книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок
.pdfгде а — доля породы в первой фазе; |
V — объем взорванной по |
||
роды, м3; iCp— коэффициент разрыхления |
/породы; п — число |
||
погрузочных |
машин; Рт— техническая |
производительность |
|
машины, м3/ч; |
Ко — коэффициент одновременности работы ма |
||
шин, равный |
1 при п= 1 и 0,75—0,8 |
при |
п= 2; Кп— коэффи |
циент, учитывающий просыпание породы при разгрузке грей фера в бадьи,
Kn-=(d6/0,8dry .
Здесь de — диаметр бадьи, м; dr — диаметр грейфера с раскры
тыми челюстями; |
Уб — вместимость |
бадьи, м3; Кэ — коэффи |
циент заполнения |
бадьи, равный 0,9; |
tn— время простоя погру |
зочной машины по причине маневров бадьи в забое. Значение tn зависит от типа и числа подъемов и соотноше
ния |
между временем погрузки |
бадьи |
tn.e |
и временем цикла |
||
подъема Гц.п и принимается по табл. 6.2. |
|
|
||||
Время погрузки породы во второй фазе |
|
|||||
„ |
_ |
fW tpO-cO |
|
|
|
|
|
|
ЛрРу |
» |
|
|
|
где |
пР — численность рабочих, |
занятых |
на |
погрузке породы во |
||
второй |
фазе, чел.; |
Ру — производительность одного рабочего |
на погрузке породы во второй фазе, равная 0,5—1 м3/ч. Под ставляя значения Г/ф и Тцф в Т„ и Рп получаем:
общее время погрузки породы (без подготовительно-заклю чительных работ)
а |
atn |
1 —а |
|
|
|
ПРТ^Со^Сп |
YfiK. |
ПрРу ;)■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 6.2 |
|
Соотношение |
времени |
по |
Время простоя, *п, с |
|
Тип подъема |
грузки |
бадьи |
*пб с |
време |
|
нем цикла подъема Т цп |
|
||||
|
|
||||
П о д ъ е м с |
п е р е ц е п к о й бадьи |
||||
Один одноконцевой. |
|
|
|
|
30—40 |
Два одноконцевых. |
|
|
|
|
|
Один одноконцевой и |
|
|
|
|
|
один двухконцевой |
|
|
|
|
35+7 цп—U\6 |
Два одноконцевых. |
|
|
|
|
|
Один одноконцевой. |
|
|
|
|
Тцн--3/цб |
Один одноконцевой. |
|
|
Ц П |
|
|
Один дэухконцевой и |
|
|
|
|
|
один оДноконцевой |
|
|
|
|
|
П о д ъ е м б е з п е р е ц е п к и б а д е й |
|||||
Один одноковшовый |
|
t Пб ^ |
Т ЦП |
|
Т Ц П |
Два одноконцевых |
|
/пб>ГЦП |
|
о |
|
|
|
^Пб |
Тцп |
|
0,5(Тцп—/пб) |
Производительность погрузки разрыхленной породы
Р ________________ !_____________
п |
( 1 |
| 1п \ , |
(1 —«)Ф |
|
ф“ [пРтКоКп |
V6K3) + |
ПрРу |
При погрузке породы грейферными грузчиками с ручным вождением и при одновременной работе в забое нескольких пневмогрузчиков их суммарная эксплуатационная производи тельность
^ Р э — К0Р3п.
где Ко — коэффициент одновременности работы грейферов, рав ный 0,83 для двух и 0,78 для трех машин; Рэ— эксплуатацион ная производительность одного пневмогрузчика, м3/ч; п — чис ло одновременно работающих машин.
Эксплуатационная производительность пневмогрузчиков за висит от давления сжатого воздуха, вместимости грейфера и ■бадьи, крепости и крупности фракций породы, параметров ствола.
