книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

1000 м в породах с f< 6 . Полученный опыт проходки стволов комбайнами ПД позволил создать комбайновый комплекс СК1у. В комбайне СК-1у по сравнению с ПД было увеличено пре­ дельное значение усилия подачи на забой с 800 до 1400 кН. Исполнительный орган имеет сменный породоразрушающий ин­ струмент; для пород с 6 — резцовый, для пород с f = 7— -4-13 — шарошечный.

спастной системе на четырех лебедках ЛЭП-45 на металличе­ ском проходческом или постоянном башенном железобетонном копре. Все основные механизмы комбайна смонтированы на трехэтажном каркасе.

Исполнительный орган комбайна — механический двухдйс-

скается с помощью механизма принудительной подачи на ве­ личину заходки. Во время разрушения породы комбайн непод­ вижен за счет распора шестью гидравлическими домкратами через секторный щит в породу и тремя лыжами в бетонную жрепь. Диски исполнительного органа комбайна расположены под углом друг к другу, в результате чего образуется кониче­ ская форма забоя, в центре • которого скапливается разрушен­ ная порода в виде пульпы (соотношение по объему воды и по­ роды 1 1). Пульпу засасбшают пневмоэлеватором и подают в два бункера, расположенных в каркасе комбайна. Из бункеров пульпу через пневмозатворы перегружают в скипы вмести­ мостью 3 м3 и выдают на поверхность, где через бункер-нако­ пительразгружают в кузов специального автосамосвала.

Во время разрушения породы каркас комбайна неподвижен ц распирается в породу и бетонную крепь ствола. Исполнитель-

■Рис.11.7. Схема проходческого комбай­ на СК-1Д:

ный орган комбайна, разрушая породу, опускается на величину заходки 1,3 м.

Одновременно с разрушением породы ствол крепится моно­ литным бетоном. Для этого используют металлическую опа­ лубку со спиральным поддоном и гидравлическим отрывом сек­ ций от бетона.

Для механизации наращивания ставов труб бетонопроводов, сжатого воздуха, водоотлива и вытяжной вентиляции комбайн снабжен телескопическими подъемниками.

Управляют комбайном с пульта, расположенного на втором зтаже каркаса. Нормальная работа обеспечивается при условии притока воды до 25 м3/ч. Возможно проведение предваритель­ ной или последующей цементации пород из забоя. Обслужива­ ют комбайн три человека.

Конструкция комбайна предусматривает возможность про­ ходки участков абразивных пород крепостью свыше 10 по бу­ ровзрывной технологии.

Для проходки по выбросоопасным пластам комбайн обору­ дован системой дистанционного управления с поверхности без присутствия людей в забое.

С использованием комбайна типа СК. был построен ствол

1109,8 м.

Ствол пересекал в основном породы крепостью 4—9, около 17% — 10—14 й выше. Было пройдено примерно 20 участков пород общей мощностью около 100 м, склонных к внезапным выбросам. Ствол на всю глубину был пройден без буровзрыв­ ных работ. В результате при бурении крепких пород выходили из строя различные агрегаты, что неизбежно приводило к зна­ чительным простоям.

Монтаж комбайна, его наладка и демонтаж заняли 291 сут.- Нроходка ствола бурением на глубину 1085 м — 448 сут. Сред­ няя скорость 2790 м3/мес (72,7 м/мес)-, производительность тру­ д а — 6,85 м3/чел.-смену. Крепление 111 м ствола железобетоном и проходка трех сопряжений объемом 565 м3 — 150 сут. Про­ стои комбайна составили 558 сут. Организационные неувязки, поломки и простои для начала неизбежны, но все же не такой большой продолжительности, которая может свести к отрица­ тельному результату и опорочить прогрессивную технологию.

При анализе стоимости проходки 1 м3 готового ствола было установлено, что с увеличением крепости пород до 14 и выше затраты, на матёриалы, транспорт,.монтаж и демонтаж остают­ ся постоянными, на электроэнергию и сжатый воздух — увели­ чиваются в 1,7 раза, труда — в 2,9 раза* а на*шарошечный по­ родоразрушающий инструмент — в 11,7 раза. При этом полная стоимость 1 м3 ствола повышается в 4,4 раза.

