книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

стволу подвесного полка все работы в забое прекращаются; перекрытие ствола по вертикали натяжной рамой, подвес­

ным полком и нулевой рамой, что осложняет тахограмму подъ­ ема и снижает его производительность;

наличие крепи из металлических колец, что увеличивает время и трудоемкость работ.

Параллельная схема с временной крепью получила рас­ пространение в 1953—1958 гг. В то время по этой схеме прохо­

нением работ по выемке породы и возведению постоянной кре­ пи. Работы проводятся в одной заходке. Постоянную крепь возводят сверху вниз. Роль временной крепи выполняет щит-

заряжание и взрывание шпуров и погрузка породы. Щит-обо­ лочка подвешен на канатах и опускается по мере углубления ствола.

Постоянную крепь возводят над щитом-оболочкой с подвес­ ного многоэтажного полка. При этом сначала опускают под­ дон, затем заделывают зазор между поддоном и породными стенками ствола, опускают опалубку и за опалубку укладыва­ ют бетонную смесь. Полное совмещение работ по углубке ство­ ла и возведению постоянной крепи позволяет проходить стволы с высокой скоростью. С применением этой схемы в Донбассе были установлены рекордные скорости строительства стволов (390,1 и 401,3 м/мес).

Основным недостатком указанной схемы является значи­ тельное увеличение и усложнение подвесного проходческого оборудования. Масса оборудования, монтируемого в стволе, достигает 150—180 т, а его монтаж занимает 5—6 мес и боль­ ше. Параллельно-щитовая схема может применяться при строи­ тельстве глубоких (800—1300 м) стволов в устойчивых поро­ дах, в малоустойчивых породах возможно заклинивание щита.

крепких устойчивых породах. В забое ствола производятся ра­ боты по выемке породы. Постоянную крепь возводят сверху

ривают, устанавливают опалубку, за которую укладывают бе­ тонную смесь. После укладки бетонной смеси возобновляется уборка породы.

Достоинства совмещенной схемы заключается в том, что все работы проводятся в забое ствола, что упрощает организацию и повышает безопасность работ, обеспечивается высокая меха­ низация основных процессов, отсутствует временная крепь и упрощается оснащение ствола.

Недостатки схемы — возрастает число «холодных» швов в бетонной крепи, что увеличивает ее водопроницаемость, отсут­ ствует полное совмещение работ по выемке породы и возведе­ нию постоянной крепи.

Совмещенная схема строительства стволов разработана со­ ветскими инженерами и впервые была применена в 1957 г. В дальнейшем эта схема получила широкое распространение.

По совмещенной схеме было построено 85% всех стволов. В настоящее время по этой схеме строят 95—98% всех стволов.

Средние скорости проходки стволов по совмещенной схеме составляет 65—80 м/мес. Максимальная скорость строительст­ ва была достигнута 321 м/мес. Совмещенная схема может при­ меняться при строительстве стволов любой глубины в устойчи­ вых породах.

Совмещенная схема строительства стволов с набрызгбетон-

родного забоя на 1,5—2 м. Работы по возведению постоянной крепи производят с большим совмещением по погрузке поро­ ды, чем при крепи из монолитного бетона.

3.5. СТРОИТЕЛЬСТВО СТВОЛОВ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

При этой схеме одновременно с проходкой ствола проводят армирование — установку расстрелов, навеску проводников и устройство лестничного отделения (рис. 3.6).

При последовательной и параллельной схемах проходки ствола армирование производится в пределах каждой заходки после возведения постоянной крепи. При совмещенной схеме

боты по выемке породы и возведению крепи прекращают и про­

стрелов и лестничного отделения в стволе монтируется второй подвесной полок специальной конструкции.

Рис. 3.6. Проходка ствола с ар­ мированием ствола:

К достоинствам рассматриваемой схемы относятся: сокра­ щение времени переходного периода от проходки ствола к про­

ставы труб подвешиваются на расстрелах, а бадья перемеша­ ется по постоянным проводникам.

При этой схеме значительно усложняется организация и ухудшается безопасность работ. Углубление ствола и армиро­ вание производятся, как правило, последовательно, что снижа­ ет скорость проходки до 20—25 м/мес.

Рекордная скорость строительства ствола с постоянным ар­ мированием 92 м/мес. Эффективность строительства ствола с постоянным армированием увеличивается при применении по­ стоянного копра и подъемной машины.