Производительность погрузочной машины должна обеспе чить погрузку породы в расчетное по графику цикличности вре мя и заданную скорость проходки. Одним из показателей, ха
рактеризующих |
производительность |
и скорость |
погрузки по |
|||
роды, являются |
удельные |
затраты времени (Гуд) |
на погрузку |
|||
породы с 1 м подвигания забоя ствола |
|
|
||||
Т |
= |
ос |
|
а*п |
1— а |
|
1 |
7 Д |
nPrKoKn |
V6K: |
ПуРу |
|
|
|
|
|
|
|
При проходке стволов со скоростью 50—60 м/мес удельные затраты времени на погрузку породы с 1 м ствола составляют 2,5—3,5 ч, а на скоростных проходках (250—400 м/мес). это время сокращается до 1—1,5 ч.
Основными направлениями сокращения времени погрузки породы являются:
применение погрузочных машин КС-2у/40, 2КС-2у/40, КС-1м и 2КС-2у с механическим вождением грейфера. Погрузка поро ды этими машинами позволяет увеличить по сравнению с ма шинами КС-3 скорости проходки в 2 раза, производительность
труда в 1,5 раза |
и снизить трудоемкость |
работ в 1,5 |
раза |
||
(рис. 6.7) ; |
|
|
|
|
|
повышение качества буровзрывных работ для обеспечения |
|||||
равномерного дробления |
породы, уменьшения |
коэффициента |
|||
излишка сечения |
(КИС) |
и'увеличения |
коэффициента исполь |
||
зования шпура" (КИШ) ; |
погрузочной машины |
с подъемом, |
при. |
||
соответствие работы |
|||||
котором обеспечивается |
непрерывная |
погрузка породы в |
пер- |
Рнс. 6.7. Зависимость трудозатрат Р на
погрузку 1 м3 породы погрузочными ма шинами в массиве от различной крепости:
1— КС-1м; 2 — КС-2у/40; 3 — КС-2
вой фазе с минимальными простоями из-за маневров бадей в забойной части ствола;
совершенствование и механизация работ по уборке породы во второй фазе погрузки.
Важной задачей является повышение среднемесячной выра ботки погрузочных мдщин. Одна машина КС-2у/40 в среднем в
месяц грузит около 2000 м3 |
породы. Имеются резервы увели |
||
чения выработки машин в 1,5—1,75 раза. |
|
||
6.7. ПОГРУЗКА ПОРОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ |
|
||
ПЕРЕДОВОЙ СКВАЖИНЫ |
|
|
|
Сущность этого |
способа |
заключается в следующем |
(рис. |
6.8, а) . До начала |
проходки |
в центре будущего ствола |
бурят |
скважину диаметром 600—1000 мм. В слабых неустойчивых по родах скважину обсаживают металлическими трубами соот ветствующего диаметра. Скважину бурят до расположенной под стволом горной выработки (квершлаг, штольня и т. п.).- В этой выработке разделывают камеру для аккумулирования породы в объеме одного проходческого цикла. Затем' прохо дят устье ствола и монтируют горнопроходческое оборудование. Устье скважины перекрывают ‘затвором, который подвешивают на канате к лебедке грузоподъемностью 10 т.
Средства перекрытия устья определяются' в зависимости от
соотношения площади ствола 5 Вч к |
площади передовой сква |
жины Sc(A=SB4/Sc). При А —15^70 |
в скважину сбрасывается |
взрывом от 30 до 70% всей породы. В этом случае скважина перед взрывом не перекрывается, а во время зачистки -забоя и бурения шпуров в устье скважины опускается предохранитель ный каркас.
При Л > 7 0 скважину перед взрывом перекрывают стержне вым затвором, которым регулируется выпуск породы и преду преждается зависание породы над скважиной.
