книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок
.pdfженин бадьи -направляющая рамка находится над прицепным устройством. При выходе из ствола бадья поднимается над верхней приемной площадкой (рис. 7Л1.6), верхние ляды за крываются, на кольцо бадьи 5 надевается трос 6 с крюком и бадья, опускаясь, опрокидывается. При опрокидывании бадьи направляющая рамка 7 удерживается в крайнем верхнем по ложении стопорным устройством 8. После разгрузки породы бадья возвращается в верхнее исходное положение, крюк сни мается с кольца, убирается стопорное устройство и бадья вме сте с направляющей рамкой опускается в ствол. Направляющая рамка задерживаемся на. раструбе подвесного полка, а свобод ная бадья перемещается в забой.
БПН имеют меньшую скорость движения и большее время разгрузки-, что снижает производительность подъема. В этих бадьях недостаточно механизирован тяжелый труд разгрузки породы.
БПН применяют в стволах небольших глубин и диаметров. Каждые два года бадьи проверяются на двойную статическую нагрузку. Вместимость бадьи (:м3):
v6 = i,i S W C H .
где Л,РЭ— суммарная эксплуатационная производительность погрузочных машин, м3/с; Гц продолжительность цикла подъ ема без времени перецепки бадьи, с; К» — коэффициент нерав номерности работы подъема, равный 1,3—(1,5.
По расчетным данным и табл. 7.2 подбирают тип бадьи. Ес- ,ли полученная по расчету вместимость бадьи* больше одной стандартной, применяют две бадьи и соответственно две подъ емные машины. При выборе вместимости бадьи и числа бадей необходимо производить проверку на возможность их размеще ния в поперечном сечении ствола.
По рекомендации ВНИИОМШСа рациональная вместимость бадьи Кб (м3.) , которая соответствует наименьшим эксплуатаци онным затратам
у 6= к брау ъ ,
где Кв — коэффициент, учитывающий тип тахогра-ммы подъема, равный 0,034—0,03 при проходке стволов со скоростью 50— 150 м/мес при параллельной и 0,0315—0,0285 (при совмещенной схемах строительства стволов; Р п — потребная часовая произво дительность подъема, м3/ч; Я — глубина ствола,- м.
7.5. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПОДЪЕМА
Основополагающим принципом установления иропзводнтель-
.кости подъема является следующее: производительность подъ ема Р„од должна быть больше или равна производительности
погрузки породы Рпогр в первой фазе на конечной глубине ство ла, т. е. РПол>Рпотр. Это основное положение может иметь ис ключения. Так, при параллельной схеме проходки, когда одно временно с погрузкой породы в смежной заходке производится возведение постоянной крепи, необходимо иметь дополнитель ный подъем для спуска опалубки, подъема временной крепи и других работ.
На стволах большой (1000 м и больше) глубины иногда бы вает выгодней на последних метрах иметь производительность подъема меньше производительности погрузки. В этих случа ях увеличение времени погрузки породы и связанное с ним не которое снижение скорости проходки компенсируется уменьше нием стоимости монтажа и эксплуатации более мощной подъ емной машины.
При работе без перецепки бадей возможны случаи, когда
Рпогр -5^ Рпод.
Производительность подъема (м3/ч) определяется вмести мостью бадьи и продолжительностью цикла подъема
P n= 3 6 0 0 W (7 W ()',
число подъемов в час
n = 3600/(7V Q ,
где Уб— вместимость бадьи, м3; Кз — коэффициент заполнения бадьи, равный 0,9; К — коэффициент неравномерности работы подъема, равный 1,3— 1,5; Тцф— фактическая продолжитель ность цикла подъема, с.
^цф— > где Тц — продолжительность цикла подъема (время движения
бадьи в стволе, |
простои бадьи над забоем при подъеме и спус |
||
ке, |
время разгрузки породы и т. п.); |
tn— время простоя подъе |
|
ма |
в ожидании |
окончания погрузки |
породы в бадью. |
Если время загрузки бадьи t36 равно или больше времени
цикла подъема |
Гц, т. е. *зб> Г Ц, то Гцф= / 3б, если #36<7V, та |
||
7'цф=7’ц. |
|
|
|
Для одного |
одноконцевого подъема'' без |
перецепки |
Гцф= - |
— Тц-Кзб. Для |
ориентировочных подсчетов |
суммарную |
произ |
водительность |
подъема U Pn можно определить последующей, |
||
формуле: |
|
|
|
-^-1р ^ вч^ р/Сн
—241<п1П ,
где V— скорость проходки, м/мес; 5 ВЧ— площадь поперечного^ сечения ствола" вчерне, м2; ц,— КИС; КР— коэффициент разрых ления породы, равный 1,8—2,2; /(„ — коэффициент неравномер-
иости (работы подъема, равный 1,3—1,5; т — число рабочих: дней в месяце по проходке ствола; Кп— доля времени погрузка от общей продолжительности цикла проходки, равное обычно 0,4—0,5.
