Строительство вертикального ствола с применением установки RBR компании Herrenknecht AG

Беньямин Кюнстле, Александер Фрай, Herrenknecht AG (Шванау, Германия)

Вгороде Виандене (Люксембург) ведутся работы по увеличению мощности гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС). В связи с реализацией этого проекта одним из объектов строительства стал вертикальный водонапорный ствол, проходка которого была осуществлена с применением разработанной компанией Herrenknecht AG совместно с Edilmac Dei Fratelli Maccabelli S.r.l. (Италия) установкой для проходки восстающих Raise Boring Rig (RBR).Транспортировка установки RBR 550 VF к месту проходки

Транспортировка установки RBR 550 VF к месту проходки

Увеличение мощности гидроаккумулирующей электростанции

Гидроаккумулирующая электростанция в Виандене была введена в эксплуатацию в 1963–1964 гг. с 9-ю электрогидротурбинами. В середине 1970-х годов была добавлена 10-я гидротурбина. Гидроаккумулирующие электростанции используются для покрытия суточных пиковых нагрузок в электропотреблении. Для этого часть воды из верхнего бассейна по системе водовода направляется на турбины электрогенератора, затем она поступает в нижний бассейн. Таким образом, вырабатывается электроэнергия. После спада пикового спроса на электроэнергию часть воды снова перекачивается из нижнего бассейна в верхний. ГАЭС Вианден с 10-ю электро-агрегатами имела мощность 1100 МВт. Эксплуатирующая организация, компания Société Électrique de l'Our (SEO), ведет работы по наращиванию мощности ГАЭС на 200 МВт за счет установки 11-го электрогенерирующего агрегата, для которого сооружается собственная система каналов и путей заполнения и сброса воды.Схема выработок напорного водовода 11го электрогенерирующего агрегата ГАЭС в г. Вианден (Люксембург)

Строительство сооружений для размещения 11-й электрогенерирующей турбины было поручено концерну Arge PSW Vianden Los 1, состоящему из таких компаний как Züblin, Strabag и Jäger.

Проект также предусматривает строительство в верхнем бассейне башни для забора и сброса воды, с примыкающим к ней внизу вертикальным водонапорным стволом глубиной 291 м (см. рис.).

Строительство напорного водовода

Подряд на сооружение напорного водовода получила компания Edilmac Dei F.Lli Maccabelli. Вертикальная часть водовода имеет диаметр 5,50 м и глубину 300 м от верхнего бассейна до уровня подземного здания 11-ой электротурбины. После достижения проектной глубины водонапорный ствол был соединен с напорной штольней длиной 240 м, которая под уклоном соединяет напорный водовод со зданием электростанции.Общий вид буровой установки RBR 550 VF

Общий вид буровой установки RBR 550 VF

Вертикальная часть водовода, сопряжение и напорная штольня выполняются со стальной обделкой с внутренним диаметром 4,50 м.Рабочее место операто ра установки RBR 550 VF

Рабочее место оператора установки RBR 550 VF

Объект располагается в глинистых и мелкозернистых сланцевых песчаниках, обладающих очень малой водопроницаемостью или полной водонепроницаемостью. Согласно тендерной документации, проходка вертикального напорного ствола должна осуществляться методом, основанным на бурении пилотной (опережающей) скважины (Raise Boring) и последующем её расширении до проектного диаметра вертикального ствола (водовода).

Создание установки RBR для проходки восстающих

После получения заказа компания Herrenknecht AG создала установку RBR 550 VF, в конструкции которой были учтены и реализованы все условия для быстрого и эффективного выполнения работ по проекту. Заводские приемочные испытания буровой установки успешно завершились 5 октября 2010 г. Благодаря компактной модульной конструкции, её транспортировка от завода в г. Шванау до строительной площадки в Виандене не потребовала привлечения большого количества транспортных средств.Установка RBR550 VF в башне водовода

Установка RBR550 VF в башне водовода

Установка RBR 550 VF относится к числу самых мощных установок подобного типа. Частотно-регулируемый главный привод обладает высокой надежностью, подтверждённой во многих проектах, и позволяет плавно изменять скорость вращения рабочего органа и осуществлять управление величиной крутящего момента. Установка рассчитана на проходку стволов и восстающих глубиной до 1000 м.