Применение стволопроходческих комбайнов имеет следую­ щие преимущества по сравнению, с буровзрывной технологией: обеспечивается комплексная механизация всех технологических процессов проходки ствола и почти полное совмещение их вр времени; устранение тяжелого физического труда проходчиков;* комфортные условия труда и высокая степень безопасности работ; повышение производительности труда проходчико*в в 5—

проходки-опасных по внезапным выбросам пластов.

Опыт эксплуатаций комбайна СК-1Д в Донбассе вскрыл и ряд недостатков, к которым относятся частые механические по­ ломки и быстрое изнашивание породоразрушающего инструмен­ та, на что тратится много времени, невысокая надежность при­ меняемого оборудования.

Вместе с тем строительство стволов с применением комбай­ ном является перспективным способом и требует дальнейшего изучения и совершенствования.

Заслуживает изучения и внедрения зарубежный опыт строи­ тельства стволов комбайнами и буровыми установками с пере­ довой скважиной.

12. ПРОВЕДЕНИЕ ВЫРАБОТОК, СОПРЯГАЮЩИХСЯ СО СТВОЛОМ

Строительство стволов технологически связано с рассечкой примыкающих к ним сопряжений и камер.

Сопряжение — это горизонтальная выработка околоствольного двора, примыкающая к стволу. К скиповому стволу при­ мыкают камеры дозатора, бункера и другие выработки.

Объемы сопряжений незначительны по сравнению с объема­ ми стволов шахт, однако проходка сопряжений имеет свои спе­ цифические особенности и длится от 1 до 3 мес. Объем выдавае­ мой за месяц породы из забоя ствола диаметром 8 м и в свету при скорости 75 м/мес равен 4950 м3 в массиве, а из забоя со­ пряжения — в среднем 300 м3. Затраты труда (в чел.-сменах) на 1 м3 сопряжения в свету в 10—12 раз больше, чем затраты труда на 1 м3 ствола.

Первая и наиболее важная особенность, затрудняющая про­ ходку сопряжения, — большие обнажения горных пород в связи со значительными пролетом и высотой сопряжения; вторая — разнообразие и сложность конструкций сопряжения, третья —

ставочных машин типа ПДВ-2 и пневмотранспорта бетонной массы за опалубку. В процессе проходки сопряжений необхо­ димо в большинстве случаев использовать временные устройст­ ва, а также переоборудовать устройства, применяющиеся при проходке ствола.

Технологию проходки сопряжений разрабатывают с исполь­ зованием полного комплекта чертежей сопряжения с продоль­ ными и поперечными разрезами, данных о размерах сопряже­ ния и крепи, данных таблицы объемов работ по конструктив­ ным элементам, характеристики пересекаемых горных пород, технологической схемы проходки ствола, сведений о применяе­ мом в стволе, оборудовании, заданных (нормативных) сроках и скорости производства работ.

Целесообразной будет та схема проходки сопряжения, кото­ рая обеспечивает максимальное совмещение работ по выемке породы и возведению крепи в забоях ствола и примыкающей выработки; позволяет получать минимальные размеры обнаже­ ний горных пород в процессе проходки, а также минимальные

промежутки времени от образования обнаженной поверхностидо возведения постоянной крепи. При выполнении этого условия не развивается деформация пород, окружающих выработку, и предупреждается их обрушение. Правильно выбранная схема обеспечивает высокую безопасность и простоту организации ра­ бот, создает более широкий фронт работ, дает возможность достйчь высокой скорости проходки и снижения стоимости.

12.1. РАССЕЧКА СОПРЯЖЕНИЙ СТВОЛОВ С ОКОЛОСТВОЛЬНЫМ ДВОРОМ

Формы и размеры сопряжений определяются физико-меха­ ническими свойствами пород, диаметром ствола и типом околоствольного двора.

Поперечное сечение сопряжений бывает сводчатым, прямо­ угольным и реже круглым. Сводчатое-сопряжение с коробовым сводом применяют при умеренном давлении горных пород со стороны кровли и отсутствии бокового давления; сводчатое со­ пряжение с полуциркулярным сводом — при наличии бокового давления, сводчатое сопряжение с обратным сводом — при дав­

ствола в свету, м.