т=тк— '2/пв ,
где тк— число календарных дней в месяце; %тв— число вы ходных, ремонтных и других дней, когда не производятся ра боты по проходке ствола.
Продолжительность цикла подъема зависит от глубины гг
оснащения ствола, технологической схемы проходки, типа подъ емной машины и скорости подъема, тахограммы подъема ,и дру гих факторов.
Тахограмма — изменение скорости движения бадьи по ство лу — для одноконцевого подъема дана на рис. 7.12. При двух концевом подъеме тахограмма имеет более сложный вид, так: как изменение скорости подъема (спуска), одной бадьи копиру ется другой бадьей.
Рис. 7.12. Тахограмма одноконцевого подъ ема при совмещенной схеме проходки
При составлении тахограммы. руководствуются следующими ^положениями. Движение бадей без 'направляющих канатов до-
.пускается на участке не более 20 м, а при применении агрега тов- и погрузочных машин — 40 м. Максимальная скорость дви жения бадей определяется проектом, но не должна превышать: при подъеме и спуске людей по направляющим канатам 8 м/с; ■без направляющих канатов 1 м/с; при подъеме и спуске грузов по направляющим канатам не более 12 м/с, без направляющих канатов 2 м/с. При спуске бадьи останавливается на расстоя
нии 5 м до полка и забоя. |
\ |
Подъем бадей из забоя производится только после ее успо |
|
каивания и сборки днища |
на высоте 1,5—2 -м от забоя. Ско |
рость движения бадьи при опускании на забой, подъеме для успокаивания бадьи, выборе напуска каната не должна превы шать 0,3 м/с. Скорость движения бадьи при проходе через проемы натяжного полка не должна превышать 0,7 м/с, подвес ного полка 1 м/с, через нулевую раму 2 м/с.
Продолжительность цикла подъема (с) |
можно |
определить |
по следующим формулам. |
|
|
При совмещенной схеме строительства |
ствола |
(один полок |
в стволе): |
|
|
одноконцевой подъем |
|
|
-,7у= 2//- ~ i I + 2 ,6 o + 1 4 4 , |
|
|
цV
двухконцевой подъем
Т8ц' = |
Я ~ 2? - + |
1,Зо+ 116 . |
|
|
|
При параллельной схеме строительства ствола (в стволе два |
|||||
полка): |
|
|
|
|
|
одноконцеврй подъем |
|
|
|
||
T ^ = 2H~ l-- + 2,6v+ 194, |
|
|
|||
|
V |
|
|
|
|
двухконцевой подъем |
|
|
|
||
Т 2Д*= Я — 107/о + |
1,3 о + 166 , |
|
|
||
где Я —-глубина |
ствола, м; о — скорость |
подъема. |
За. время |
||
Гц принимается время перецепки бадей, равное 30 с. |
скорость |
||||
По |
рекомендации 'ВНИИОМШСа рациональная |
||||
подъема при скорости проходки стволов |
50— 100 м/мес равна: |
||||
при глубине ствола |
Я < 4 0 0 м о=3,5ч-3,7 м/с; при |
Я = 4 0 0 -г |
|||
-Н300 м о = 4 ,2-^4,5 |
м/с; при Я =600-н800 |
м о = 4 ,8-^-5,3 м/с. |
|||
Расчетное число подъемов в час для одноконцевого (ni) и двухконцевого (п2). подъемор в зависимости от глубины ствола #с и максимальной скорости подъема дано на рис. 7.13.
