяется в довольно больших

Рис. 35. Одноступенчатая клинчатая водонепроницаемая пере­ мычка с герметической дверью:

1 — металлическая дверь; 2— дренажная труба

пределах — от 2—3 до 23 м (перемычка на гор. 513 м шахты «Фер Дальзаузертифбау» компании Эссенер штайн-коленбергверке в ФРГ) и всякий раз должна определяться расчетом.

На рис. 35 показана клинчатая водонепроницаемая перемычка с металлической дверью. Конструкции таких перемычек с гермети­ ческими дверьми сооружаются заблаговременно в горных выработках при подходе к прорывоопасным участкам. При прорыве воды, после вывода людей из горных выработок, отгораживаемых перемычкой, двери перекрываются, чем обеспечивается предотвращение затопле­ ния горных выработок, находящихся по другую сторону от пере­ мычки, и благоприятные условия для ликвидации прорыва и откачки воды из затопленных выработок, отгораживаемых водонепроница­ емой перемычкой с дверьми. Все водонепроницаемые перемычки, если горные выработки за ними не забрасываются навсегда, имеют дренажные трубы с задвижками или кранами для выпуска из-за перемычек воды.

Уравнение прочности одноступенчатой клинчатой перемычки на сжатие в месте ее опирання на горные породы может быть записано в виде

где X — коэффициент перегрузки, равный 1,2—1,3;

т — коэффициент условий работы, равный 0,5—0,6; JR6 — расчетное сопротивление бетона сжатию, тс/м 2 .

—а *Ze-

- а+2е-

Рис. 37. Схемы к расчету клинчатых одноступен­ чатых водонепроницаемых перемычек различного поперечного сечения

Из условия прочности на сжатие определим толщину одноступен­ чатой клинчатой перемычки для широко распространенной на шахтах прямоугольносводчатой формы поперечного сечения горных выра­ боток с трехцентренным (коробовым) сводом (рис. 37, а).

Боковая поверхность одноступенчатой клинчатой перемычки, опирающаяся на горные породы, для рассматриваемого случая

Из рис. 36 имеем:

Подставляя в равенство (V.10) вместо d и е их значения из ра­ венств (V.11), окончательно получаем

Площадь поперечного сечения [прямоугольносводчатой выра­ ботки с трехцентренным (коробовым) сводом в месте сооружения перемычки (см. рис. 37, а)

Полное давление тампонажного раствора, действующее на клин­ чатую одноступенчатую перемычку,

равенства (V.14),a также проделав необходимые преобразования, получим уравнение

^ , [ ( т + 0 а + 2 ( & 1 + т ь 0 ] ^ M » * + f » 0 а