В производственной практике применяют жесткие стержне вые затворы-трубы, заполненные бетоном (рис. 6.8,6), и за творы с эластичной цепной подвеской (рис. 6.9,в). Для про-
Рис. 6.8. Схема проходки ствола со спуском породы через передовую сква жину:
а — общая |
схема; |
б — жесткий стержневой затвор; в — затвор с |
эластичной |
||
подвеской; |
Î — копер; 2 — передвижная |
подъемная |
установка; |
3 — спаса |
|
тельная лестница; |
4 — подвесной полок; |
5 — бадья; |
6 — опалубка; 7 — по |
||
грузочная |
машина |
КС-3; 5 —затвор; 9 — передовая |
скважина; |
iO — каме |
|
ра; Î1 — скреперная установка |
|
|
|
чистки скважины в случае образования пробоя в скважине про пускают канат.
Шпуры бурят ручными перфораторами. Врубовые шпуры бурят вертикально. Передовая скважина способствует повыше нию КИШ до 0,93. После взрыва шпуров и проветривания ствола затвор постепенно поднимают и порода пропускается через скважину в выработку, где ее грузят в 'вагонетку.
При обычной.-плоской форме забоя в скважину самопроиз вольно осыпается 40—50% разрушенной породы. Остальную часть породы подкидывают в скважину грейферами КС-3. В -за боях, имеющих коническую форму, объем ссыпающейся в сква жину породы увеличивается до 70%. Крепь возводят обычным способом с применением призабойной металлической опалубки и спуском бетона по трубам. Спуск породы через передовую скважину позволяет уменьшить трудоемкость и время погрузки породы.
Средняя производительность труда проходчиков на строи тельстве вертикальных стволов на шахтах Кузбасса с приме нением этой схемы составила 2,12, максимальная — 5,8 м3/смену; средняя -скорость проходки — 90, максимальная — 143,4 м/мес.
Проходить ствол с передовой скважиной можно при нали чии под стволом горизонтальной выработки (реконструкция шахты). Способ эффективен при скорости проходки, превыша ющей 60—70 м/мес.
6.8. ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТВОЛОВ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ
При строительстве стволов забойные механизмы (буриль ные и погрузочные машины, насосы, лебедки.) работают во влажной среде и часто при капеже в виде дождя. В этих усло виях наиболее надежными в работе и безопасными в ‘обслужи вании являются п н е в м а т и ч е с к и е д в и г а т е л и , кото рые по сравнению с электродвигателями позволяют осущест вить более плавное регулирование работы механизмов.
Недостатком' пневмодвигателей является низкий КПД, что значительно повышает затраты на эксплуатацию механизмов.
•Потребное количество сжатогр воздуха определяется от дельно для бурения шпуров и погрузки породы. Из полученных расчетом двух величин принимается наибольшая.
Расход сжатого воздуха:
при бурении шпуров |
Q6= 1,2 n6V6K0K„, |
|
при погрузке породы |
Qn= 1,2лпКп/С0Ки, |
|
где 1,2 — коэффициент, |
учитывающий утечки |
сжатого воздуха |
в воздухопроводе и работу пневмонасосов |
и пневмолебедок; |
ni и |
na— число соответственно |
бурильных |
и погрузочных |
ма |
шин; |
Уб и Уп — расход сжатого |
воздуха |
соответственно |
бу |
рильной и погрузочной машиной, м3; /Си— коэффициент износа машины, равный 1,15.для бурильных машин и 1,1 для погру зочных машин; Ко— коэффициент одновременности работы ма
шин, равный для бурильных машин |
0,9—0,95 при |
Пб=3-^5; |
0,82—0,9 при Лб=6-И0 и 0,8—0,82 |
при Лб= 11^ 15. |
Для по |
грузочных машин в зависимости от числа грейферов, находя щихся в работе, Ко= 1 при одном грейфере; при двух грейфе рах /Со=0,8->0,9.