Если ствол оснащен двухэтажными клетями, то высоту со­ пряжения определяют из условия одновременной посадки лю­ дей в оба этажа клети. Минимальную высоту сопряжения при­ нимают 4,5 м. Высоту сопряжения противоположного торца при­ нимают равной высоте, примыкающей к сопряжёнию горизон­ тальной выработки околоствольного двора.

Длина сопряжения должна быть не менее 5 м и обычно рав­ на 8—10 м. Сводчатое сопряжение крепят монолитным бетоном'

Железобетонную крепь с жесткой арматурой применяют в сла­ бых породах (f^ 3 ) и в условиях высокого давления горных, пород.

Почву сопряжений крепят монолитным бетоном с оставле­ нием проемов для посадочных брусьев и толкателей вагонеток. На высоте 5 м от сопряжения в стволе сооружают опорный ве­ нец.-

Рассечка сопряжения является весьма ответственной и тру­ доемкой работой и занимает от 1 до 3 мес. Затраты труда на 1 м3 сопряжения в свету в 10—12 раз больше, чем в стволах.

Особенности рассечки сопряжения следующие: значительная высота сопряжения и .связанная с этим большая площадь обна­ жения горных пород; выемка породы слоями с применением не­ совершенных технических средств транспорта породы к стволу; большой объем бетонных работ с применением опалубки, изго­ товляемой по индивидуальным проектам. Отношение объема вынутой породы к объему выработки в свету в стволах состав­ ляет 1,3— 1,4, а в сопряжениях— 1,6— 1,8; р первоначальный пе­ риод буровзрывные работы проводят с малой глубиной шпуров н величиной заряда.

Число сопряжений на одном стволе зависит от угла падения залежи полезного ископаемого и системы вскрытия шахтного поля, а также от назначения ствола. При горизонтальном и по­ логом падении пластов полезного ископаемого и отработке шахтного поля одним горизонтом, как правило, сооружают одно сопряжение на конечной глубине ствола.

При крутом залегании полезного ископаемого, когда шахт­ ное поле отрабатывается несколькими горизонтами, сопряжения сооружают на каждом горизонте.

В горнорудной промышленности при отработке полезных ис­ копаемых, залегающих в виде крутопадающих жил, расстояния между горизонтами принимаются. 50—80 м и на каждом гори­ зонте сооружают сопряжения. На отдельных стволах таких руд­ ников сооружается 10— 15 и более сопряжений.

Сопряжения чаще всего бывают двухсторонние, т. е. рассечка сопряжений идет в две стороны от оси ствола. Реже применяют односторонние сопряжения. Взаимосвязь работ по проходке ствола и рассечки сопряжений осуществляется по двум, схемам:

сопряжений производится после проходки ствола до проектной глубины.

При*первой схеме ствол проходят до сопряжения или на 5—8 м ниже его и далее проводят работы по рассечке сопряже­ ний. После окончания рассечки сопряжений возобновляют про­ ходку ствола.

Эту схему применяют в случаях нескольких сопряжений на различных горизонтах. Достоинство данной схемы заключается в следующем: к моменту проходки ствола до проектной глуби­ ны имеются все сопряжения, т. е. выполнен весь объем горно-

'проходческих работ; исключается возведение временных полков и приспособлений, что сокращает время подготовительных работ перед рассечкой сопряжений; рассечка сопряжений на проме­ жуточных горизонтах позволяет использовать находящийся в проходке ствол для вентиляции, водоотлива и т. п. Такое поло­ жение бывает при реконструкции шахт.

При применении указанной схемы увеличивается общее вре­ мя проходки ствола на вцемя, необходимое для рассечки со­

в а р и а н т — во время рассечки сопряжений углубление ствола не производится. Бригада проходчиков занята только на рабо­ тах по сооружению сопряжений, после которых возобновляется проходка ствола. Этот вариант характеризуется простой орга­ низацией, работ. Цри этом состав проходческой бригады обыч­ но остаемся неизменным и отпадает необходимость возведения дополнительных полков. Порода из сопряжения транспортиру­ ется в забой ствола и погрузочной машиной грузится в бадьи.

