§ 31. Проходка и крепление вертикальных шахтных стволов

Проходка вертикальных шахтных стволов является ответст­венным и трудоемким процессом. В календарном графике строи­тельства шахты проходка стволов занимает не менее 35—40%, а иногда и 60% времени, хотя объем работ по проходке составляет не более 18—24% общего объема горнопроходческих работ.

Форму поперечного сечения ствола выбирают в зависимости от его назначения, срока службы и физико-механических свойств пересекаемых пород. Глубокие стволы, имеющие большой срок службы, обычно проходят круглого сечения и крепят каменной, бетонной или металлической крепью (тюбингами).

В угольной промышленности принято восемь типов поперечных сечений стволов круглой формы диаметром 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8 м.

Поперечное сечение ствола в свету определяют графическим методом и проверяют на скорость движения по нему воздуха. Ско­рость воздуха в стволах, предназначенных для спуска и подъема людей и грузов, не должна превышать 8 м/с, для спуска и подъе­ма грузов—12 м/с и в вентиляционных стволах, не оборудован­ных подъемом,— 15 м/с. После выбора сечения ствола в свету определяют толщину стенок крепи, а затем сечение ствола вчерне, которое увеличивают на 3—5%, учитывая неровности стенок ство­ла во время проходки.

В зависимости от устойчивости боковых пород и их водонос­ности различают обычный и специальный способы проходки шахт­ных стволов.

Обычный способ проходки шахтных стволов (в основном буро­взрывной) применяют в малообводненных и устойчивых породах, когда приток воды в забой ствола не превышает 50 м³/ч, т. е. ког­да она может быть удалена на поверхность при помощи насосов, а стенки ствола остаются устойчивыми не только при постоянной, но и при временной крепи.

При проходке стволов обычным способом выполняются три основных вида работ: выемка породы, возведение временной и по­стоянной крепи, армирование. В крепких породах стволы прохо­дят, как правило, с применением буровзрывных работ.

Стволы шахт в зависимости от типа применяемых подъемных сосудов разделяют на скиповые, клетевые и скипо-клетевые, при­чем главные стволы являются в основном скиповыми, а вспомога-

80

тельные—клетевыми или скипо-клетевыми. В главном и вспомо­гательном стволах должны быть оборудованы лестничные отделе­ния с подъемом для выхода людей из шахты в случае аварии. Лестничное отделение в одном из стволов может отсутствовать, если в нем имеются два механических подъема с независимым подводом энергии.

Основные части ствола. В продольном разрезе ствола разли­чают устье, основную часть ствола, сопряжение ствола с около­ствольным двором и зумпф. В шахтных стволах обычно имеются подъемное, лестничное и трубно-кабельное отделения. Подъемное отделение служит для размещения подъемных сосудов, число ко­торых может быть два, три или четыре. Подъемные сосуды пере­мещаются по проводникам, которые прикреплены к расстрелам.

Лестничное отделение оборудуют деревянными или металличе­скими лестницами под углом наклона к горизонту не более 80\ Лестничное отделение должно быть отделено от подъемного дос­ками или металлической сеткой.

Трубно-кабельное отделение служит для размещения труб главного водоотлива, труб сжатого воздуха, силовых, сигнальных и телефонных кабелей.

К' подготовительным работам при проходке шахтного ствола относятся: строительство железнодорожных и шоссейных дорог на земной поверхности; прокладка водопроводных коммуникаций, ли­ний связи; строительство жилых зданий и бытовых учреждений; обеспечение строительства необходимыми строительными материа­лами и проходческими механизмами; проходка однбй-двух разве­дочных скважин для уточнения характеристики пород, которые будет пересекать ствол; строительство складских помещений для размещения в них необходимого оборудования и материалов, уста­новка копров. Последние бывают временными и постоянными Временные копры (рис. 36) устанавливают только на времч про­ходки. Постоянные копры используют в период проходки ствола, а также при эксплуатации шахты. Иногда применяют бескопро­вый метод проходки.

Организация работ при проходке шахтных стволов. Основной формой организации труда при проходке шахтных стволов являет­ся работа по графику цикличности. В цикл горнопроходческих работ при буровзрывном способе проходки входят следующие опе­рации: бурение и заряжание шпуров, взрывание зарядов, провет­ривание забоя, приведение забоя в безопасное состояние, погрузка и выдача на поверхность взорванных пород, возведение временной или постоянной крепи и вспомогательные операции.

Производственные процессы при проходке шахтных стволов. При проходке шахтных стволов буровзрывным способом шпуры бурят в соответствии с паспортом буровзрывных работ как руч­ными перфораторами ПР-30-ЛУС, так и стволовыми установками комплектного обуривания забоя ВУКС-1М и др.