Технология проходки

При применении установок RBR для сооружения стволов и восстающих в устойчивых породах на первом этапе осуществляется размещение установки на месте эксплуатации с помощью гусеничного шасси или крана.

Второй этап – бурение нисходящей опережающей скважины с помощью трёхшарошечного долота. Установка RBR также способна бурить и наклонные скважины под углом до 45°.

Отбитая порода из забоя опережающей скважины удаляются сжатым воздухом или напором воды. По мере углубления забоя скважины буровой став наращивается поочередным присоединением буровых штанг. Опережающая скважина бурится на проектную глубину ствола, до её сбойки с горизонтальной частью штольни. После этого трехшарошечное долото демонтируется, на его место устанавливается расширитель скважины, диаметр которого может составлять от 1 до 7 м. Затем начинается бурение скважины в восходящем направлении и уже окончательным диаметром, равным проектному диаметру ствола. Для эффективного разрушения горного массива, окружающего скважину, расширитель оборудован шарошками. Отбитая порода под собственным весом падает на нижележащую выработку, откуда затем транспортируется на поверхность.

По сравнению с традиционными методами проходки восстающих, например, буровзрывным способом, применение установки RBR существенно повышает уровень безопасности проходческих работ, так как управление всеми процессами бурения осуществляется дистанционно. Кроме того, установка обладает высокой производительностью, которая позволяет существенно увеличить скорость проходки выработок, а для её эксплуатации требуется меньший штат персонала, чем при буровзрывном способе проходки, что ведет к значительной экономии финансовых средств.

Проходка водонапорного ствола

Монтаж буровой установки проводился в крайне стесненных условиях, в башне забора и сброса воды высотой 45 м, что не помешало завершить установку и наладку оборудования всего за 3 дня и своевременно начать бурение опережающей скважины диаметром 381 мм. При последующем её расширении до диаметра 5460 мм средняя скорость проходки составляла 10 м/день, максимальная – 18 м/день.

В сложных, постоянно меняющихся геологических условиях проходки опережающей скважины и ствола по рыхлым и твердым породам максимальной прочностью на сжатие до 120 МПа – хорошо зарекомендовала система мониторинга и управления рабочими параметрами бурения, обеспечившая бесперебойную работу установки. В результате, за 40 рабочих дней были выполнены все работы с точным соблюдением запланированного графика: монтаж, бурение опережающей скважины, её расширение и демонтаж оборудования.Успешное завершение проходки вертикального ствола установкой RBR 550 VF (18 января 2011 г.)

Успешное завершение проходки вертикального ствола
установкой RBR 550 VF (18 января 2011 г.)

Проходка ствола глубиной 282 м была успешно завершена 18 января 2011 г.

Перспективы применения установки типа RBR 550 VF

Установка RBR 550 VF успешно прошла проверку при строительстве водонапорного вертикального ствола ГАЭС в Виандене, продемонстрировав высокую надежность и производительность. Проходка напорного ствола для 11-го электрогенератора гидроаккумулирующей электростанции была успешно завершена, ввод его в эксплуатацию намечен на конец 2013 года.

Механизированная проходка стволов с помощью установок RBR может найти применение для строительства шахтных вентиляционных стволов, восстающих для транспортировки руды, шурфы инженерного обеспечения (снабжение энергией, водой, воздухом), а также напорных водоводов гидроэлектростанций.

Отдельную область применения представляет сооружение скважин для спасения шахтёров, оказавшихся заблокированными в результате аварии в подземных выработках.


 

Главный офис компании
Herrenknecht AG:
Schlehenweg 2 77963 Schwanau, Germany
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Адрес российского представительства:
ООО «Херренкнехт тоннельсервис»
115432, Москва, пр-т Андропова, д.18, корп. 6, офис 5-01
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

www.herrenknecht.com