книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

14. СТРОИТЕЛЬСТВО СТВОЛОВ БОЛЬШОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ

14.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Стволы и вертикальные выработки большой площади попе­ речного сечения (80 м2 и более) проходят при строительстве

даментов кузнечно-прессового оборудования и в доменном про­ изводстве; в городском подземном хозяйстве для перекачных насосных станций и на объектах специального назначения.

Способ строительства вертикальных выработок большого сечения определяется геологическими условиями. В обводненных породах эти выработки проходят с применением специальных способов. В крепких устойчивых породах для строительства стволов большой площади поперечного сечения применяют бу-. ровзрывные работы.

Особенностью строительства рассматриваемых выработок являются значительные размеры поперечного сечения, что не позволяет полностью использовать технику и технологию, ко­ торые применяются при строительстве стволов в горнодобываю­ щей промышленности.

Значительные размеры поперечного сечения определяют большой объем работ. Для проходки 1 м ствола диаметром 15—25 м необходимо пробурить и зарядить 150—400 шпуров, взорвать 200—700 кг ВВ, погрузить и поднять на поверхность 350—1000 м3 разрыхленной породы, уложить в постоянную крепь до 50 м3 железобетона.

Работы по строительству вертикальных выработок большого сечения разделяются на работы подготовительного периода и

собственно проходку выработок.

В подготовительный период проводят работы по строитель­ ству автомобильной дороги, линий'электропередачи и Телефон­ ной связи, строительство временных зданий и сооружений—• административно-бытового комбината, складских помещений, компрессорной, бетонорастворного узла и других объектов. В это время в выработках глубиной более 15 м проходят устье и мон­ тируют горнопроходческое оборудование.

При строительстве устья глубиной до 10—15 м" применяют

далее вынимают'пород'у на глубину устья, устанавливают опор­

бом — экскаватором роют котлован 1 глубиной до 10 м. Поро­ да из котлована транспортируется в автомобилях по наклонной траншее 2. Для выемки породы могут быть использованы само­ ходные скреперы и частично бульдозеры. После выемки породы на всю глубину устья снизу вверх возводят монолитную бетон­ ную или железобетонную крепь 3. Указанную технологию при­ меняют также при строительстве вертикальных выработок боль­ шой площади поперечного сечения глубиной до 15 м.

14.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

Стволы большого сечения в устойчивых породах строят в основном с применением буровзрывных работ; Отбойка и раз­ рушение породы могут быть осуществлены, двумя методами: мелкошпуровая отбойка и разрушение породы взрыванием глу­ боких скважин.

При мелкошпуровой отбойке породы в забое, как и при про­ ходке стволов обычных диаметров, выполняют те же основные проходческие процессы: бурение шпуров, заряжание^ взрывание, погрузку породы и крепление.

глубину бурят скважины диаметром 200—250 мм, которые за­ ряжают ВВ. После взрывания зарядов во всех скважинах при­ ступают к выемке породы и креплению выработки.

В зависимости от последовательности работ по выемке по­ роды и возведению постоянной-крепи применяют последователь­

Рис. 14.2. Последовательная схема проходки с подъемом породы в бадьях;

ствола принимают' 8—15 м. Эту схему применяют в крепких и устойчивых породах, когда возможно поддержание породных стен сравнительно длительный период (две-три недели).

П р и с о в м е щ е н н о й с х е м е сначала производят выемку породы на величину проходки, равную подвиганию забоя за один цикл, а затем возводят постоянную крепь, т. е. работы по креплению входят в проходческий цикл.

При большой насыщенности забоя проходчиками возможно совмещение работ по возведению крепи'с бурением шпуров и

.погрузкой породы.

Совмещенную схему применяют при строительстве стволов в малоустойчивых породах, склонных к обрушению. Возведение бетонной крепи или железобетонной с высокой грузонесущей способностью вслед за выемкой породы предотвращает обру­ шение породных стенок.

Недостатком схемы является наличие холодных швов, кото­ рые снижают качество (монолитность) крепи и увеличивают ее

водопроницаемость. По этой причине в уравнительных шахтах на гидроэлектростанциях после проходки ствола на полную глубину снизу вверх возводят бетонную или железобетонную «рубашку» толщиной 30—40 см. Возведение бетонной «рубаш­ ки» увеличивает стоимость и время строительства ствола.

В зависимости от места транспортирования породы различа­ ют схему строительства с подъемом породы в бадьях на поверх­

ступенчатдя и спиральнообразйая (рис. 14.3).

При сплошной форме забоя шпуры располагают по концент­

тальную поверхность, что упрощает организацию погрузки по­ роды и бурения шпуров. Однако перед взрыванием все оборудо­ вание, находящееся в забое, должно подниматься на поверх­

ность, что является недостатком этой схемы.