Установка БУК.С-Ш (рис. 37) предназначена для механизации бурения шпуров при проходке вертикальных шахтных стволов

в комплексе с универсальной стволовой погрузочной машиной КС-2у/40 или 2КС-2у/40.

Установка БУКС-1М может применяться при проходке стволов диаметром в свету от 5,5 до 8 м. Число одновременно буримых шпуров 4; глубина шпуров до 4,5 м; скорость бурения от 2,5 (при

Рис. 36. Проходческий металлический сборно-разборный копер

слабых породах крепостью 3—4) до 0,9 м/мин (при гранитах кре­постью 10—12); расход сжатого воздуха до 60 м³/мин; масса установки 5,6 т.

Погрузочная машина 2КС-2У/40 (рис. 38) — двухгрейферная, предназначена для механизации погрузки взорванной породы в подъемные сосуды при проходке вертикальных стволов. Она со­стоит из двух грейферов /, двух кабин машиниста 2, двух рам 3, кольцевого монорельса 4, двух тележек поворота 5, двух лебе-

82

док б для перемещения тельферов, центральной опо­ры 7 и двух тельферов 8.

Техническая характерис­ тика погрузочной машины 2КС-2У/40: вместимость

каждого грейфера 0,65 м³, производительность 2,1 — 2,8 м³/мин, установленная мощность ппевмодвигателей 90 кВт. Машину применяют при проходке ствола диа­метром в свету 7—8,5 м и глубиной от 300 до 700 м. Для механизации по­грузки взорванной породы, кроме указанных стволовых погрузочных машин, приме­няют машины «Погрузчик», КС-1М и 2КС-1М, пневма­тические грузчики КС-3, КС-4. ГП-2 и др.

Для механизации про­ ходки вертикальных шахт­ ных стволов буровзрывным способом применяют про­ ходческие комплексы: КС- 2У, КС-7, КС-8, КС-9 и ДШП. Распространенным является комплекс, пока­ занный на рис. 39. Он со­ стоит из щитовой оболочки, заменяющей временную

Рис. 37. Стволовая установка комп­лектного обурнвания забоя БУКС-1М:

/ — тельфер: 2 — колонна: 3 — буепль-ная машина: 4 — пневмодомкрат; S — забой ствола

крепь, грейферной погрузоч­ной машины /, двухэтажно­го подвесного полка, пере­движной створчатой опалуб­ки и бурового устройства 2. Комплекс позволяет одно­временно вести работы по выемке породы и возведе­нию крепи ствола.

Крепление и армирова­ ние шахтных стволов. Для -

крепления шахтных стволов

применяют монолитный бетон, а также железобетонные, стальные и чугунные тюбинги. В настоящее время армирование стволов в основном производят монолитным бетоном.

Крепь ствола выполняет две функции. Она является грузонесу-

83

щей конструкцией, воспринимающей давление окружающих пород, и, кроме того, изолирующей оболочкой, предохраняющей пересе­каемые породы от выветривания.

Крепь возводят звеньями снизу вверх или сверху вниз. При возведении крепи вертикальность стенок проверяют отвесами, опус­каемыми в каждом отделении ствола.

Армирование шахтных стволов включает установку расстре-

ле. 38. Универсальная стволовая породопогрузочная машина 2КС-2У/40

лов, проводников, лестниц и лестничных полков, а также навеску труб и кабелей.

Армирование ствола можно производить последовательно и совмещенно. При первом способе с подвесного полка сначала

84

в нисходящем порядке устанав­ливают расстрелы, а затем в восходящем порядке навешивают проводники. При совмещенном способе установку расстрелов и навеску проводников производят одновременно.

Специальные способы проход­ки шахтных стволов применяют при неустойчивых и рыхлых по­родах, плывунах или устойчи­вых, но сильнотрещиноватых и водоносных породах. Эти способы рекомендуются при притоках во­ды в ствол, превышающих 50 м³/ч. Различают следующие специальные способы проходки шахтных стволов: бурением, с предварительным заморажива­нием пород; с предварительной цементацией пород, с примене­нием искусственного понижения уровня грунтовых вод; тампони­рованием скважин.

К специальным способам от­носится и проходка шахтных стволов бурением. Для буре­ния шахтных стволов сплошным забоем в породах слабых и средней крепости применяют бу­ровые установки УЗТМ и ком­байн ПД-2. При применении ус­тановки УЗТМ до начала буре­ния ствола проходят его устье, называемое в этом случае фор-шахтой, обычным способом. Глу­бина устья 20 м. Затем над ство­лом устанавливают буровую вышку для подвески, спуска и подъема буровой колонны и бу­рового инструмента. Породу в за­бое разрушают вращающимися шарошками, расположенными на долоте или на расширителях. Буровая мелочь из забоя ствола выносится циркулирующим гли­нистым раствором.

Проходческий комбайн ПД-2 предназначен для проходки ство-

Рис. 39. Проходческий комплекс