книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

Рис. 2.1. Конструкция устья ствола

риферного каналов, для ввода кабелей и труб сжатого возду­ ха. Нижняя отметка вентиляционного и калориферного канала должна быть на 1 м выше опорного венца, а проемы для кабе­ лей располагаются от поверхности земли не менее чем на 1 м.

При строительстве стволов в наносных породах, где невоз­ можно заложить опорный венец, устье проходят на глубину 10— 12 м такой конструкции, в которой вертикальную нагрузку воспринимает только оголовок (рис. 2.1,6). Конструкция устья с нижним опорным венцом (рис. 2.1, в) применяется, когда ко­ ренные породы выходят на поверхность земли, а копер имеет самостоятельные фундаменты. На стволах с башенным копром

часть ствола, в которой монтируется горнопроходческое обору­ дование (подвесной потолок, погрузочные машины, призабой­ ная опалубка, ставы труб и т. п.).

Размер технологического отхода зависит от проходческого оборудования, которое монтируется в нем. и колеблется в пре­ делах 30—60 м в зависимости от дальнейшей технологии про­ ходки ствола.

Оснащение при строительстве устья зависит от. его глуби­ ны и диаметра, горно-геологических условий, технологической схемы, способа разработки породы, вида постоянной крепи и других факторов. В отечественной практике шахтного строи­ тельства для этой цели применяют различное оборудование: краны К-161, МКП-25, ПК-1, установки ППУ-1, агрегаты ПА-2, ППА-2, ПАШ-100, устройства НПУ, комплексы КПШ-2, КПШ-3, КС-14, экскаваторы Э-153, ЭШ-1514, а также грейферы «Темп-1», «Темп-2» и передвижное блочное проходческое обо­ рудование конструкции Донгипрооргшахтостроя.

Устье ствола обычно проходят по последовательной техно­ логической схеме: сооружают оголовок, устанавливают рамушаблон, монтируют оборудование подъема, производят выемку породы на глубину устья с возведением временной крепи, раз­ делывают породу под опорный венец и снизу вверх возводят постоянную бетонную или железобетонную крепь.

Выемка породы под оголовок производится экскаватором или бульдозером. Затем устанавливается опалубка и уклады­ вается железобетон. В верхней части оголовка предусматрива­ ются проемы для подкопровых балок и анкера, а в нижней ча­ сти выпускаются крючья для подвески колец временной крепи.

Разработку мягкой породы производят отбойными молотка­ ми или пневмоломами, слоями толщиной 0,4—0,6 м. Породы средней крепости и крепкие разрушают буровзрывным спосо­ бом с глубиной шпуров 1— 1,3 м и малой массой заряда. Поро­ ду грузят пневматическими грузчиками с ручным вождением грейфера КС-3.

Воду из забоя устья откачивают пневматическими забойны­ ми насосами Н-1м, «Байкал-2», НЗУ-1 и другими. Вода по ре­ зиновым шлангам подается на поверхность.

Проветривают забой вентиляторами СВМ-4 по прорезинен­

углубления устья возводят временную крепь. Временная крепь предотвращает отслаивание отдельных кусков из породных стен устья.

В стволах круглой формы временная крепь состоит из ко­ лец 1, крючьев (подвесок) 2, затяжки 3 и распорных стоек (рис. 2.2).

Кольца изготовляют из стали швеллерного профиля № 16— 22. Профиль швеллера зависит от диаметра ствола, крепости пород и расстояния между кольцами. Каждое кольцо собирает­ ся из отдельных сегментов длиной 2,5—3,0 м, массой 50—60 кг. Наружный диаметр кольца на 15—20 см меньше диаметра устья вчерне. Сегменты соединяют между собой накладками и

штырями 4. Кольца устанавливают на расстоянии 0,8— 1,5 м друг от друга и подвешивают на крючьях зетобразной формы. Крючья изготовляют из круглой стали диаметром 20—25 мм. Расстояние между крючьями по периметру 1,5—2,0 м. Для же­ сткости между кольцами устанавливают распорки, на каждый сегмент — две распорки. Между кольцами временной крепи и породными стенками устанавливают затяжки — доски шириной 150—200 мм и толщиной 40—50 мм. Затяжки расклинивают. Временную крепь возводят в забое устья в следующей после­ довательности. В забой спускаются крючья и подвешиваются на ранее установленное кольцо временной крепи. Затем спуска­ ются сегменты, укладываются на крючья и соединяются меж­ ду собой в кольцо. Кольцо центрируется и расклинивается. После этого устанавливаются затяжки и распорки.