При уступной форме забоя площадь сечения ствола обычно разделяется на две равные части. Буровзрывные работы и по-

грузка породы производится поочередно в каждой части. Обо­ рудование во время взрывных работ можно не поднимать на поверхность земли, а размещать его в той части забоя, где они не производятся (рис. 14.3,а).

Недостатками такой организации работ являются увеличение затрат времени на подготовительно-заключительные работы по бурению и погрузке породы, а также необходимость проветри­ вания ствола после взрывания.

При ступенчатой форме забоя площадь сечения ствола раз­ деляется на две-четыре в зависимости от его диаметра ступени высотой 1,5—2,5 м и шириной 2—2,5 м (рис. 14.3,6).

При спиральнообразной форме забою ствола придается вид полосы' шириной m (рис. 14.3,в).

Полоса примыкает к вертикальным стенкам ствола по винто­ вой линии, продольный уклон которой равен допускаемому ук­ лону для работы погрузочной машины на гусеничном ходу t=0,055-î-0,06. В центральной части забоя оставляется целик

Япр— радиус ствола в проходке. Высота забоя колеблется в пре­ делах 2—4 м. При такой форме забоя, последний разбивается на шесть-семь равных секторов, в каждом из которых после­ довательно производятся работы по бурению шпуров, заряжа­ нию и взрыванию шпуров, погрузке' породы, т. е. все основные работы постепенно перемещаются по винтовой поверхности за­ боя ствола.

Расчет параметров буровзрывных работ производят в зави­ симости от принятой формы забоя ствола. При сплошном забоё расчет параметров и организация буровзрывного комплекса ве­ дется по формулам и в порядке, изложенным в разд. 4.

При формах забоя ствола, приведенных на рис. 14.3, расчет параметров буровзрывных работ осуществляют по методике шпуровых зарядов на карьерах.

Шпуры располагает рядами в шахматном порядке. Расчет­ ную линию наименьшего сопротивления Wp для уступа высотой 1,5—2 м можно принимать: для пород с /= 5-f-9 ТРр = 1,25-т- -г-1,4 м, для пород с f = 10-г-12 WP=*1,15-*-1,2 м. Расстояние меж­

высота уступа, которая принимается равной 1,5—2 м; Глубина шпуров (м) /ш=/у+0,3 И?р.

Масса заряда в шпуре (кг) Q=0,7 qaWPhy>где q — удельный расход ВВ, кг/м3.

Удельный расход ВВ для аммонита № 6ЖВ может быть принят из табл. 14.1.

При других ВВ удельный, расход (кг/м3) q=qi36QIP, где q1— удельный расход аммонита № 6ЖВ (см. табл. 14.1); Р — работоспособность принятого ВВ, см3.

Для взрывания центральной части забоя и образования вто­ рой плоскости обнажения по диаметру ствола располагается клиновой вруб. Масса заряда в клиновом врубе принимается на 15—20% больше массы заряда в остальных шпурах.

При ступенчатой форме забоя в каждом уступе располага­ ются два ряда шпуров (см. рис. 14.3,6).

Расчет буровзрывного комплекса для каждого уступа про­ изводят по изложенным выше формулам.

Ширина, уступа d=2Wv+b+C, где С— расстояние от второ­

применяться самоходные буровые каретки и самоходные буро­ вые станки (табл. 14.2).

Для снабжения бурового оборудования сжатым воздухом используются стационарные или передвижные компрессоры. Подача сжатого воздуха производится по двум-трем ставам труб, укрепленным к крепи ствола. Ставы труб заканчиваются воздухораспределителями, к которым присоединяются шланги.

всей площади забоя оборудование из ствола поднимают на по­

т а б лиц а 14.2

верхность земли. При взрыве шпуров на половине площади забоя (уступный забой) оборудование размещают на второй невзрываёмой площади забоя и накрывается щитами, предохра­ няющими его от повреждения взорванной породой.

Ствол после, взрыва ВВ проветривают по нагнетательной схеме вентиляторами по трубам. Для сокращения времени проветривания забоя устанавливают два, а в стволах значи­ тельного (150—200 м2) сечения три вентилятора, которые рас­ полагают по периметру ствола на равном расстоянии друг от друга. Свежий воздух нагнетают по прорезиненным, реже ме­ таллическим трубам. Став вентиляционных' труб также крепят к крепи ствола. Расчет вентиляции и выбор оборудования про­ водят по формулам, приведенным в разд. 5.