Недостаток варианта заключается в том, что во время рас­ сечки сопряжений проходка ствола не производится, что увели­ чивает общее время проходки ствола. Данный вариант имеет

сопряжения необходимо делать покрытия ствола и монтировать оборудование для погрузки и приема материалов. Осложняется работа подъема для выдачи породы из ствола и сопряжения.

Рассматриваемый вариант не получил широкого распростра­

ции работ.

При второй схеме ствол проходят до проектной глубины и затем проводят работы по рассечке сопряжений. Эту схему применяют в следующих случаях: проходка ствола осуществля­ ется по параллельно-щитовой схеме с применением комплексов ДШП-1 и КС-1м/6,2 с высокой скоростью. Наличие щита-обо­ лочки осложняет работы по рассечке сопряжений и снижает эффективность применения комплексов; ствол имеет сопряже­ ние на одном горизонте, сопряжение расположено на расстоя­

нии 10— 15 м от проектной глубины ствола; по различным при­ чинам проходка ствола до проектной глубины должна быть закончена в сжатые сроки, когда имеется возможность рассеч­ ку сопряжения осуществлять не из ствола, а с промежуточного' горизонта.

Для рассечки сопряжений в бетонной крепи ствола остав­ ляются проемы, которые заделываются временной крепью из изогнутых швеллеров с затяжкой.

При этой схеме сокращается время строительства ствола,- Ствол на всю глубину проходят в одном ритме с высокой ско­ ростью без изменения технологии работ. Недостаток схемы — на уровне сопряжений необходимо возводить временные полки.

На некоторых проходках рассечку сопряжений производят с подвесного полка. При этом порода из сопряжений спускает­ ся в забой ствола с последующей погрузкой стволовой погру­ зочной машиной.

Под технологическими схемами рассечки сопряжений пони­ мается взаимосвязь во времени и пространстве выемки породы и возведения постоянной крепи.

Различают следующие технологические схемы рассечки со­ пряжений: сплошным забоем, послойной выемкой породы свер­ ху вниз, послойной выемкой породы снизу вверх, бортовыми выработками (независимым забоем) и комбинированную. Вы­ бор технологической схемы зависит в основном от двух фак­ торов—-крепости пород и размеров сопряжения.

Р а с с е ч к у с о п р я ж е н и я с п л о ш н ы м з а б о е м при­ меняют в крепких (f> 7) породах в сопряжёниях шириной до 6 м. При ширине, сопряжения 3—4,5 м эта схема может приме­ няться в породах с /= 4 -ь6 .

При этой схеме порода по всему сечению вынимается на полную глубину сопряжения. Затем от забоя у ствола возводят постоянную бетонную крепь. По мере выемки породы возводят временную анкерную крепь.

В трещиноватых породах применяют анкерную крепь с ме­ таллической сеткой или швеллерными арками. Для бурения шпуров сооружают сборно-разборные подмости или делают за­ бой уступной формы. Размеры уступа по высоте и по длине 1,8—2 м. Комплект шпуров бурят с подвесного полка или с при­ забойной' опалубки. Опалубка для возведения бетонной крепи деревянная. Бетонную смесь спускают по трубам-и за опалубку укладывают при помощи гибкого става. Фазы работ по рассеч­ ке сопряжений показаны на рис. 12.1.

^Рассечка сопряжений сплошным забоем отличается простой организацией, широким фронтом работ и обеспечивает высокие скорости проходки. Она должна применяться во всех случаях, когда геологические условия соответствуют ее применению.

Р а с с е ч к у с о п р я ж е н и й с л о я м и с в е р х у в н и з

Рис. 12.1. Рассечка сопряжений сплошным забоем:

а, б, в —выемка породы в сопряжении; г, д —возведение крепи

ку верхнего слоя следует принимать на уровне пяты свода. Ствол углубляют до нижней кромки верхнего слоя (фаза I'). Далее работы проводят в следующей последовательности: фаза На — выемка породы в верхнем слое на всю длину сопряжения