Файл: Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 90
Скачиваний: 1
§ 5. Проходка горизонтальных выработок
Подземные емкости представляют собой систему взаимосвя занных горизонтальных выработок, пройденных с небольшим уклоном в сторону ствола или от него в зависимости от техноло гической схемы осуществления сливо-наливных операций.
Для придания устойчивости выработкам подземных емкостей, испытывающих давление вышележащих пород, в процессе их проходки оставляют породные целики. Целики, поддерживающие кровлю, составляют примерно 30—70% общей площади, преду смотренной под строительство хранилища. Величина оставляе мых предохранительных целиков зависит от устойчивости пород. Обычно в глинистом сланце разрабатывается 35% породы, остальные 65% остаются в емкости и служат естественной крепью. В граните, наоборот, только 35% породы остается в емкости в качестве целиков, а 65% — разрабатывается. Обычно ширина предохранительных целиков в глинистых сланцах в 2— 3 раза больше ширины выработок. При ширине выработок 4,5 м ширина предохранительных целиков составляет 10—11 м.
В зависимости от объема емкости и устойчивости горных пород хранилища занимают площадь от 1 до 10 тыс. м2.
Выработки-емкости, пройденные в устойчивых горных породах, имеют значительные габариты. Большинство емкостей имеет вы соту 4—12,0 м и ширину 4,5—10,5 м с поперечным сечением выра
боток 6,0X5,8=35 м2; 6,0X4,5=27 м2; 10,5X7,5 = 79 м2; |
7,5Х |
|
Х7,5 = 56 м2; 7,5X4,5=34 м2; 9,0X4,5 = 40,5 м2; |
13X6 = 78 м2 |
|
(первая цифра — высота выработки). Высота выработки |
в гли |
|
нистом сланце составляет 6—9 м, в граните — до |
13 м. |
|
Наиболее устойчивыми выработками в глинистых сланцах яв ляются выработки арочной или конусообразной формы, высота которых превышает ширину в полтора-два раза. Такая форма поперечного сечения выработок позволяет вести работы с при менением анкерной крепи, что значительно снижает стоимость строительства. В породах средней устойчивости поперечное сече ние выработок уменьшается, и камерам придается форма, сводя
щая до минимума необходимость крепления. |
|
На рис. 4 показаны схемы наиболее часто |
встречающихся |
форм поперечного сечения выработок подземных |
хранилищ. |
7
Рис. 4, Формы поперечного сечения |
Рис. 5. Уступная форма забоя вы |
выработок подземных хранилищ. |
работки. |
Организация работ по проходке горизонтальных выработок следующая. С забоя ствола или скважины с помощью взрывных работ проходят горизонтальную выработку высотой 1,6—1,8 м, шириной 1,4—1,6 м и длиной 10—20 м. Затем выработку расши ряют до проектного сечения и в нее (иногда в разобранном виде) спускают механизмы. Дальнейшую проходку горизонтальных вы работок производят с помощью этих механизмов. При высоте горизонтальных выработок свыше 4,5 м проходку их производят уступным методом в два или три уступа с отставанием нижнего уступа от верхнего на 6—10 м (рис. 5).
Шпуры в этом случае взрывают раздельно: сначала взрывают шпуры верхнего уступа, затем — нижнего.
Во избежание затрат на сооружение рельсовых путей при про ходке горных выработок часто применяют механизмы на гусе ничном или пневматическом ходу, однако в выработках значи тельной длины и небольшого сечения используют механизмы на рельсовом ходу, в этом случае — шахтные электровозы и ваго нетки.
В настоящее время при строительстве хранилищ взорванную породу от проходки горизонтальных выработок транспортируют к стволу комбинированным способом. Проходку выработок осу ществляют буровзрывным способом. Породу из забоя транспор тируют бульдозером в отвал к породопогрузочной машине. Про изводительность бульдозера достигает 20—25 м3/ч. Породопогрузчик находится на расстоянии 50—100 м от ствола. Приме няют погрузчики на гусеничном и рельсовом ходу, с помощью которых породу грузят в бадьи емкостью 0,2—0,4 м3, установлен ные на специальные тележки. На этих тележках бадьи отвозят к стволу и выдают на поверхность.