Рис. 7.13. |
Число |
подъемов |
п |
/ |
|
в час |
(ni — для |
однокон- |
Л |
Г |
|
цевого |
|
подъема — сплош- |
|
||
ныелинии, Пч— для двух |
• 11 |
- |
|||
концевого |
подъема — пунк- |
||||
тирные линии) в зависимо- ' |
12 |
- |
|||
сти от |
глубины ствола Нс, |
||||
м(цифры — максимальная
скорость подъема, м/с) |
13 - |
14 -
15-
16-
17-
18-
19:
Из анализа работы проходческого подъема следует, что с увеличением скорости подъема в 3 раза (с 4 до 12 м/с) число подъемов (и одновременно производительность подъема) уве личивается при одноконцевом подъеме в 1,3—1,6 раза, а при двухконцевом подъеме в 1,2—1,4 раза. Это значит, что для по вышения производительности подъема более целесообразно увеличить вместимость бадьи, чем скорость подъема.
При увеличении глубины ствола с 300 до 1000 м число подъ емов уменьшается при одноконцевом подъеме всего в 1,35 раза,, при двухконцевом подъеме в 1,2 раза. Это свидетельствует о большом влиянии времени движения бадьи «а участках с по ниженными скоростями на общее время цикла подъема.
7.6. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ПОРОДЫ НА ПОВЕРХНОСТИ
Транспортирование породы на поверхности при проходке стволов повсеместно производится автосамосвалами грузоподъ емностью 5; 7 и 10 т. Породу отводят на поетоянный породный отвал, где она разравнивается бульдозерами. До породного от вала строят дорогу из железобетонных' плит. На проходке не глубоких стволов и шурфов иногда транспортирование породы производится в вагонетках электровозами.
Производительность автосамосвала
Q^Gl(KTyn),
где G— грузоподъемность автосамосвала, т; К — коэффициент неравномерности работы автомашины, равный 1,2— 1,3; "(л — плотность разрыхленной породы, равная 1,3— 1,6 т/м3; Т — про должительность рейса, ч,
Г = 1 ,8 г /о + 2 * ,
где z — расстояние от ствола до породного отвала, км; и— средняя скорость движения груженого и порожнего автосамо-
свала, равная 20—25 км/ч; JJf— время разгрузки и погрузки ■автомашины, равное 0,05—0,07 ч. Подставив значение Т в. Q, получим
Необходимое число автомашин для транспортирования по роды'
n = P J Q ,
где Рп— производительность подъема породы в первой фазе погрузки. В практике проходки стволов погрузка породы не имеет строгой регламентации по времени в течение суток. Уста новленное графиком цикличности время погрузки породы по различным причинам часто изменяется. Для увеличения эффек тивности использования автомашин на некоторых проходках около копра, под течкой желоба, сооружается заглубленный аккумулирующий бункер. Порода из ствола поступает в бун- «ép, откуда в дневную смену породу скреперами грузят в авто машины и отвозят в отвал.
Вместимость бункера зависит от грузоподъемности автоса мосвала, диаметра, глубины и скорости проходки стволов. При -скорости проходки стволов 80—100 м/мес и грузоподъемности автосамосвала 10 т рекомендуется принимать вместимость бун кера; 30—60 м3 на стволах диаметром 5,5 м; 100— 140 м3 на стволах диаметром 7 м; 140—190 м3 на стволах диаметром 8 м.
Применение бункеров позволяет уменьшить затраты на транспортирование породы при проходке стволов глубиной бо лее 600 м в 1,2—2 раза и увеличить использование автотранс порта примерно в 2 раза.
8.ВОДООТЛИВ
8.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Стволы шахт на отдельных участках обычно проходят по водоносным породам, из которых в ствол поступает вода. Толь ко в редких случаях стволы проходят в.сухих породах без при токов воды. Количество поступающей в ствол воды зависит от мощности, водообильности и числа водоносных пла’стов, коэф фициента фильтрации, напора вод, диаметра ствола, водонепро ницаемости крепи и других факторов. По исследованиям, притоки воды в стволах строящихся шахт Донбасса составляют 13—20 м3/ч, а на действующих шахтах 6— 11 м3/ч. Статические
Рис. 8.1. Зависимость |
высоты столба. воды |
в забоях стволов различных диаметров £>вч: |
|
1—3 — соответственно |
при Q=10, 15 и |
.20 м3/ч |
|
напоры подъемных вод изменяются от 0,3 до 1 МПа, На от дельных шахтахдавление воды достигает 3—4 МПа.