3.6. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА СТВОЛОВ

Основополагающим принципом выбора технологической схе­ мы являются минимальные затраты времени и средств на строительство ствола при одинаковых затратах времени и средств на армирование и рассечку сопряжений.

Технологическая схема выбирается путем сравнения вариан­ тов:

по времени Г* строительства ствола i-ro варианта

товительных работ, связанных со специфическими особенностя­ ми i-ro варианта; Сп<— стоимость строительства ствола i-ro

крепью, обладает рядом достоинств, но нуждается в совершен­ ствовании в части организации и технологии работ.

4. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

Буровзрывные работы (БВР) имеют целью разрушить по­ родный массив в забое ствола и включают в себя бурение, за­ ряжание и взрывание зарядов шпуров.

Буровзрывные работы должны выполняться при наимень­ ших затратах труда, времени и средств, высоком качестве взрыва. Кроме того, необходимо разрушать породу в пределах проектного контура поперечного сечения ствола с минималь­ ными переборами. Равномерное дробление породы с определен­ ной фракцией должно обеспечить максимальную производи­ тельность погрузочной машины. Кроме того, буровзрывные ра­ боты должны быть выполнены так, чтобы взрывание пород произошло на полную глубину шпура, а также был обеспечен минимальный выброс кусков породы вверх при взрыве.

Эффективность буровзрывных работ зависит от физико-ме­ ханических свойств горных пород (прочность, трещиноватость, напластование и т. п.); размеров поперечного сечёния ствола; качества взрывчатого вещества; конструкции заряда; диаметра патронов ВВ; удельного расхода ВВ; числа шпуров и их глу­ бины; расположения и очередности взрывания; типа и количе­ ства бурового оборудования и других факторов.

Получить общую математическую зависимость, позволяю­ щую установить эффективность буровзрывных работ с учетом всех влияющих факторов, не представляется возможным. В на­ стоящее время изучено влияние отдельных факторов на каче­ ственные показатели буровзрывных работ. Так, например, установлено, что с увеличением диаметра патронов ВВ и попе­ речного сечения ствола удельный расход ВВ уменьшается. Но количественное влияние этих факторов, в свою очередь, за­ висит от ряда других, в частности, от крепости и трещинова­

тости пород, глубины и схемы расположения шпуров и т. п. Расчеты параметров буровзрывных работ в основном произво­ дятся по эмпирическим формулам.

Полученные расчетом параметры буровзрывных работ должны уточняться и корректироваться путем проведения се­ рии опытных взрывов.

4.1. ВЫБОР ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА (ВВ)

ИСРЕДСТВ ВЗРЫВАНИЯ (СВ)

ВВвыбирают с учетом пылегазового режима шахты, кре­ пости и водообильности пород. Все промышленные ВВ делят­ ся по предохранительности на семь классов, и выделен спе­ циальный (С) класс ВВ.

ВВкласса I применяют при ведении взрывных работ на по­

предохранительные ВВ класса И: скальный аммонит № 1, аммо­ нал скальный № 3, детонит М; в породах средней крепости (f = 6-f-8) — аммонит 6ЖВ, динафталит-200. Эти ВВ можно при­ менять в обводненных забоях.

В стволах и шахтах, опасных по газу и пыли, применяют в породных забоях предохранительные ВВ класса III: аммонит АП-5ЖВ; в угольных и смешанных забоях — ВВ класса IV; аммониты Т-19, ПЖВ-20.

При вскрытии пластов угля с суфлярным выделением ме­ тана на шахтах всех категорий опасности в угольных и сме­

ля и специальных работ применяют высокопредохранительные ВВ класса VI: патроны СП-1, углениты 12ЦБ и П-12ЦБ.

Согласно Единым Правилам безопасности в стволах дол­ жен соблюдаться газовый режим, если при проходке обнаружен метан или ожидается его выделение.

П а т р о н и р о в а н н ы е ВВ выпускают в патронах диа­ метром 32—45 мм. Для непредохранительных ВВ стандартны­ ми считаются патроны диаметром 32 и 36 мм и массой 200 и 250 г, для предохранительных — патроны диаметром 36 мм, массой 250—300 г. Скальный аммонит № 1 выпускают в шаш­ ках диаметром 45 мм, массой 400 г.

В соответствии с Едиными правилами безопасности при про­ ходке вертикальных стволов с поверхности, отнесенных к опас­ ным по газу или пыли, допускается применение непредохрани­ тельных ВВ и электродетонаторов замедленного действия при содержании метана в забое менее 1%, при подтоплении всей площадки забоя ствола водой на высоту не менее 20 см, замере

содержания метана перед заряжанием, взрыванием с поверх­ ности и удалении людей на расстояние 50 м от ствола.