Во избежание трещинообразования породу целесообразно раз рабатывать несколько ослабленными зарядами ВВ. Удельный расход ВВ принимают обычно по практическим данным или определяют ориентировочно по эмпирическим формулам, наибо лее распространенной из которых является формула проф. Н . М . Покровского
q = q1S1vle, |
(4) |
где q\ — удельный заряд условного ВВ, |
кг/м3; |
Si — коэффициент структуры породы, имеющей для различ ных пород значения:
|
|
|
|
S, |
|
Мелкослоистые, неплотные |
породы |
|
0,8 |
|
Массивно-хрупкие |
|
|
1,1 |
|
Сланцеватые с меняющейся |
крепостью |
|
1,3 |
|
Дислоцированные с мелкой |
трещиноватостью |
. . . . |
1,4 |
|
Вязкие, упругие породы . |
|
2,0 |
|
|
Vi — коэффициент зажима, равный 1—:1,5; |
|
||
|
е — коэффициент работоспособности |
ВВ, равный |
|
|
где |
р — работоспособность применяемого ВВ. |
|
||
Удельный заряд условного ВВ q\ определяют в зависимости от коэффициента крепости пород по шкале М. М. Протодьяконова:
f |
15—20 |
10—15 |
7—8 |
4—6 |
2—3 |
Д о 2 |
qx |
1,2—1,5 |
1—1,1 |
0,7—0,8 |
0,4—0,6 |
0,2—0,3 |
0,15 |
Расход ВВ на расчетную величину подвигания забоя за цикл
определяют по формуле |
|
|
|
Q = qSB4l1Bnri, |
(5) |
где SB 4 |
— размер площади забоя выработки |
вчерне; |
/ ш п |
— глубина шпура; |
|
у] — коэффициент использования шпура. |
||
Среднюю величину заряда в шпуре определяют как частное от деления расхода ВВ на заходку на общее число шпуров. Вели чина заряда врубовых шпуров обычно на 15—20% больше сред ней величины заряда, а отбойных шпуров — на 10—15%. Число шпуров предварительно определяют так же, как и при сооруже нии стволов (см. § 4 настоящей главы). Глубина шпуров зависит от физико-механических свойств горных пород, площади и ши рины забоя, типа бурового оборудования и общей организации работ в забое. Чаще всего глубину шпуров выбирают, исходя из
времени выполнения работ проходящего |
цикла, увязанного |
с конкретными горногеологическими и |
техническими усло |
виями. |
|
При проведении горизонтальных выработок в однородной по роде среднюю глубину U шпуров можно определить по методу Н. М. Покровского, исходя из времени, необходимого на бурение
и уборку |
породы. Время, отводимое на бурение шпуров, состав |
|||
ляет т 6 у р |
= |
лю |
^ |
/,uS«sin<x |
— — ч, а на уборку породы х у б = |
" — ч. |
|||
ґ |
|
mv |
|
Р |
Время, необходимое для выполнения этих процессов, равно продолжительности цикла т ц за вычетом времени, потребного для шпуров, проветривания и приведения забоя в безопасное состояние, т. е.
т ц |
= т ц — (#і т з а р + хп р ) ч, |
|
(6) |
|
но, с другой стороны, Тц |
равно сумме значений времени х б у р |
и хуб. |
||
Подставляя выражения тву р и ту б в уравнение |
(6) и решая его |
|||
относительно U, получим |
|
|
|
|
. |
т ц |
х з а р + х п р ) |
|
|
|
N |
і) Sep Sin а |
|
|
|
mv |
Р |
|
|
где iV — число шпуров в забое; |
|
|
|
|
Ni — число шпуров, приходящееся на одного |
заряжающего; |
|||
т зар — продолжительность заряжения одного |
шпура |
0,04— |
||
0,05 ж; |
|
|
|
|
тП р — время взрывания и проветривания забоя 0,25—0,50 ч;
*
т — число одновременно работающих бурильных машин;
v — скорость бурения одной машиной, м/ч; |
|
|
|
Ф — коэффициент, учитывающий |
совмещение |
во времени |
|
процессов бурения и погрузки |
породы; |
|
|
а — угол наклона шпуров к плоскости забоя, |
град;. |
||
Р — производительность погрузки |
породы, |
м3/ч. |
|
В выражении (7) продолжительность |
цикла |
принимают крат |
|
ной длительности смены; при совмещении бурения шпуром с раз грузкой породы значение ср принимают в пределах 0,6—0,8, а при последовательном их выполнении — равным единице. При про ведении выработок скоростными методами глубину шпуров по породе обычно принимают равной 1,5—2,5 м.
Схему расположения шпуров в забое выбирают в зависимости от структуры и крепости пород, размеров поперечного сечения выработки, применяемого бурового оборудования и способа взрывания. Шпуры следует располагать так, чтобы выработка была правильно оконтурена, чтобы разброс породы был неболь шим, а также чтобы исключить подрывку одного шпура другим.
Во избежание излишней выемки (перебора) породы оконтуривающие шпуры необходимо правильно размещать по отношению к проектному контуру сечения выработки. Их забуривают в 20— 30 см от подошвы, кровли и боков выработки, причем забои оконтуривающих шпуров в крепких породах могут выходить за пределы проектного контура, а в породах средней крепости не должны доходить до контура выработки на 10—15 см.
Для максимальной безопасности подрывных работ расстояние между соседними шпуровыми зарядами должно быть не менее 0,3 м для пород крепости f > 7 и 0,45 м для пород крепости f < 7 . Врубовые шпуры располагают либо перпендикулярно к плоско сти забоя, либо под углом 60—80°. Наиболее широко применя ются вертикально-клиновые врубы (порода внутри контура вру бовых шпуров имеет характер приподнятого снизу вверх клина).
Определяющим фактором при выборе того или иного варианта вертикально-клинового вруба является крепость пород. В поро дах типа глинистых сланцев (/=2 — 4) рекомендуется применять одинарный вертикально-клиновый вруб, в Породах с }—Ъ—7 — двойной, а при /=8 — 12 — тройной.
Наиболее эффективные результаты взрывания получают в том случае, когда расстояние между концами врубовых шпуров со ставляет 0,15—0,20 м.
В США при прохождении горизонтальных выработок в креп ких породах (в основном гранитах) получил широкое распро странение канадскийвруб. Канадский вруб состоит из несколь ких шпуров диаметром 46—53 мм, пробуренных перпендикулярно к плоскости забоя выработки и расположенных на небольшом расстоянии один от другого (10—15 см). Особенностью канад ского вруба является наличие незаряжаемых одного или не скольких шпуров.