Вода в ствол поступает через забой и крепь ствола. В за бой вода поступает в тех случаях, когда стволом вскрывается водоносный пласт. Через крепь ствола вода поступает, когда пройден водоносный пласт пород. При фильтрации воды через крепь она в виде дождя падает в забой.
Наличие воды в значительной степени затрудняет работу по проходке ствола. Затрачивается время на откачку воды, частые простои в работе из-за подтопления забоя, снижается произво дительность труда проходчиков.
Интенсивность затопления забоя ' (.рис. 8:1) зависит от при тока воды Q (м3/ч) и диаметра ствола вчерне.
Производительность труда |
снижается |
при притоках воды |
|
6—13 м3/ч на |
10%, 13—20 м3/ч — 25%, более 20 М3/ч — 30%. |
||
При притоке воды 10—15 м3/ч скорость проходки стволов |
|||
снижается в |
1,5—1,8 раза. В |
водоносных |
песках и плывунах |
скорость проходки снижается до 10—15 м/мес.
В соответствии с рекомендациями СНиПа стволы и их со пряжения с горизонтальными и наклонными выработками в рыхлых и неустойчивыхпородах независимо от ожидаемого притока воды надлежит проходить специальными способами.
Проходку вертикальных стволов шахт в устойчивых поро дах обычным способом, как правило, следует осуществлять при притоках воды в забой не более 8 м3/с. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается проходить стволы шахт обычным способом при притоках воды в забой до 20 м3/ч, но при этом должно быть предусмотрено последующее подавление притока воды в стволы шахт и доведение его до нормативной величины.
В- случаях, ковда при проходке в ствол поступает 'вода, при меняется водоотлив — вода из забоя откачивается' на поверх ность земли.
Особенностью водоотлива при проходке стволов является переменная величина притока. По мере, увеличения глубины ствола приток воды обычно увеличивается; изменяется высота откачки воды с увеличением глубины ствола. Ожидаемый при ток воды определяется по данным геологической разведки, ко торые не всегда бывают достоверными. По э'гой причине фак тический приток воды часто превышает расчетный, водоотлив ное оборудование подвешено в стволе на канатах и перемеща ется по стволу (подъем перед взрывом породы и спуск после взрыва) ; ремонт, и эксплуатация подвесных насосав сложнее, чем стационарных; из забоя ствола откачивается загрязненная вода с абразивными частицами пород, что сокращает сроки нормальной работы насосов; в стволе монтируются обычно один и редко два насоса. Замена вышедшего из строя насоса производится несколько часов. В это время работы в забое ствола прекращаются и ствол подтапливается. После спуска исправного насоса затрачивается дополнительное время на от качку воды^из ствола.
В зависимости от притока водоотлив производится в бадьях или насосами.
8.2. ВОДООТЛИВ БАДЬЯМИ
Водоотлив бадьями является наиболее простым, надежным и распространенным способом. При этом способе (рис. 8.2) во да пневматическим насосом 1 из забоя перекачивается в бадьЮ' 2 и в бадье поднимается на поверхность земли. В копре бадья, опрокидывается и вода по желобу поступает в канализацию или в специальные водоотливные канавки.
Во время погрузки породы подъем воды производится в бадьях вместе с породой. При выполнении других операций (бурение и заряжение шпуров, возведение крепи) вода подни мается на поверхность земли в бадьях без породы.
Рис. 8.2. Водоотлив бадьями
Нагнетание воды в бадьи производится пневматическими за бойными насосами типа Н-1м, «Байкал», «Малютка».
Техническая характеристика насосов |
|
|
|
|
|
Насос . |
м3/ч . |
Н-1М |
Байкал-2 |
ПН-100 _ Малютка |
|
Подача, |
25 |
18 |
30 |
15 |
|
Давление, МПа . |
0,4 |
0,4 |
0,07 |
0,04 |
|
Расход |
воздуха, м3/с |
0,1 |
0,05 |
0,03 |
0,015 |
Размеры, мм: |
490 |
510 |
300 |
270 |
|
длина . |
|||||
ширина |
300 |
472 |
230 |
260 |
|
высота |
450 |
672 |
390 |
275 |
|
Масса, |
кг |
30 |
76 |
22,5 |
12,8 |
При нагнетании воды насосы опускаются в приямок, а шланг в бадью. Сжа;тый воздух для насоса поступает по пневматиче скому шлангу.