Трудоемкость возведения временной крепи на 1 м ствола (чел.-ч) из металлических колец

дят снизу вверх после сооружения опорного венца в следующей последовательности: демонтируют кольцо временной крепи с затяжками, устанавливают арматуру и опалубку высотой 1 м,

.за опалубку укладывается бетонная смесь. Бетонную смесь с поверхности земли за опалубку подают по трубам.

Бетонная смесь за опалубкой укладывается равномерными по периметру слоями высотой 30—40 см и уплотняется вибра­ торами. Бетонная крепь устья должна быть монолитной без ра­ ковин и швов. Шов между крепью устья и оголовником тампо­ нируется цементным раствором. При возведении крепи устья применяют переносный полок. Переносный полок состоит из ■бревен диаметром 15—20 см, концы которых оперты на кру­ жала опалубки. На бревна укладывается настил из досок тол­ щиной 30—40 мм. В устьях глубиной более 10 м целесообразно применять подвесной одноэтажный металлический полок.

Опалубка может быть металлическая инвентарная или дере­

вянная. М е т а л л и ч е с к а я и н в е н т а р н а я о п а л у б к а состоит из отдельных сегментов высотой 1 м и длиной по дуге 1,5— 1,7 м. Сегмент состоит из рамы, изготовляемой из уголка 60X60, к которой приварена листовая сталь толщиной 3—5мм.

ем бетона на 1 м крепи устья, м3. При бетонной крепи /(6 = 1,15, при железобетонной крепи /(б= 2,2.

На стволах с башенными копрами устье проходят по осо­ бому проекту. В слабых водоносных породах устье проходят с применением специальных способов.

Скорость проходки устья 10— 15 м/мес. Низкие скорости проходки устья объясняются несовершенной последовательной

Технологический отход проходят с помощью оборудования, которое применялось для проходки устья ствола, или с исполь­ зованием проходческого копра и подъемной машины. Крепь возводят с применением призабойной металлической опалубки.

Вподготовительный период производят также оснащение ствола — монтаж оборудования, которое необходимо для про­ ходки ствола. На поверхности земли монтируются копер с ну­ левой рамой и разгрузочным станком, подъемная машина, ти­ хоходные проходческие лебедки для подвески в стволе ставов труб и оборудования, приствольный бетонорастворный узел и другое оборудование.

Встволе монтируют подвесной полок, призабойную опалуб­

ку, машины для погрузки породы, спасательную лестницу, ста­ вы труб для сжатого воздуха, вентиляции, спуска бетона и во­ доотлива, проходческие светильники, оборудование связи и сиг­ нализации.

Тип и количество монтируемого горнопроходческого обору­ дования, расположение его на поверхности земли и в стволе, время и стоимость оснащения ствола зависят от диаметра и глубины ствола, технологической схемы проходки, района строительства и других факторов.

на шахтной площадке до начала работ по проходке ствола и за­ висит от: мощности шахты, числа, диаметра и глубины прохо­ димых стволов, степени освоенности района строительства, рас­ стояния шахтной площадки от линии железных и автомобиль­ ных дорог, источников электроснабжения и водоснабжения и др.

По нормативам время подготовительного периода равно 12 месяцам при производственной мощности шахт 600 тыс.т/год и 16 месяцам при мощности шахты 3 млн. т/год. Фактическая продолжительность подготовительного периода часто превы­ шает нормативную и составляет 20—24 мес.

О б щ а я с т о и м о с т ь р а б о т п о д г о т о в и т е л ь н о ­ го п е р и о д а составляет 10—14%, а на отдельных шахтах и более от сметной стоимости строительства шахты.

Основными направлениями сокращения продолжительности подготовительного периода являются: своевременное обеспече­

риализации строительства; совершенствование организации производства и максимальная механизация работ.

Повышение индустриализации работ подготовительного пе­ риода должно проводиться в следующих направлениях:

широкое внедрение сборных железобетонных конструкций, постоянных зданий и сооружений;

применение разработанного Донгипрооргшахтостроем пере­ движного горнопроходческого оборудования (копры, подъемные машины, котельная, компрессорная и т. п.), что позволяет со­ кратить время оснащения ствола в 1,5—2 раза. Так, в шахте «Ждановская-Капитальная» оснащение воздухоподающего ство­ ла № 1 (включая проходку устья) передвижным оборудованием произведено за 7,3 мес, а вентиляционного ствола № 1— за 10,8 мес, что на 6 мес меньше проектных сроков;

внедрение разработанных ВНИИОМШСом временных сбор­ но-разборных зданий и сооружений из унифицированных типов секций;

максимальная механизация вспомогательных работ.