Мощность компрессорной станции (м3/мик)
QK= |
l« 3 (Q i+ Q 2+ |
+ Q n ), |
|
|
где |
1,3 — запас мощности |
на случай выхода из строя компрес |
||
сора; Qi, Qz, ..., |
Qn — максимальное потребление сжатого воз |
|||
духа на каждом |
стволе, |
который обслуживаёт компрессорная |
||
станция. |
|
с т а н ц и и |
к о м п р е с с о р а м и |
|
К о м п л е к т о в а н и е |
производится с таким расчетом, чтобы суммарная подача комп рессоров была равна расчетной мощности станции. При про ходке стволов компрессорные станции комплектуются поршне
выми й двойного действия компрессорами. |
|
|
к о м п |
|||||
При проходке устья |
применяют |
п е р е д в и ж н ы е |
|
|||||
р е с с о р н ы е |
у с т а н о в к и |
ЗИФ-ВКС-10 |
и ПК-10 |
подачей |
||||
5 м3/ч. |
время |
применяют |
к о м л л е к т н о - т р а н с - . |
|||||
В последнее |
||||||||
п о р т н ы е в р ё м е н н ы е к о м п р е с с о р н ы е |
с т а н ц и и |
|||||||
ПКС-150/8 или п е р е д в и ж н ы е |
к о м п р е с с о р н ы е |
стант |
||||||
ц и и ЦКВ-25/8 |
и ПКВ-50/8 |
конструкции |
ДонгипрооргШахто- |
|||||
строя. Станция |
ПКВ-25/8 состоит |
|
из пяти транспортабельных |
|||||
блоков, в которых. размещены в |
полной заводской |
готовности |
пять компрессоров ВКМ-25/8 с оборудованием для очистки воз духа, аппаратурой управления и контроля.
Подача компрессорной станции ПКВ-25/8 150 м3/мин, мас са 73 т. Применение станции ПКВ-25/8 дает значительный эко номический эффект и снижает трудовые затраты (на 2062 чел.- дня) по сравнению со стационарными компрессорными стан циями.
Компрессоры оборудуются концевыми охладителями, фильт ром для очистки воздуха, манометрами и расходомерами. Для охлаждения компрессоров к'станции подводят водопровод. При нормальном охлаждении температура сжатого воздуха равна 115—145 °С. Охлаждение сжатого воздуха между ступенями сжатия производится в промежуточных холодильниках. Конце вые холодильники понижают температуру сжатого воздуха от
150 до |
45 °С |
при перепаде температуры охлаждающей воды |
10 °С. |
Расход |
воды для охлаждения поршневых компрессоров |
3,5—4,5 л на 1 м3 сжатого воздуха. Охлаждение воды проис ходит в градирне. Горячая вода =36ч-42 °С) от • компрессо ров поступает в колодец, откуда насосом подается на градир
ню, в которой вода |
охлаждается |
на 10—13 °С |
(до t= 25ч- |
-нЗО °С) и поступает |
в бассейн. Из |
бассейна вода |
насосом по |
даётся в компрессоры. Вместо градирен применяют брызгальные бассейны глубиной 1,5—2 м. Над бассейном прокладыва ется трубопровод-коллектор с распылительными линиями на высоте 1,5 м от воды.
Воздухосборники предназначены для выравнивания давле ния сжатого воздуха и улавливания воды и масла. Выпускают ся. воздухосборники Р-5, Р-5,5, Р-8, Р-10, Р-16, р-20 (цифра ^обозначает вместимость воздухосборника в м3).
Общая вместимость воздухосборников (м3)
¥ = 1 2 ,4 y'Q ,
где Q — суммарная подача компрессоров, м3/ч.
Каждыйвоздухосборник оснащается предохранительным клапаном, манометром, краном для спуска конденсата и мас лоотделителя. Канализация сжатого воздуха от компрессор ной станции к. стволу и постволу до подвесного полка осуще ствляется по стальным водогазопроводным сварным трубам, диаметром 100 мм или стальным бесшовным горячекатаным тру бам диаметром 150—200 мм. На поверхности трубы соединяют ся электросваркой, в стволе — свободными фланцами. Между фланцами устанавливаются прокладки из паронита, асбеста и других материалов, устойчивых к воздействию тепла, влаги и масла. Прокладка из картона, резины и других горящих ма териалов запрещена.
