专利名称:封堵天然和人工地下坑硐、巷道中水流的方法
本发明是关于天然和人工地下坑硐、管道式和隧道式巷道中的流速高、流量大的水流的方法。
已设计出若干种通过钻孔封堵管道、隧道和矿山巷道这类限定断面的通道中水流的方法，这是众所周知的事实。
在已知的方法中，通常是用粗块材料填堵水流的全部过水断面，以防止水流的动力作用将材料冲走。这些方法的缺点在于随着水流断面的缩小，从而使流速增加得非常高，而砂石的粒度又受到钻孔的尺寸的限制的情况下，砂石会被水流冲走。
在有关的手册中刊载了许多上述方法的实施例子，例如美国采矿工程师协会编的采矿工程手册，纽约，1978，26节，第二小节，第42-48页;斯待尔拙德卡在矿井及类似结构体中堵水技术，莱比锡(StrzodkaHydroechnic im Bergbau und Bauwesen，Leipzig)1975年第245-255页以及科姆普莱克斯纽矿山建设中综合封闭方法(Kompleksnuj metod tamponazsa pri strooityelsztve saht)莫斯科“尼古拉”出版社(Nyedra)1984年第3-13页;KalmuKovBorba Szvroyezapnumi Provurami vodu vgornuje vurabotki moscw“Nyedra”，1973，第131-189页。
在已知方法中，初步处理之后，则致力于将低密度、粒度小于封堵窄口的材料注入水流断面。实现这一步，一直受到用于填堵或送料的钻孔的口颈的限制，正是这点显示了该方法的一个缺点。
上述方法的另一缺点在于用这种方法，用固体砂石聚集堵塞整个水流断面，只能象过滤器型障碍物那样堵位流量小，流速低的水流。
用散颗粒固体材料按所述方法制成的过滤器型障碍物通常需要强化。按照先有技术，是通过钻孔浇注来强化，或借助水流注入凝胶物质来强化，以暂时堵住水流或相当程度上减弱水流。减弱水流之后，再加进颗粒材料，以将断面空间填补上，之后浇注颗粒材料。
采用已知的方法形成的不透水的封堵塞子具有暂时的性质;在其保护作用下，采用通过钻孔填充硐室，进而用浇注的方式在静水中建成最终的堵水结构。
此外还有一些同前述性质一样的暂时堵塞水流的方法，这些方法的过程包括通过钻孔或竖井将一种封堵装置安装在断面限定的管道或隧道中，该装置在其中膨胀，例如，橡皮气囊就是这类装置。利用该装置的保护作用，在静水中制成最终堵水结构。这类方法的缺点在于只能成功地用于孔径很小的管道或虽孔径较大但压差很低的管道的堵漏情况下。
本发明的目的是克服上述不足，即改进这类方法，使其能封堵涌入天然和人工地下坑硐，管道式或隧道式巷道中的流速高、流量大的水流。该方法的特征在于比已知的解决方案的效率高的很多。
为本发明所定的任务是发展一种采用制备临时封堵塞子，并再其保护作用下，再在停滞下来的水中建立永久性堵水结构，采用这种方式将涌入大断面的天然和人工地下坑硐、管道式和隧道式巷道中的流速高、流量大的水流堵塞的方法。
本发明基于这样的认识如果将粒度小于封口孔径的颗粒固体材料，借助于被填充的固体物质的主体质量流的浓聚而产生高浓度的固体材料，将这种材料压填在天然和人工地下坑硐的空腔体中准备堵塞的地方，所定的任务即可解决了。
按照本发明，所定任务是这样解决的，将松散的颗粒固体材料堆积在隧道式或管道式巷道的要堵塞地段，按已知方法制备的半截堵霸的上游处用爆炸的方式将砂石炸起悬浮于水流之中，填充固体材料的浓度达到能阻塞水流的程度之后，封堵处的堵塞即完成，然后用快速浇注的方式强化封堵塞。
本发明方法的一个较好的实施方式，是通过钻孔填入填充固体材料和爆炸。
为了增强效果，在即将起爆之时，在爆炸处附近加入粉状固体材料以增加水流介质的密度。
按照本发明，如果在即将起爆之时在爆炸区加入胶凝剂以增加水的粘度，则被认为是适宜的。
我们将以用作实例的较好的实施方式并结合附图来详细描述本发明。
图1表示本发明方法的一种方式的操作步骤，图2表示本发明方法的又一实施方式的操作步骤。
本发明方法的过程首先是按填入颗粒填充料，随后浇注强化介质这样本身已知的方法制备半截堵霸，在该半截堵霸和隧道或管道顶部之间仍留有变窄的水流断面，这是使用已知技术无法再封堵的了。
在第二操作步骤中，在上游处打一个或如果便利的话多个钻孔，用以填装填料。通过钻孔将适当捆扎好的炸药设置在隧道或管道的底部;依据所需颗粒填料沉降的时间选择填料的粒度，将该颗粒填料堆积在隧道或管道的底部直到水流条件允许的限度。
在第三操作步骤中，按适当选定的计划程序起爆炸药，填料会被炸起随水流而下，由于选择颗粒的粒度时考虑到了其沉降的时间，所以大部分颗粒填料直到封堵处才沉降下来，流到封堵处的水流携带了大量的足够起堵塞作用的固体材料。