Погрузку породы в бадьи выполняют двумя-тремя машина­ ми КС-3 с ручным вождением грейфера. Производительность КС-3 не соответствует объему работ, и применение этих машин является вынужденным, так как промышленность не выпускает более совершенного оборудования, отвечающего условиям по^ грузки породы при проходке стволов большой площади попе­ речного сечения.

Погрузочные машины подвешивают на канате тихоходной пятитонной лебедки, установленной на поверхности земли. В стволах диаметром до 13—15 м погрузочная машина распо­ лагается в центральной части ствола, в стволах большого диаметра — у стен ствола. Для крепления подвесных блоков по хорде укладываются двутавровые балки. Более совершенным является подвешивание погрузочной машины на автокране. Применение автокрана позволяет размещать погрузочную ма­ шину по всему периметру ствола, что упрощает организацию работ по погрузке породы. Взорванную породу подгребают

кпогрузочной машине бульдозером или скрепером.

Встволах значительного диаметра с уступной формой забоя

чистку забоя.

Породу поднимают в несамоопрокидных бадьях объемом 1,5—2 м3. Применяют два типа подъема: устанавливают копер ■с подъемной машиной или применяют передвижные подъемные

ствола, а две ноги на двутавровую балку, которая укладывает­ ся.на воротник по хорде ствола. В нижней части копра уклады­ вается прочный настил с проемами для бадей и ставов труб, на

настиле устанавливается разгрузочный станок с желобами, на копре устанавливаются шкивы. Для подъема бадьи монтирует­ ся подъемная машина. Бадьевое отделение отшивается. В зави­ симости от диаметра ствола и способа взрывания породы (по всему,забою или частями) монтируется одна или две такие ус­ тановки.

•Достоинство схемы: для подъема породы применяют обыч­ ное проходческое оборудование, которое распространено при проходке стволов нормального сечения. .Это.облегчает комплек­

точках, что обусловливает необходимость транспортирования всей породы к пунктам погрузки. Это увеличивает время и тру­

должны быть переоборудованы для условий подъема, в частно­ сти, оснащены вторыми тормозными устройствами. При этом варианте сокращается время подготовительных работ и имеется возможность перемещения пунктов погрузки, что уменьшает объем перемещаемой к бадье породы.

После погрузки породы в стволе сверху вниз возводят вре­ менную .крепь. ' В крепких устойчивых породах в качестве вре­ менной крепи применяют швеллерные кольца с з.атяжкой -и ан­ керы с сеткой. Временная крепь из швеллерных колец по ана­ логии с временной крепью на стволах' нормального сечения со­ стоит из сегментов, которые соединяются в кольцо штыревыми замками. Кольца подвешивают на крючья. Пространство между кольцами и породными стенками закрепляют затяжками. Про­ филь швеллера и расстояние между кольцами предопределяют­ ся диаметром ствола и устойчивостью пород. В стволах большо­ го диаметра кольца временной крепи имеют малую меткость. По этой причине кольца временной крепи закрепляют к пород­

к породе анкерами. Анкеры на расстоянии 2—4 м устанавлива­ ют в два ряда в шахматном порядке с расстоянием' между рядами 0,7—0,8 м.

Рис. 14.4. Схема проходки стволов с передовой выработкой

шем используется для спуска породы из забоя ствола в распо­ ложенный ниже тоннель 2. В тоннеле взорванную породу по­ грузочной машиной 3 грузят в вагонетку 4 или в автомашину и транспортируют в отвал. В первое время погрузки порода из забоя ствола поступает в передовую выработку самотеком. В дальнейшем при зачистке забоя порода подгребается к пере­ довой выработке. Целесообразно применять, уступную форму забоя, при котс>рой значительно уменьшается объем подгребае­ мой породы.

Спуск взорванной породы через передовую выработку позво­ ляет значительно сократить время погрузки породы и повысить скорость проходки. Этот способ может применяться в случаях, когда под стволом пройдена горизонтальная выработка'. Обычно такой способ применяют на строительстве гидроэлектростанций при проходке уравнительных шахт, под которыми всегда прохо­ дят тоннель для транспортирования воды.

Передовую выработку проходят сверху вниз или снизу вверх (форма выработки круглая, диаметр 3—5 м ).

Проходку передовой выработки сверху вниз применяют в случае, когда под стволом еще не пройден тоннель и когда ствол располагается -в ’ трещиноватых неустойчивых породах.

Техника, технология и организация проходки передовой вы­ работки сверху вниз аналогичны проходке стволов нормального поперечного сечения по совмещенной схеме. Толщину бетонной крепи принимают минимальной. Целесообразно передовую вы­ работку крепить анкерной крепью с металлической сеткой. Пе­ редовую выработку снизу вверх проходят в случаях, когда тон­ нель пройден, а породы устойчивы. Передовую выработку целе-