PL222365B1 - Sposób drążenia tunelu, szczególnie tunelu ratowniczego w podziemiach kopalń - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222365 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 401488 (22) Data zgłoszenia: 07.11.2012 (51) Int.Cl.

E21C 25/60 (2006.01) E21C 45/00 (2006.01) (54) Sposób drążenia tunelu, szczególnie tunelu ratowniczego w podziemiach kopalń (73) Uprawniony z patentu:

INSTYTUT TECHNIKI GÓRNICZEJ KOMAG, Gliwice, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

12.05.2014 BUP 10/14 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

29.07.2016 WUP 07/16 (72) Twórca(y) wynalazku:

BOGUSŁAW HUPA, Gliwice, PL ANDRZEJ DRWIĘGA, Gliwice, PL ZBIGNIEW SZKUDLAREK, Gliwice, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Elżbieta Olbrzymek

PL 222 365 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób drążenia tunelu, szczególnie tunelu ratowniczego w podziemiach kopalń.

Znany jest sposób drążenia tunelu za pomocą specjalnych tarcz, które frezują caliznę i transportują ją poza tunel (jak to ma miejsce na przykład przy budowie metra). Znany jest też sposób drążenia tunelu za pomocą ładunków wybuchowych umieszczanych w otworach wierconych w caliźnie wiertnicami mechanicznymi. Znany jest również sposób drążenia tunelu za pomocą kombajnów chodnikowych z mechanicznymi głowicami urabiającymi.

Znany jest ponadto sposób wiercenia otworów w skałach strumieniem cieczy pod wysokim ciśnieniem, który został opisany w publikacji: A. Klich - Niekonwencjonalne techniki urabiania skał, Katowice 1999 r. Poza tym znany jest sposób cięcia skał, metali i innych twardych materiałów strumieniem wody wypływającej z dyszy pod wysokim ciśnieniem. Sposób ten został opisany w publikacji: A. Kalukiewicz - Cięcie i urabianie strumieniami wody, Kraków 2003 r. W opisanych rozwiązaniach cięty materiał musi się znajdować możliwie blisko dyszy urabiającej. Dla materiałów o nierównej (pofalowanej) powierzchni, przy odległościach - dysza - materiał cięty - większych od kilku centymetrów, energia strumienia cieczy jest rozpraszana i efekt cięcia regularnych szczelin nie występuje. Z tego powodu sposób ten nie był stosowany do urabiania calizny, ze względu na jej nierówną i nieregularną powierzchnię.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu drążenia tunelu w caliźnie, na drodze hydraulicznej z całkowitym wyeliminowaniem operacji powodujących wzrost temperatury lub iskrzenie w czasie urabiania calizny.

W sposobie według wynalazku na całej powierzchni czołowej drążonego tunelu wiercony jest na drodze hydraulicznej, za pośrednictwem hydraulicznych wiertarek wysokociśnieniowych system otworów. Sposób charakteryzuje się tym, że do każdego z wywierconych otworów wprowadza się drąg z dyszą boczną zasilaną cieczą pod wysokim ciśnieniem. Za pośrednictwem cieczy pod wysokim ciśnieniem nacina się w otworach szczeliny wzdłużne o długości L oraz szczeliny poprzeczne o promieniu R. Szczeliny wzdłużne nacina się podczas wsuwania/wysuwania drąga do/z otworu, a szczeliny poprzeczne podczas obrotu drąga w otworze o pewien kąt. Następnie caliznę pozostającą między naciętymi szczelinami oddziela się od calizny czoła tunelu i usuwa się ją poza drążony tunel, po czym drąży się kolejny odcinek tunelu na długości L.

Korzystne jest, gdy w pierwszej kolejności nacinana jest szczelina wzdłużna, a następnie poprzeczna, a potem kolejne szczeliny wzdłużne i poprzeczne.

W pierwszej kolejności może być też nacinana szczelina poprzeczna, a następnie szczeliny wzdłużne.

Cieczą zasilającą dysze boczne może być woda lub mieszanina wody ze ścierniwem.

Korzystnie jest, gdy rozstaw wierconych otworów jest mniejszy od dwukrotnego promienia szczeliny poprzecznej.

Rozstaw wierconych otworów może być też równy lub większy od dwukrotnego promienia szczeliny poprzecznej.

Sposób nadaje się szczególnie do zastosowania przy drążeniu tuneli ratowniczych w podziemnych wyrobiskach kopalń.

Wynalazek został bliżej objaśniony na podstawie przykładu wykonania przedstawionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój drążonego tunelu, wzdłuż osi wiertła w czasie wiercenia otworu, fig. 2 przedstawia przekrój tunelu przeprowadzony przez dyszę boczną prostopadle do osi drąga w czasie nacinania szczeliny wzdłużnej, fig. 3 przedstawia przekrój B-B tunelu przeprowadzony wzdłuż osi drąga w czasie nacinania szczeliny wzdłużnej, Fig. 4 przedstawia przekrój tunelu wzdłuż osi drąga w czasie nacinania szczeliny poprzecznej, a Fig. 5 przedstawia widok tunelu po nawierceniu wszystkich otworów i nacięciu wszystkich szczelin wzdłużnych i promieniowych.

