REALIZACE ODVZDUŠŇOVACÍHO VRTU DO PROTIPOVODŇOVÉ ŠTOLY V ZÁTOPOVÉ OBLASTI ŠVÝCARSKÉHO LANGENTHALU

Ing. Stanislav Kučík, Ing. Miroslav Janků, OKD, DPB PASKOV, a.s.

Autoři popisují realizaci velkoprůměrového vrtu o průměru 1 400 mm, délky 51 m a úklonu 300%, prováděného z povrchu do odvodňovací protipovodňové štoly.

ÚVOD

Malebné území v okolí švýcarského Langenthalu, opakovaně a v nepravidelných časových intervalech, bylo postihováno ničivými záplavami způsobenými rozvodněním malé říčky Langete. O tom, co tato říčka dokáže pod přívaly větších dešťů nebo náhlého tání sněhu v okolních horách svědčí řada dokumentů a staveb. Také v historii města Langenthal je možno najít stopy o ztěžování života obyvatel povodněmi. Svědkem jsou povodňové kanály, táhnoucí se městem několika ulicemi, zaříznuté pod úroveň terénu (obr. 1).


Obr. 1 Povodňový kanál v Langenthalu

Z dlouhodobě sledovaného průtoku vody v množstvích cca 12 m3s-1 v těchto obdobích stoupal průtok až na extrémních 90 m3s-1 a způsoboval povodně se značnými materiálními škodami.

TECHNICKÉ ŘEŠENÍ PROTIPOVODŇOVÉ OCHRANY

Ojedinělým projekčním řešením, které umožnila konfigurace terénu a návaznost spádů vodních toků, se podařilo zmírnit svízele způsobované povodněmi.
OKD, DPB PASKOV, akciová společnost byla při realizaci tohoto unikátního projektu. Územní situování protipovodňové odvodňovací štoly je znázorněno na obr. 2.


Obr. 2 Územní situování odvodňovací štoly

Propojením zátopové oblasti u městečka Madiswil, se vody z říčky Langete dostanou štolou vyraženou v hloubce cca 55 m po úrovní terénu do řeky Aáry, poblíž vodní elektrárny Bannwil. Odvodňovací štola o délce 7 531 m a světlém průměru 3,30 m, vyztužena betonovými panely byla vyražena tunelovacím strojem v období dvou let. Vtoková vpusť u Madiswilu je řešena svislou šachtou o průměru 5,50 m v horní části přecházející do trychtýřového tvaru o průměru až 20 m. Tato rozšířená vpusť je překryta betonovým poklopem umožňující vtok vody po obvodu trychtýře do šachty při zvýšené hladině vody. Překrytím límce poklopu pod hladinu vody je zabráněno vnikání plovoucích předmětů do vtokové vpusti, čímž je předcházeno možnému zanesení a ucpání šachty. Šachtou voda padá do takzvané "toskomory", na hloubkové úrovni odvodňovací štoly. Do této komory jsou rovněž situovány dva odvzdušňovací vrty. Výsek projektu vtokové vpustě s odvzdušňovacími vrty a toskomorou je znázorněn na obr. 3.

Obr. 3
Schéma odvodňovací vpustě s odvzdušňovacími vrty

Dále voda pokračuje odvodňovací štolou až do již zmiňované řeky Aáry. Kapacita vyprojektovaného odvodňovacího systému je 58 m3s-1.

REALIZACE ODVZDUŠŇOVACÍHO VRTU
Po technické přípravě, zajištění smluvního vztahu a dopravě vrtné soupravy WIRTH HG - 210 bylo započato s vlastní realizaci odvzdušňovacího vrtu metodou "Raise Boring".

