Лекция 1, 2 технология строительства вертикальных горных выработок – 2 ч
1. Основные понятия и определения
2. Подготовительный период.
3. Схемы проходки стволов.
4. Горные работы при строительстве стволов.
5. Армирование стволов.
1. Основные понятия и определения
Горная выработка – полость в толще горных пород, образованная в результате ведения горных работ и служащая для разработки месторождений полезных ископаемых, а также для других горнотехнических целей.
В зависимости от угла, составляемого продольной осью выработки с горизонтом, различают выработки вертикальные, наклонные и горизонтальные.
Шахтный ствол – вертикальная или наклонная горная выработка, имеющая непосредственный выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля. Верхнюю часть ствола, примыкающую к поверхности и имеющую более прочную крепь, называют устьем ствола, а нижнюю часть, расположенную ниже последнего откаточного горизонта, – зумпфом.
Шахтный ствол, служащий для подъема полезного ископаемого на поверхность, называют главным стволом шахты, ствол, служащий для спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования, подъема пустой породы, – вспомогательным стволом.
Ствол, по которому с помощью вентилятора свежий воздух нагнетают в подземные выработки шахты или отработанный удаляют из них, называют вентиляционным. Вентиляционным стволом может быть как главный, так и вспомогательный.
Шурф – вертикальная (реже наклонная) неглубокая горная выработка обычно прямоугольного сечения, проведенная с поверхности.
На действующих шахтах шурфы используют для вентиляции и спуска материалов на верхние горизонты шахтного поля.
Слепой ствол – вертикальная горная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ (подъема полезного ископаемого, вентиляции, спуска и подъема людей, спуска материалов и оборудования и других целей). Слепые стволы проходят при вскрытии части шахтного поля, расположенной ниже горизонта, вскрытого выработками, проведенными с поверхности.
Размеры поперечных сечений главных стволов определяют в зависимости от размеров подъемных сосудов (скипов или клетей), их числа и расположения в стволе, типа проводников и расстрелов, а также размеров лестничного и трубокабельного отделений. Размеры сечений вспомогательных стволов зависят от размеров скипов с учетом зазоров между ними, расстрелами и крепью ствола, которые установлены Правилами безопасности в угольных шахтах (в дальнейшем ПБ).
Выбор формы сечения стволов обусловливается рядом факторов, из них наиболее важными можно признать: срок службы стволов, ожидаемый приток воды при сооружении стволов, материалы крепи и производственная мощность шахт. В настоящее время нашла практически повсеместное применение в шахтном строительстве круглая форма сечения стволов. К преимуществам ее следует отнести малое аэродинамическое сопротивление при движении воздуха для проветривания подземных выработок.
Конструкция крепи стволов. В современной практике сооружения стволов в обычных горно-геологических условиях, т. е. в устойчивых породах при ограниченных притоках воды, в качестве материала крепи почти исключительное применение имеет монолитный бетон. Так, например, в угольной промышленности монолитным бетоном крепят 97–98 % стволов, в горнорудной – 95 % и в горно-химической – 60 %. Такое же положение наблюдается и в зарубежной практике.
Армировка стволов представляет собой пространственную конструкцию, которая размещается по всей глубине ствола и используется для заданного и безопасного направления подъемных сосудов (скипов и клетей) при движении их по стволу. В зависимости от конструкции применяемой армировки она может быть жесткой или «гибкой» (канатной).
Жесткая армировка состоит из расстрелов и проводников (направляющих) (см. рис. 2.1).
Расстрелы – горизонтально уложенные балки, закрепляемые в крепи ствола. Расстрелы являются основными несущими элементами армировки.
Проводники служат для перемещения в заданном направлении подъемных сосудов. Проводники крепят к расстрелам. Расстрелы располагают в одной горизонтальной плоскости в стволе, которая называется ярусом армировки. Расстояние между ярусами армировки принимается постоянным и называется шагом армировки.
При гибкой армировке в качестве проводников применяются канаты, и тогда расстрелы исключаются (см. рис. 2.2).
Основные требования, предъявляемые к армировке, сводятся к обеспечению безаварийной работы подъема при заданной скорости движения подъемного сосуда.
В практике строительства шахт в России наибольшее применение имеет жесткая армировка.
Рис. 2.1. Сечение скипового ствола с жесткой армировкой:
1 – расстрелы; 2 – коробчатые проводники; 3 – скипы
Рис. 2.2. Сечение клетевого ствола с гибкой армировкой:
1 – отбойные канаты; 2 – канатные проводники