Drążenie tunelu rozpoczyna się od wykonania na powierzchni czołowej calizny 2 sieci otworów 3. Otwory 3 wierci się za pośrednictwem wiertła 1. W przekroju przedstawionym na fig. 1, wiertło 1 o średnicy d znajduje się w caliźnie 2 w czasie wiercenia otworu 3 o średniej średnicy D. W czasie wiercenia otworu 3 dysza 4 umieszczona na końcu wiertła 1 zasilana jest cieczą o wysokim ciśnieniu pas, a wiertło 1 wykonuje ruch obrotowy z prędkością n. Średnia średnica D powierzchni bocznej 5 otworu 3 jest większa od średnicy d wiertła 1. Przez wytworzoną szczelinę 6 urobek wypływa poza otwór 3. Po wykonaniu pierwszego otworu 3, wiercone są kolejno pozostałe otwory. Następnie obszar

PL 222 365 B1 wokół każdego otworu 3 nacina się. W tym celu do każdego z otworów 3 jest wsuwany drąg 7 z dyszą boczną 8 zasilaną cieczą o wysokim ciśnieniu p_zas. Wypływająca z dyszy bocznej 8 ciecz pod wysokim ciśnieniem p_zas nacina szczelinę wzdłużną 9 o długości L, głębokości h i szerokości s, jak to przedstawiono na fig.3. Po nacięciu szczeliny wzdłużnej 9 drąg 7 może wykonać obrót odpowiednio o kąt kj, o kąt _k2 lub o kąt pełny (360°). W tym czasie ciecz wypływająca pod ciśnieniem p_zas z dyszy bocznej 8 nacina szczelinę poprzeczną 10 o promieniu R. Po obróceniu drąga 7 o odpowiedni kąt, drąg 7 jest wysuwany/wsuwany ruchem posuwistym, a wypływająca w tym czasie ciecz pod ciśnieniem z dyszy bocznej 8 nacina kolejną szczelinę wzdłużną 9. Po nacięciu wszystkich szczelin wzdłużnych 9 i szczelin poprzecznych 10 przewidywanych dla danego otworu 3, drąg 7 jest wyciągany/wsuwany z/do otworu 3 i kierowany do nacinania szczelin w następnym otworze 3, w rozstawie (a*b). Przykładowy rozstaw otworów 3 oraz naciętych szczelin wzdłużnych 9 i szczelin poprzecznych 10 na czole tunelu przedstawiono na fig. 5.

Po nacięciu szczelin wzdłużnych 9 i szczelin poprzecznych 10 we wszystkich otworach 3, calizna pozostająca między naciętymi szczelinami na długości L jest oddzielana (np. odłamywana, kruszona itp.) od calizny czoła tunelu (o wymiarach A*B) i usuwana poza drążony tunel. W podobny sposób drążone są kolejne odcinki tunelu o długości L.

Korzystne jest, żeby rozstawy a i b osi otworów 3 były mniejsze od podwojonego promienia R szczeliny poprzecznej 10 (a<2*R i b<2*R), ponieważ wtedy szczeliny poprzeczne 10 częściowo pokrywają się.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób drążenia tunelu na drodze hydraulicznej, szczególnie tunelu ratowniczego w caliźnie w podziemiach kopalń, z użyciem wiertarek hydraulicznych wysokociśnieniowych do wiercenia w caliźnie, w którym to na całej powierzchni czołowej tunelu wiercony jest system otworów, znamienny tym, że do każdego z wywierconych otworów (3) wprowadza się drąg (7) z dyszą boczną (8) zasilaną cieczą pod wysokim ciśnieniem i za pośrednictwem tej cieczy pod wysokim ciśnieniem nacina się w otworach (3) szczeliny wzdłużne (9) o długości (L) - podczas wsuwania/wysuwania drąga (7) do/z otworu (3) oraz szczeliny poprzeczne (10) o promieniu (R) - podczas obrotu drąga (7) w otworze (3) o pewien kąt, a następnie caliznę pozostającą między naciętymi szczelinami (9), (10) oddziela się od calizny czoła tunelu i usuwa poza drążony tunel, po czym drąży się kolejny odcinek tunelu na długości (L).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszej kolejności nacinana jest szczelina wzdłużna, a następnie poprzeczna, a potem kolejne szczeliny wzdłużne i poprzeczne.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszej kolejności nacinana jest szczelina poprzeczna, a następnie szczeliny wzdłużne.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cieczą zasilającą dysze boczne (8) jest woda.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cieczą zasilającą dysze boczne (8) jest mieszanina wody ze ścierniwem.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozstaw wierconych otworów (3) jest mniejszy od dwukrotnego promienia (R) szczeliny poprzecznej.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozstaw wierconych otworów (3) jest równy lub większy od dwukrotnego promienia (R) szczeliny poprzecznej.