При проходке стволов шахт во всех случаях взрывание раз­ решается производить только с поверхности или с действующего горизонта электрическим способом или детонирующим шну­ ром, а в сухих и влажных забоях также и электроогневым спо­ собом.

ленного действия ЭД-КЗ с замедлением 25; 50; 75; 100; 150 и 250 мс, ЭД-1-3-Т, ЭД-З-Н, ЭД-ЗД.

В стволах, опасных по газу или пыли, применяют п р е д о ­ х р а н и т е л ь н ы е э л е к т р о д е т о н а т о р ы : мгновенного действия ЭД-КЗ-ОП и короткозамедленного действия ЭД-КЗ-ПМ с замедлением 15; 30; 45; 60; 80; 100; 120 мс и ЭД-КЗ-П с за­ медлением 25; 50; 75; 100; 125 мс.

Электродетонаторы мгновенного действия применяют для взрывания врубовых шпуров, короткозамедленного действия—• при взрывании отбойных и оконтуривающих шпуров.

При подходе забоя ствола на 10 м к угольному пласту, опасному по газу или пыли, а также на протяжении 20 м ни­ же пласта должны применяться постоянный ток и предохрани­ тельные ВВ и СВ.

4.2. РАСХОД ВВ

Количество одновременно взрываемого ВВ в забое ствола (общий расход ВВ) оказывает существенное влияние на каче­ ство и стоимость взрывных работ.

При недостаточном количестве ВВ уменьшается коэффи­ циент использования шпура, ухудшается оконтуривание пород­ ных стен ствола, увеличивается крупная фракция пород. При повышенном количестве ВВ увеличиваются стоимость и трудо­ емкость буровзрывных работ, повышается трещиноватость по­ родных стен, превалирует мелкая фракция пород.

Общий расход ВВ на цикл (кг)

Q — V(J ~ SB4lmq,

где V — объем обуренной породы, м3; SB4— площадь поперечно­

ВВ, диаметра патрона ВВ, площади поперечного сечения ство­ ла, плотности заряжания. При прочих равных условиях расход ВВ повышается с увеличением крепости пород и уменьшается при увеличении площади сечения ствола, при применении ВВ

большой работоспособности в патронах диаметром 45 мм и плотном заряжании шпуров.

Расход ВВ практически не зависит от глубины шпура и определяется по эмпирическим формулам или принимается по нормативам и по данным практики.

Из эмпирических формул определения расхода ВВ (кг/м3) наибольшее распространение получила формула проф. H. М. По­ кровского

q —2qJ0etn,

где <7о — удельный расход ВВ (принимается по нормативам в зависимости от крепости горных пород) ; /о — коэффициент структуры породы, равный 1,3 для пород со сланцевыми зале­ ганиями, с напластованием, перпендикулярным к направлению шпура, и равный 2 для пород вязких, упругих и пористых; е — коэффициент, учитывающий работоспособность ВВ;

m = 32/da ,

где d„ — диаметр патрона ВВ, мм.

Расход ВВ (кг/м3) можно также принимать по СНиПу или •определить из данных практики по формуле

<7 = (5 ,4 + 0 ,85f0) em/DB4 ,

где е=450/Р; m=36/c?n; Dm — диаметр ствола вчерне, м; Р — работоспособность принятого ВВ, см3.

Взависимости от прочностных свойств пород рекомендуется

ВВсо следующими значениями работоспособности:

-4.3. КОНСТРУКЦИЯ ЗАРЯДА И ДИАМЕТР ШПУРОВ

При проходке стволов применяется колонковая конструк­ ция заряда, при которой патроны ВВ располагают вплотную друг к другу (рис. 4.1).

Согласно Единым правилам безопасности при взрывных ра­ ботах патрон-боевик должен располагаться первым от устья шпура (прямое инициирование). Допускается расположение патрона-боевика первым от дна шпура (обратное инициирова­ ние). Во всех случаях дно электродетонатора должно быть на­ правлено в сторону заряда.

При прямом инициировании заряда время воздействия про­ дуктов детонации на окружающую среду и, естественно, объем разрушения меньше, чем при обратном инициировании. При обратном инициировании энергия взрыва используется более полно, но при этом требуется применение электродетонаторов