Overview of technologies for constructing the facilities at the Dniester pumped storage power station

Abstract

Purpose. Perform an overview of the construction technologies and substantiate the effectiveness of the Ukrainian experience in building a pumped storage power station (PSPS) on the Dniester River in difficult engineering-geological conditions with the construction of large underground structures, including mine shafts and hydraulic engineering tunnels. Methods. In the work, the main technological methods have been studied and analysed of hydraulic engineering construction of complex large underground structures in the rocks with medium hardness according to M.M. Protodiakonov scale using a special method of a well lowering and a combined method of drilling and blasting operations during mine workings drivage, which is based on the slow and short-delay blasting. The anchors calculation, when driving the water sup-ply conduits, has been made from the condition of suspending the block of disturbed rock, the thickness of which was taken equal to the roof arch height according to M.M. Protodiakonov. The parameters of the sprayed plaster base concrete have also been calculated according to V.M. Mostkov theory. Findings. The analysis of the current state of research, theoretical positions and world practice of construction of PSPS has been made, which testifies the high potential of this type of energy facilities. The efficiency of the underground hydraulic engineering construction of the Dniester Station has been substantiated. The results are presented of a complex application of mining and construction methods, as well as processing equipment for the construction of horizontal and tailrace conduits, drainage adits and vertical mines for hydraulic units in difficult engineering and geological conditions. As a result of performed analytical studies, the combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits, which is the most rational for engineering and geological conditions of increased complexity, has been substantiated. Originality. The efficiency of the lowering well method in a thixotropic jacket when constructing in the soft soils has been determined under the conditions of building a PSPS on the Dniester River. The step-by-step combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits has been substantiated. Practical implications. The most rational ways of conducting a range of mining-construction works have been substantiated and implemented, allowing to construct a complex pumped storage facility with a capacity of over 2.0 million kilowatts, ensuring a significant increase in the power supply capacity of the West Ukraine region.

Мета. Виконати огляд технологій спорудження й виявити ефективність українського досвіду будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер у складних інженерно-геологічних умовах зі зведенням великих підземних об’єктів, включаючи шахтні стовбури та гідротехнічні тунелі. Методика. В роботі розглянуті та проаналізовані основні технологічні способи гідротехнічного будівництва складних великих підземних споруд у скальних породах середньої міцності за шкалою М.М. Протод’яконова із застосуванням спеціального способу опускного колодязя й комбінованого способу ведення буропідривних робіт при проходці гірничих виробок на основі уповільненого і короткоуповільненого підривання. Розрахунок анкерів при проходці водоводів виконувався з умови підвішування блоку порушеної породи, товщина якого приймалася рівною висоті склепіння обвалення за М.М. Протод’яконовим. Розрахунок параметрів набризгбетону проводився також за теорією В.М. Мосткова. Результати. Виконано аналіз сучасного стану досліджень, теоретичних положень і світової практики будівництва гідроакумулюючих станцій, що свідчить про високий потенціал даного виду енергетичних об’єктів. Обґрунтовано ефективність підземного гідротехнічного будівництва Дністровської станції. Представлені результати застосування комплексу гірничопрохідницьких і будівельних методів та технологічного обладнання для спорудження горизонтальних і відвідних водоводів, дренажних штолень та вертикальних шахт для гідроагрегатів у складних інженерно-геологічних умовах. В результаті виконаних аналітичних досліджень обґрунтова- ний комбінований метод створення анкерного набризгбетонного кріплення при проходці водоводів, що є най- більш раціональним для інженерно-геологічних умов підвищеної складності. Наукова новизна. Для умов будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер визначено ефективність методу опускного колодязя в тиксотропної сорочці при будівництві в слабких ґрунтах. Обґрунтовано поетапний комбінований метод створення анкерного й набризгбетонного кріплення при проходці водоводів. Практична значимість. Обґрунтовано й впроваджено найбільш раціональні способи ведення комплексу гірничобудівельних робіт, що дозволяють здійснювати будівництво складного гідроакумулюючого об’єкта потужністю понад 2.0 млнкіловат, що забезпечує суттєве підвищення енергоозброєності західного регіону України.

Цель. Выполнить обзор технологий сооружения и выявить эффективность украинского опыта строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр в сложных инженерно-геологических условиях с воз- ведением крупных подземных объектов, включая шахтные стволы и гидротехнические тоннели. Методика. В работе рассмотрены и проанализированы основные технологические способы гидротехнического строительства сложных крупных подземных сооружений в скальных породах средней крепости по шкале М.М. Протодьяконова с применением специального способа опускного колодца и комбинированного способа ведения буровзрывных работ при проходке горных выработок на основе замедленного и короткозамедленного взрывания. Расчет анкеров при проходке водоводов выполнялся из условия подвешивания блока нарушенной породы, толщина которого принималась равной высоте свода обрушения по М.М. Протодьяконову. Расчет параметров набрызгбетона производился также по теории В.М. Мосткова. Результаты. Выполнен анализ современного состояния исследований, теоретических положений и мировой практики строительства гидроаккумулирующих станций, свидетельствующий о высоком потенциале данного вида энергетических объектов. Обоснована эффективность подземного гидротехнического строительства Днестровской станции. Представлены результаты применения комплекса горнопроходческих и строительных методов и технологического оборудования для сооружения горизонтальных и отводящих водоводов, дренажных штолен и вертикальных шахт для гидроагрегатов в сложных инженерно-геологических условиях. В результате выполненных аналитических исследований обоснован комбинированный метод создания анкерной набрызгбетонной крепи при проходке водоводов, являющийся наиболее рациональным для инженерно-геологических условий повышенной сложности. Научная новизна. Для условий строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр определена эффективность метода опускного колодца в тиксотропной рубашке при строительстве в слабых грунтах. Обоснован поэтапный комбинированный метод создания анкерной и набрызгбетонной крепей при проходке водоводов. Практическая значимость. Обоснованы и внедрены наиболее рациональные способы ведения комплекса горностроительных работ, позволяющие осуществлять строительство сложного гидроаккумулирующего объекта мощностью более 2.0 млн киловатт и обеспечивающего существенное повышение энерговооруженности западного региона Украины.