TECHNICKÁ DATA POUŽITÉ VRTNÉ SOUPRAVY WIRTH HG 210
délka vrtu: 200 m, 240 m, 370 m, 420 m
průměr vrtu: 2,40 m, 2,04 m, 1,72 m, 1,40 m
pohon: el. hydraulický
výkon el. motoru: 160 kW
napětí: 500 V
počet otáček: 0 - 49 min -1
přítlak: 1 900 kN
max. krouticí moment: 100,5 kNm
vrtné trubky: průměr 210 mm
délka 1,5 m
hmotnost 278 kg
rozměry stroje: délka: 5 495 mm
šířka: 2 000 mm
výška: 4 375 mm
hmotnost stroje: 18 000 kg



Montáž soupravy na povrchovém staveništi poblíž vtokové vpustě byla provedena během 3 dnů a tak mohlo proběhnout zaměření pilotního vrtu a jeho zavrtání pod úklonem 300% směrem do podzemní štoly. V průběhu 9 směn byl pilotní vrt o průměru 250,8 mm a délce 50,88 m odvrtán. Zjištěná odchylka 12 cm představuje vynikající přesnost, která přepočtena na celkovou délku činí 0,24 %. Pronik pilotního vrtu do toskomory je zachycen na obr. 4.

Obr. 4
Pronik pilotního vrtu


Přesné odvrtání cílového vrtu se stalo předpokladem pro dokončení vrtu. Vlastnímu připojení rozšiřovacího dláta (RD) o průměru 1 400 mm předcházelo rozšíření úseku 8 m průměrem 450 mm z prostorových důvodu, kdy ukloněná osa vrtu neumožňovala připojení RD 1400 mm. Rozšířením vznikl prostor pro vychýlení osy vrtných trubek a tím i možnost průchodu RD 1 400 mm do vrchlíku vrtné komory. Rozšiřovací dláto 1 400 mm bylo osazeno osmi plnoplošně osazenými roubíkovými kotouči s předstupněm o průměru 450 mm. S takto sestaveným vrtacím nástrojem bylo provedeno rozšíření pilotního vrtu na konečný průměr v průběhu 10 směn. Bylo tak dosaženo průměrného postupu rozšiřování 5,09 m/sm. Rozpojena hornina v množství cca 25 m3/sm byla plynule odtěžována lžícovým nakládačem na housenicovém podvozku.
Odtěžování rubaniny byla věnována maximální pozornost při soustavném sledování hladiny vody v říčce Langete z důvodu zamezení ohrožení pracovníků odtěžení a splavení rubaniny do trasy odvodňovací štoly. Z těchto důvodů byl objednatelem vybrán pro realizaci listopadový termín s dlouhodobě nízkými srážkami. Tento předpoklad nebyl potvrzen a několikrát v průběhu vrtných prací byl havarijním systémem znemožněn vstup do prostoru dolní komory v odvodňovací štole.
Poměrně monotónní geologický profil, bez tektoniky, tvořil téměř po celé délce jemnozrný až střednězrný pískovec jehož pevnost nepřesáhla 90 MPa. Nezpevněné horniny tvořící povrchovou vrstvu, byly do hloubky 5,70 m odstraněny a vzniklý prostor vyplněn betonem.
Realizace vrtu je zdokumentována na fotografických snímcích (obr. 5,6,7,8).


Obr. 5 Vrtná souprava WIRTH HG 210


Obr. 6 Situování vrtu - Madiswil


Obr. 7 Dovrtávání RD 1400 mm


Obr. 8 Pohled na stavenitě

ZÁVĚR
Úspěšným provedením velkoprůměrového vrtu, který byl předán před smluvním termínem objednateli firmě WITSCHI AG, Langenthal, naše akciová společnost OKD, DPB PASKOV, navázala na práce obdobného charakteru, prováděné na podzemních stavbách v tuzemsku i zahraničí.
Pro úplnost uvádíme další zahraniční zakázky nedávné doby, jako například v Německu realizované předvrty svislých větracích šachet obchvatových silničních tunelů "Saukopf" u Weinheimu, "Sommerberg" poblíž Hausachu a v Řecku jsme technologickým předvrtem o průměru 1 720 mm, délky 157 m umožnili ražbu podzemního vodního přiváděče o úklonu 52 ° na stavbě hydroelektrárny Messochora. Závěrem je možno konstatovat, že metoda vrtání velkoprůměrových vrtu "Raise Boring", kterou používáme v naších uhelných dolech našla další využití a to při realizaci unikátní podzemní stavby, řešící odvodnění zátopové oblasti.