Производительность водоотлива бадьями (м3/ч)
/1 _ 3600 Гб^зРо |
’ |
Чб------- к~т |
|
Ан' д |
|
где t/б — вместимость бадьи, м3; /(3 — коэффициент заполнения бадьи, равный 0,9; Кн— коэффициент неравномерности работы подъема, равный 1,3—1,5; ро— коэффициент заполнения водой пустот в загруженной породой бадье, равный 0,45—0,5. При от качке воды в бадье, не загруженной породой, ро— 1; 7ц— про должительность цикла подъема, с.
Подставив в приведенную формулу /Сэ=0,9, ро—0,5, Кн— = 1,3, получим
Q6 = 2100iy7V'
Граничными условиями применения приведенных формул яв ляется неравенство
0 а > *
где Р3— эксплуатационнаяпроизводительность погрузочной ма шины, м3 разрыхленной породы/ч; Q„ — подача забойного насо са, м3/ч. Для обеспечения этого неравенства можно применять два насоса.
При оснащении ствола двумя подъемными установками об щая производительность водоотлива равна сумме *производи тельностей водоотлива каждой установки. Производительность водоотлива бадьями изменяется от 5 до 30 м3/ч.
8.3. ВОДООТЛИВ НАСОСАМИ
Водоотлив насосами применяют в тех случаях, когда при ток воды в забой ствола превышает производительность водо
отлива бадьями, а работы по уменьшению притока воды не да ют положительного результата. Независимо от притока воды а стволе. следует монтировать став водоотливных труб и силовой кабель. Для откачки воды из ствола применяют подвесные вертикальные и стационарные подвесные вертикальные и ста ционарные горизонтальные насосы.
Подвесные проходческие насосы (рис. 8.3) состоят из ра мы, последовательно соединенных секцией рабочих колес, элек тродвигателя, пусковой' и запорной арматуры. Они подвешива ются в стволе на канатах.
Техническая характеристика подвесных насосов |
|
|
|
||||
Марка насоса . |
ППН-50-12 ппн-зох |
ВП-2 |
ВП-Зс |
ПН-2 |
|||
Подача, |
м3/ч . |
50 |
Х250 |
35 |
50 |
35 |
|
30 |
|||||||
Давление |
водяного |
|
|
|
|
|
|
столба, |
МПа |
2,5 |
2,5 |
4 |
3,6 |
1,5 |
|
Число |
рабочих колес |
12 |
15 |
6 |
6 |
7 |
|
Диаметр, мм: |
|
|
|
|
|
||
всасывающего |
|
|
|
|
|
||
шланга . . . . |
100 |
100 |
100 |
100 |
76 |
||
нагнетательной тру- |
|
|
|
|
|
||
бы . |
|
|
100 |
100 |
100 |
100 |
76 |
Электродвигатель: |
|
|
АО-92-2 АО-92-2 АО-73-2 |
||||
тип . |
|
кВт |
АВШ-75 |
АВШ-75 |
|||
мощность, |
75 |
’ 45 |
100 |
100 |
28 |
||
частота |
вращения, |
|
|
|
|
|
|
* С-'1 |
|
|
24,5 |
34,5 |
49,3 |
49,3 |
49 |
Масса, кг |
|
2565 |
3020 |
2500 |
2500 |
1450 |
|
Стационарные горизонтальные насосы монтируют в перекачных станциях, которые следует устраивать независимо от при тока воды.
Водоотлив насосами может производиться одним насосом (одноступенчатый) и несколькими насосами (многоступенча тый).
При откачке воды одним подвесным насосом вода из забои перекачивается на поверхность земли.. Насос подвешивается в стволе на двух канатах через блок, установленный в раме на соса. К этим канатам хомутами закрепляется став водоотлив ных труб. Монтаж и демонтаж става труб производятся на по верхности земли. При откачке воды насос располагается на рас стоянии 4—5 м от забоя. Приемный клапан гибкого всасываю щего шланга помещается в приямок, куда собирается вода.
Тип насрса принимается в соответствии, с притоком водьц Перед взрывом породы насос поднимается на 20—25 м от забоя.
Откачка воды одним насосом имеет следующие недостатки: расположение насоса в забойной части ствола затрудняет ра боту погрузочной машины; спуск и подъем насоса с частичным демонтажом и монтажом става труб удлиняют время проход-