В стволе ставы труб подвешиваю^ на канатах или к крепи ствола (рис. 6.9). Ставы труб на уровне подвесного полка за канчиваются воздухораспределителем. Воздухораспределитель состоит из патрубка с тремя отводами, к которым присоединя ются шланги диаметром 75 мм, длиной по 10—15 м. На концах шлангов закреплены вентили и патрубки с отводами для при соединения пневматических шлангов. Перед взрыванием. ВВ шланги поднимаются на полок, перед, буренйем опускаются в забой.
Применяются также воздухораспределители, выполненные в виде кольцевой трубы, которая монтируется на первом эта же полка или на призабойной опалубке. Это кольцо соединено со ставом труб сжатого воздуха одцим или двумя шлангами диаметррм 75 мм и имеет отводы с кранами для подсоединения пневматических шлангов.
Бурильные машины соединены с воздухораспределителями пневматическими прорезиненными рукавами длиной 8— 10 м с внутренним диаметром 10 и 25 мм. Для погрузочных машин
Рис. 6.9., Подвеска труб сжатого воздуха к крепи ствола:
1— анкеры; 2 — подвески; 3 — упор; 4 —
хомуты
пневматические шланги имеют диаметр 52 и 75 мм. Давление в сети сжатого воздуха в забое должно быть не менее 0,55— 0,6 МПа, что контролируется манометрами.
7. ПОДЪЕМ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СТВОЛОВ
7Д. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Проходческий подъем предназначен для спуска и подъема людей, материалов, оборудования и выдачи породы.
К оборудованию проходческого подъема (рис. 7.1) относят ся: подъемная машина 1 с канатом 2, копер 3 с подшкивной
Рис. 7.1. Схема оснащения подъема
площадкой 4 и разгрузочным устройством ' 5, направляющие канаты 6, направляющая рамка 7, прицепное* устройство 8, бадья. 9 и раструб 10 в подвесном полке И.
Режим работы проходческого подъема находится в более тяжелых условиях, чем на эксплуатационных горнорудных предприятиях.
Специфическими особенностями проходческого подъема яв ляются:
переменная глубина подъема. По мере углубления ствола производится уточнение рабочей длины подъемного каната; сложный режим работы подъемной машины. В течение одного подъема режим работы одноконцевого подъема изменяется 10—13 раз, а двухконцевого подъема до 30 раз;
в качестве подъемного сосуда применяется бадья, которая перемещается в стволе по направляющим канатам. В забойной части ствола бадья перемещается без направляющих канатов.
Главными вопросами оснащения подъема являются выбор типа Копра, подъемной машины и вместимости бадьи. Подъем ная машина и копер должны соответствовать специфическим условиям проходки ствола, обеспечивать заданную .скорость
проходки ствола и горизонтальных выработок при втором пе
риоде |
строительства, |
иметь |
минимальные |
затраты |
средств, |
|
т;руда |
и времени на |
монтаНс |
и |
минимальную стоимость экс |
||
плуатации. |
стволов |
применяют |
временные |
и посто |
||
При строительстве |
янные копры и подъемные машины. Временные копры и подъ емные машины после окончания проходческих работ демонти руют. Постоянные копры и подъемные машины после проходки ствола остаются для эксплуатации шахты.
В зависимости от типа копра и подъемной машины в про изводственной практике применяют четыре схемы оснащения подъема (рис. 7.2).
С х е м а I — подъем комплектуется временным проходче ским копром- и временной подъемной, машиной. Эта схема в прошлом имела широкое применение. Из 112 стволов, постро енных в Донбассе до 1970 г., 109 стволов строили по этой схеме.
Достоинством данной схемы является то, что проходческие копры и подъемные машины спроектированы с учетом особен ности проходки ствола. Это оборудование находится на балан се шахтостроительной организации и поставляется на площад ку в необходимые сроки. Недостатки схемы — дополнительные затраты средств и времени на монтаж и демонтаж временного оборудования; значительное время переходного периода от проходки ствола к проведению горизонтальных выработок.
Рис. 7.2. Классификация схем оснащения проходческого подъема