М
инистерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет
имени Т.Ф. Горбачева»
Кафедра строительства подземных сооружений и шахт
А. П. Политов
ОСНОВЫ ШАХТНОГО И ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА:
СТРОИТЕЛЬСТВО ВЕРТИКАЛЬНЫХ
ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
Рекомендовано в качестве методических указаний
к практическим занятиям и самостоятельной работе по
дисциплине «Основы шахтного и подземного строительства»
учебно-методической комиссии специальности 131201
«Физические процессы горного и нефтегазового производства»
Специализация «Физические процессы горного производства»
Кемерово, 2012
Политов Александр Петрович. Основы шахтного и подземного строительства: строительство вертикальных горных выработок : методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Основы шахтного и подземного строительства» [Электронный ресурс] : для студентов специальности 131201 «Физические процессы горного и нефтегазового производства» специализация «Физические процессы горного производства» / А. П. Политов ; КузГТУ. – Кемерово, 2012. – 96 с.
Рассмотрены вопросы проектирования и технологии строительства вертикальных горных выработок: определения сечения вертикальных стволов шахт в зависимости от видов подъёмных сосудов и типа армировки; выбора и обоснования технологии строительства стволов; расчёта процессов погрузки породы и крепления стволов; расчёта паспорта буровзрывных работ; расчёта вентиляции и водоотлива; расчёта графика организации работ при проходке ствола; определения основных технико-экономи-ческих показателей строительства стволов.
Приведены задания для самостоятельного выполнения домашней работы по проектированию вертикальных горных выработок.
Для студентов специальности 131201 «Физические процессы горного и нефтегазового производства», специализация «Физические процессы горного производства».
Общие положения
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом специальности 131201 «Физические процессы горного и нефтегазового производства» специализация «Физические процессы горного производства» и рабочей программы дисци-плины «Основы шахтного и подземного строительства».
Методические указания предназначены для практических занятий и для самостоятельной работы по проектированию строительства вертикальных стволов. Работа на практическом занятии должна научить студента принимать наиболее целесообразные технические и технологические решения по сооружению вертикальных стволов шахт.
Все задания по практическим занятиям индивидуальные. Каждый студент должен выполнить свой вариант в соответствии с приведенными исходными данными (прил. 1). Вариант задания устанавливается преподавателем. Выполненное задание сдается на проверку преподавателю и, при отсутствии замечаний, зачитывается. При наличие замечаний студент задание дорабатывает и вновь сдает на проверку преподавателю.
При выполнении самостоятельной работы студент должен использовать учебники, конспекты прослушанных лекций, труды научно-исследовательских и проектных институтов, специальную литературу и настоящие методические указания. которые вводят в круг вопросов, подлежащих решению, и указывают на последовательность и объём их разработки.
Методические указания содержат задание на самостоятельную работу, рекомендации, пояснения, каким образом и в какой последовательности следует выполнять индивидуальное задание, список рекомендуемой литературы, задания на проектирование и вопросы для самоконтроля (прил. 2).
1 Задание на самоподготовку
Цель самоподготовки – получение студентами исходных знаний и умений по теме занятий.
В результате самоподготовки студент должен знать:
– основные типы крепей вертикальных стволов, типы и конструкции их армировки, требования правил безопасности, строительных норм и правил при проектировании поперечного сечения вертикальных стволов;
– основные технологические схемы строительства и проходки вертикальных стволов.
При изучении типов крепей вертикальных стволов необходимо рассмотреть материалы: дерево, металл, бетон, монолитный и сборный железобетон, набрызгбетон с металлической сеткой и анкерной крепью [1, с. 5, 6; 2, с. 160–167].
При изучении жёсткой и консольной армировок вертикальных стволов необходимо детально рассмотреть элементы армировки, их соединение между собой. Особо обратить внимание на крепление расстрелов к крепи анкерами как наиболее прогрессивное направление [1, с. 7–26; 2, с. 337–348].
При изучении канатной армировки особо обратить внимание на направляющие устройства и схемы натяжения канатов [3, с. 38–74].
После изучения типов армировки необходимо сделать анализ областей их применения, достоинств и недостатков.
При изучении минимальных конструктивных зазоров при проектировании сечения вертикальных стволов [3, c. 90–102; 4, п. 372] обратить внимание на устройство лестничного и трубокабельного отделений [4, с. 23–26; 5, c. 361].
Размеры трубокабельного отделения в стволах определяют согласно [5, п. 3.8].
При изучении вопроса проектирования крепи вертикальных стволов необходимо отметить, что в современной практике сооружения стволов в обычных горно-геологических условиях в качестве материала крепи почти исключительное применение имеет монолитный бетон. Так, например, в угольной промышленности монолитным бетоном крепят 97–98 % стволов, в горнорудной – 95 %. Поэтому ограничимся изучением вопроса расчета толщины монолитной бетонной крепи. В настоящее время в монолитной бетонной крепи шахтных стволов применяется тяжелый бетон класса не ниже В15 [6, с. 18–20].
Расчет толщины монолитной бетонной крепи вертикальной выработки на протяжённом участке и на участке сопряжений производится в зависимости от инженерно-геологических, гидрогеологических условий, а также с учетом схем организации и методов производства работ по проходке ствола на основе рекомендаций СНиП II-94–80 [5, с. 7–15].
При расчёте толщины монолитной бетонной крепи рекомендуется использовать ЭВМ [7, с. 78–82].
При изучении вопроса выбора схемы проходки вертикального ствола необходимо отметить, что в современной практике сооружения стволов в обычных горно-геологических условиях наиболее широко применяется совмещённая технологическая схема проходки стволов (92 % от общего объёма проходки вертикальных стволов) с применением буровзрывных работ [8, 9, 10].
При изучении подъемных машин и механизмов для проходки стволов необходимо отметить, что на сегодня наиболее широкое распространение получило передвижное проходческое оборудование [11, 12, 13].
При изучении вопросов проветривание ствола необходимо отметить, что в современной практике сооружения стволов в качестве основного способа проветривания рекомендуется нагнетательный [8, 9, 11, 12 ].
При изучении вопроса погрузки породы при проходке ствола следует отметить, что процесс погрузки породы протекает в сложных условиях из-за стеснённости рабочего пространства, возможности зачерпывания породы только сверху, необходимости перемещения погрузочных машин вслед за подвиганием забоя и их подъёма на взрывобезопасную высоту, требований хорошей внедряемости рабочего органа в породы различной крепости, зависимости производительности погрузки от производительности подъёма, неравномерности дробления и др.
В настоящее время для погрузки породы при проходке и углубке стволов наибольшее применение получили многолопастные пневматические грейферы с ручным и механизированным вождением по забою [11, 12, 13, 14].
При изучении вопроса организации армирования при проходке ствола следует отметить, что в настоящее время наиболее часто применяют последовательную схему армирования, по которой вначале устанавливают расстрелы и устраивают лестничное отделение, а потом навешивают проводники. При параллельной и совмещённой схемам армирования установку расстрелов и навеску проводников производят одновременно [2, 11, 15, 16].
Для проверки результатов самоподготовки рекомендуется пользоваться вопросами для самоконтроля (прил. 2).