在第四操作步骤中，从堵住的那一刻起，即向封堵处的堵塞物浇注强化材料，以加强颗粒填料。
在按本发明方法建起的临时性封堵塞的保护下，用已知方法在静水中制备最终封堵结构。
在本发明的一个较好的实施方案中，如果四周是稳定的岩石，半截堵霸与洞顶之间的空隙可以用爆炸洞顶的方式来减小。
可以填添加剂，例如，重晶石粉或能暂时增加水的粘度和形成凝胶的反应剂，来调节填料颗粒爆炸之后的沉降时间，将其控制在5-15秒之间。
图1和图2分别表示本发明方法的二个较好的实施方式。
图1细部图a表示在矿山巷道1的平面2下用常用方法制备半截堵霸4，代表用已知方法所能达到的状况。在封堵处5，半截堵霸4上的水流流速增加到填入任何填料都会被水冲走的程度。这个阶段代表本发明方法的最初阶段。
细部图b表示本发明方法的操作步骤。首先在堵霸上游处打钻孔6用以填入填堵材料。之后在钻孔的底部用本身已知的爆炸方法，炸成一个扩展的锥形口。根据本发明的方法，通过填料钻孔，将适当体积的炸药8送入，设置好，之后通过钻孔6填入石料9，达到最大空间填充程度。
一旦填入的材料会被增加流速的水流完全冲走时，填充步骤即可告结束。
填料的比重和颗粒粒度应这样选择，在相应于需堵塞的矿山巷道1的整个断面的平均流速下，炸起来的石料9在应能被水流在所谓禁止沉降条件下冲到封堵处5。
细部图c表示引爆炸药8之后的状况，在爆炸的作用下，填入的石料9大部分呈悬浮状态，被水流冲到封堵处。
图1中的细部图d表示本发明方法的结束步骤。一旦成分中含尽可能多的固体材料的填充料流到封堵处5，形成堵塞，立即通过钻孔3注入固化封填材料10，同时通过钻孔6再加入大量的填充材料以强化这样建立起来的堵塞物。填入石料9之后通过孔6填入固化封填材料10。
在图1所示方法的实施过程中，为了延迟爆炸炸起悬于水流中的填充石料9的沉降时间，可以在爆炸前通过钻孔6加入粉状添加剂，如重晶石粉，或高粘度的胶凝形成时间可以调节的胶凝液，如丙烯酰胺类(acrylamides)，以增加水的密度。
从图2中可以看到另一个本发明方法的可能的实施方式-具体说即是用爆破将封堵处5的水流断面减小的方式。如图2的细部图a和图b分别所示的那样，通过钻孔6将炸药8放下，之后填入填充石料9。同时在钻孔3中放入炸药8，如有必要可再打钻孔11，放入炸药8。
本发明方法的其它操作阶段均表示于图2中。按照适当的计划程序，首先可以起爆半截堵霸4上方的炸药8，随后钻孔6下面的炸药8再起爆。用这种方法填充石料被水流冲到取代封堵处5的疏松区。
形成所述的堵塞之后，我们可按图1的细部图d和图2的细部图c所示的方法操作。
与已知的解决方案比较，本发明方法的优点在于甚至在流速高、流量大的情况下也能堵塞住水流。
权利要求
1.封堵天然和人工地下坑硐、管道式巷道和隧道式巷道中流速高、流量大的水流的方法，其特征在于在标明要封堵的地段，在按已知方法制备的半截堵霸的上游处堆积松散的颗粒固体材料，采用爆炸方式将材料炸起悬浮于水流之中；悬浮的固体材料的浓度达到能阻塞的程度之后，采用快速浇注的方式加强在封堵处形成的封堵塞。
2.权利要求
1所述之方法，其特征在于通过钻孔填入填充固体材料和炸药。
3.权利要求
1所述之方法，其特征在于在爆炸区附近加入粉状固体材料增加水流介质的密度。
4.权利要求
1所述之方法，其特征在于在即将起爆之时在爆炸区添加能形成凝胶的反应剂，以增加水的粘度。
5.权利要求
1所述之方法，其特征在于采用爆炸洞顶的方式来减小半截堵霸上方封堵处的空间尺寸。
6.权利要求
1-4中任意一项所述之方法，其特征在于采用通过钻孔放入充填了低比重的固体材料块的橡皮囊来减小半截堵霸上封堵处的空间尺寸。
专利摘要
本发明是关于封堵在天然和人工地下坑硐、管道式巷道和隧道式巷道中流速高、流量大的水流的方法。本发明的方法的特征在于在标明要封堵的隧道式巷道或管道式巷道的地段，在用已知方法制备的半截堵霸的上游处，堆积固体颗粒散料，用炸药将其炸起悬浮于水流中；在悬浮的固体材料的浓度达到阻流之后，即在封堵处建起了封堵，用快速浇注的方式强化封堵塞。
文档编号E21D11/38GK85106979SQ85106979
公开日1987年4月1日 申请日期1985年9月16日
发明者索特·基斯鲁, 安塔尔·施密德, 加伯·茨拉吉, 伊斯特万·哈瓦斯, 拉茨劳·森蒂马, 伊斯特万·巴格迪 申请人:矿山开发中心研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan