3 Обоснование технологических схем сооружения ствола. Выбор оборудования для оснащения ствола

3.1 Выбор технологической схемы проходки ствола и внутриствольного проходческого оборудования

Основанием для выбора технологической схемы проходки ствола являются данные, указанные в задании на проектирование, продолжительность строительства ствола, горно-геологические условия, глубина и размеры поперечного сечения ствола [2, 8, 9, 10, 11].

Проходка вертикальных стволов буровзрывным способом ведётся по различным технологическим схемам, обусловленным характером оснащения поверхности, выбором проходческого оборудования, горно-геологическими условиями и организацией работ в стволе. Наиболее распространённым классификационным признаком технологических схем является последовательность работ по выемке породы и возведению постоянной крепи ствола. Каждая технологическая схема проходки обусловливает набор проходческого оборудования, характер оснащения и в значительной степени влияет на показатели сооружения стволов.

В настоящее время в России наибольшее применение получила совмещённая технологическая схема проходки стволов (92 % от общего объёма проходки вертикальных стволов). Она обеспечивает стабильные, достаточно высокие средние (65–80 м/мес.) и максимальные (180–220 м/мес.) темпы проходки стволов.

При совмещённой технологической схеме работы по выемке породы и возведению постоянной бетонной крепи являются составной частью проходческого цикла и выполняются непосредственно в забое ствола одним звеном проходчиков.

В последние годы нарастает объём применения набрызгбетонной и комбинированной набрызгбетонной крепи с металлической сеткой, укреплённой по периметру анкерами. По совмещённой схеме эту крепь возводят с отставанием от породного забоя на 1,5–2,0 м. При этом возникает необходимость применения контурного взрывания. Работы по возведению постоянной крепи производят с большим совмещением с погрузкой породы, чем при использовании крепи из монолитного бетона.

Окончательный выбор технологической схемы производят путём технико-экономического сравнения вариантов по времени строительства и стоимости.

После выбора технологической схемы комплектуется основное забойное оборудование, обеспечивающее наиболее полную механизацию работ по бурению шпуров, погрузке породы, возведению крепи и армированию [8–12, 20, 24, 25].

В пояснительной записке приводится техническая характеристика принятого основного забойного оборудования. При выборе передвижной опалубки следует иметь в виду, что она изготавливается на заводе по специальному заказу для конкретного ствола и высота её рабочей части может изменяться от 2,1 до 4,2 м.

3.2 Выбор технологической схемы сооружения ствола, подъёмного и копрового оборудования

В зависимости от назначения ствола, типа копрового и подъёмного оборудования при эксплуатации, использования ствола во втором основном периоде строительства шахты приводится обоснование выбранной технологической схемы сооружения [8–11, 24, 25].

Для выбора типа подъёмной машины следует рассчитать концевую нагрузку на канат [2, 12]. При использовании принятой подъёмной машины во втором периоде строительства шахты следует произвести её проверку по концевой нагрузке, действующей от веса груженой клети (скипа).

Широкое применение на проходке стволов получили бадьевые комплексы БПСМ вместимостью до 6,5 м³, которые обеспечивают повышенную скорость прохождения через раструбы подвесного проходческого полка и позволяют упростить их конструкцию [12, 19, 24, 26].

Рациональную вместимость бадьи, м³, определяют по формуле

(42)

где К_Б – коэффициент, зависящий от типа тахограммы, равный 0,034–0,03 при проходке стволов со скоростью 50–150 м/мес. при парал­лельной и 0,0315–0,0285 при совмещенной схемах строительства ство­лов; Р_под – потребная часовая производительность подъёма, м³/ч; Н – глубина ствола, м.

Подвесные проходческие полки для стволов диаметром более 6,5 м изготавливают в два этажа. Полок подвешивают, как правило, на четырёх канатах с помощью двух лебёдок через блоки, закрепленные под верхним этажом полка [12, 24, 26].

При сооружении вертикальных стволов для подвески забойного оборудования используют от 12 до 20 проходческих лебёдок грузоподъёмностью от 50 до 450 кН. Для проходки вертикальных стволов рекомендуют использовать лебёдки типа ЛПЭП (ГОСТ 7828–80) и установки передвижные проходческие серии ЛПП [12, 24].

Лебёдки следует выбирать в зависимости от назначения, области применения, концевой нагрузки от подвешиваемого оборудования, передающейся через канат на барабан лебёдки, и глубины ствола в последовательности:

1) после определения расчётной нагрузки на канат производят определение линейной плотности и выбирают стандартный диаметр каната. Принимают следующие значения запаса прочности канатов: для подвески полков, насосов, проходческих агрегатов – 6; для подвески опалубки, вентиляционных труб, трубопроводов для подачи бетонной смеси, сжатого воздуха, кабелей – 5;

2) определяют величину наибольшего статического натяжения каната, действующего на барабан лебёдки, с учетом массы каната;

3) по величине наибольшего статического натяжения каната, его длине и диаметру, с учётом назначения, выбирают соответствующий типоразмер проходческой лебёдки. При этом проверяют величину канатоёмкости и соотношение диаметра барабана лебёдки к диаметру каната, которое должно быть не менее 20;

4) производят проверку фактического запаса прочности каната.

Выбор копрово-подъёмного комплекса для проходки вертикального ствола зависит от глубины ствола и возможности его использования для строительства горных выработок второго основного периода [10, 12, 24, 26]. Так, при глубине стволов до

300 м используются проходческие краны и агрегаты ПК-1, ППА-2, ПАШ-100 и др., а для проходки устья технологического отхода при глубине до 300 м – эти же краны и агрегаты. При стволах глубиной более 300 м применяют передвижные краны на пневмо – или гусеничном ходу (краны К-125, МГК-30 и др.), а также проходческий комплекс комбината «Кривбассшахтопроходка».

Перспективным для сооружения стволов и проходки технологического отхода является применение копров многофункционального назначения. С использованием этих копров можно проходить устье, протяжённую часть ствола и горные выработки горизонта.

В настоящее время для проходки стволов используются временные проходческие копры конструкции ВНИИОМШСа, Донгипрооргшахтостроя, Сибгипрооргшахтостроя, Донгипрошахта и постоянные металлические станковые и железобетонные башенные копры.

Металлические постоянные копры, как правило, используются на главных промплощадках, с этих копров обычно строятся выработки основного горизонта. Эти копры целесообразно использовать на стволах глубиной до 500–600 м, так как они исключают применение для проходки ствола бадей вместимостью более 2,0 м³, а это увеличивает продолжительность строи-тельства ствола.

При использовании башенных железобетонных копров целесообразно использовать многоканатную подъёмную машину с бадьями большой вместимости.

Для подъёма при проходке стволов используются однобарабанные, двухбарабанные и многоканатные подъёмные машины.

В последние годы широкое распространение получили передвижные подъёмные установки типа МПП.

Подъёмными сосудами при проходке стволов служат бадьи БПН, БПС, БПСМ, БПСД вместимостью от 1,0 до 6,5 м³.