Одним из главных направлений повышения технико-эконо­ мических показателей подготовительного периода является мак­ симальное использование постоянных зданий и сооружений во время строительства шахт.

В настоящее время в технических проектах строительства угольных шахт предусматривается значительный объем посто­ янных зданий и сооружений, подлежащих строительству в под­ готовительный период и использованию их для нужд строи-

Существует технологическая схема строительства ствола с последующим и параллельным армированием (рис. 3.1). В п е р ­

щим армированием классифицируются по взаимосвязи в про­

в призабойном и примыкающем к нему. Они могут выполняться одновременно (параллельно), последовательно или с частич­ ным совмещением.

При классификации технологических схем учитываются также наличие и тип временной крепи и способ возведения по­ стоянной крепи — сверху вниз или снизу вверх.

Различают последовательную, параллельную и совмещен­ ную схемы строительства ствола. Основные характеристики этих схем приведены в табл. 3.1.

Каждая технологическая схема строительства обусловлива­ ет определенный набор проходческого оборудования как в ство­ ле, так и на поверхности и в значительной степени влияет на технико-экономические показатели строительства ствола.

Рис. 3.2. Последовательная схема проходки стволов:

2 — временная крепь; 3 — опор­ ный венец; 4 — постоянная крепь

3.2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ СХЕМА

Последовательная схема строительства ствола (рис. 3.2) ха­ рактеризуется разновременным (последовательным) выполне­ нием работ по выемке пород и возведению крепи в одной при­ забойной заходке (участке).

При этой схеме ствол по глубине разбивается на отдель­ ные заходки (участки). Высота заходки зависит от устойчиво­ сти пород. В слабых породах высота заходки принимается 10—

мают 5—7 м. Проходка ствола по последовательной схеме мо­ жет производиться с использованием временной крепи и без временной крепи.

В пределах каждой заходки осуществляется следующая по­

весного полка возводят постоянную крепь; наращивают ставы труб. Достоинства схемы — простая организация и малый объ­ ем работ по оснащению ствола. Недостатки: последовательное выполнение работ по выемке породы и возведению крепи; на­ личие временной крепи; значительные затраты времени на вы­

полнение вспомогательных работ, связанных с непрерывными переходами от выемки породы к возведению крепи; погрузка породы производится малопроизводительными машинами с руч­ ным вождением грейфера — КС-3, а подъем породы — в бадь­ ях вместимостью 1—1,5 м3.

В связи с указанными недостатками скорости строительства стволов при этой схеме низкие и составляют 15—25 м/мес (максимальная — 62 м/мес).

Последовательная схема широко применялась до 1952 г. (85% общего объема строительства стволов). В 1953 г. объем строительства стволов по последовательной схеме снизился до 60%, а в 1960 г. — до 4%.

В настоящее время последовательную схему применяют при строительстве, стволов в неустойчивых и водоносных породах с применением специальных способов, а также при строительст­ ве стволов и шурфов небольшой (до 100 м) глубины.

Последовательную схему без временной крепи применяют при строительстве стволов в крепких устойчивых породах с набрызгбетонной крепью. При этой схеме проводится углубка ствола на 7— 10 м, после чего с подвесного полка сверху вниз возводят постоянную набрызгбетонную крепь. Схема позволя­ ет применить высокопроизводительное оборудование для по­ грузки и подъема породы. Отсутствие временной крепи сокра­ щает время вспомогательных работ.

3.3. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ СХЕМА

Параллельная схема строительства стволов характеризуется одновременным производством работ по выемке породы и воз­ ведению постоянной крепи.

Различают параллельные схемы с временной крепью, со щи­

двух смежных заходках. В нижней призабойной заходке про­ изводится выемка породы и возведение временной крепи из металлических колец. В смежной заходке снизу вверх возводят постоянную крепь. На стыке заходок монтируется полок, кото­ рый предохраняет рабочих, занятых в забое. К этому полку крепят направляющие канаты. Демонтаж колец временной крепи и возведение постоянной крепи выполняют с двухэтаж­ ного подвесного полка. Ствол оснащается двумя независимы­

Работы организуют так, чтобы выемка породы на глубину призабойной заходки и возведение постоянной крепи по всей высоте смежной заходки по времени совпадали. Так как ско-