Подземная геотехнология. Вскрытие и подготовка шахт учебное пособие

Эти схемы обеспечивают движение составов без дополнительных маневров по расформированию составов, заталкиванию вагонеток, без отцепки и прицепки электровозов, что при наличии большегрузных вагонеток (ВД) позволяет значительно увеличить пропускную способность околоствольных дворов.

В основу околоствольных дворов этого типа положена круговая схема движения составов. Наивысшая производительность обеспечивается при транспортировании грузов специализированными составами, т. е. гружеными либо углем, либо породой, либо вагонетками с материалами и оборудованием. На практике это условие не всегда удается выполнить, поэтому рассмотрим схему движения в околоствольном дворе для более сложного случая, когда применяются сложные составы. Однако во всех случаях при этом материальные вагонетки должны располагаться в хвосте состава.

Смешанный состав в схеме (а) (см. рис. 30, а), прибывающий с правого крыла по верхнему пути, заходит на грузовую ветвь 4 скипового ствола и со скоростью до 0,7 м/с проходит через породную 5 и угольную 6 разгрузочные ямы, производя разгрузку соответствующих вагонеток через дно.

Вагонетки с материалами проходят через ямы, не разгружаясь. Далее состав проходит порожняковую ветвь 8 скипового ствола и останавливается на входной ветви 9 клетевого ствола. Здесь вагонетки с материалами и оборудованием (или без них) отцепляются, и состав следует по обгонному пути 11 до выходной ветви 10 клетевого ствола, где к нему по необходимости прицепляют вагонетки с материалами, после чего он направляется на участки по нижнему пути примыкающей выработки 3.

Поезд, прибывающий с левого крыла, по нижнему пути заходит сразу на входную ветвь клетевого ствола, где отцепляются вагонетки с материалами. Затем электровоз уходит на выходную ветвь клетевого ствола, забирает вагонетки с материалами и направляется на грузовую ветвь скипового ствола, где производит разгрузку вагонеток с углем и породой и далее по порожняковой

71

ветви выходит на главную выработку и по верхнему пути уходит на участки.

Усвоив схему движения составов (см. рис. 30, а), можно легко понять и схему движения составов в петлевом околоствольном дворе с поточным движением (рис. 30, б).

Достоинства околоствольных дворов с поточным движением составов:

–простая схема движения и большая пропускная способность;

–меньше транспортных ветвей и меньший объем дворов;

–более высокая безопасность в связи с отсутствием операций по заталкиванию состава задним ходом.

Недостатки околоствольных дворов этого типа заключаются в том, что их применение возможно лишь при наличии в шахте вагонеток с донной разгрузкой. По этой причине околоствольные дворы с поточным движением составов применяются в основном в проектах строительства новых шахт.

Околоствольные дворы с конвейерным транспортом условно можно разделить на два типа: с раздельной выдачей угля и породы и

свыдачей горной массы. В первом случае в околоствольном дворе необходимо предусматривать две разгрузочные ямы и два бункера – для угля и породы. Во втором случае горная масса конвейером подается непосредственно в общий приемный бункер. Довольно часто встречаются околоствольные дворы комбинированные, часть угля в них поступает в вагонетках, а часть конвейерами. В таких случаях схема околоствольного двора остается точно такой же, как и для локомотивного транспорта, с той лишь разницей, что к угольному бункеру подводится конвейерная выработка, примыкание которой к нему возможно различными способами.

На рис. 31 показана технологическая схема околоствольного двора при конвейерном транспорте с выдачей горной массы. Транспортирование материалов осуществляется электровозами, но в принципе может производиться монорельсовыми дизелевозами или одиночными самоходными вагонетками.

72

Рис. 31. Технологическая схема околоствольного двора при конвейерном транспорте: 1, 2 – стволы скиповый и клетевой; 3 – угольный бункер; 4 – камера загрузочного устройства; 5 – конвейерная выработка; 6 – входная ветвь клетевого ствола; 7 – выходная ветвь клетевого ствола; 8 – вспомогательная транспортная выработка; 9 – конвейерная транспортная выработка (квершлаг или главный штрек)

Основными преимуществами околоствольных дворов с конвейерным транспортом являются:

–отсутствие маневров с составами и, как следствие, более высокая их производительность;

–более равномерное поступление угля (или горной массы) в околоствольный двор;

–меньший объем выработок околоствольного двора. Недостатки околоствольных дворов при выдаче горной массы

связаны со сложностью и затратами последующего обогащения угля. Поэтому в настоящее время предпочтение отдается околоствольным дворам с конвейерным транспортом угля и локомотивным – породы.

4.3.Камеры околоствольного двора

Воколоствольном дворе располагаются следующие служебные камеры (рис. 32): камера сопряжения околоствольного двора с клетевым стволом; комплекс камер и выработок главного водоотлива и подземной электроподстанции; комплекс камер и выработок загрузочных устройств; депо аккумуляторных электровозов; камера ожидания; склад ВМ; камера диспетчера и др.

73

Рис. 32: Общий вид кругового околоствольного двора с поточным движением составов:1, 2 – ствол скиповой и клетевой; 3, 4 – разгрузочная яма угольная и породная; 5 – центральная электроподстанция; 6 – насосная камера; 7 – водосборник; 8 – осветлитель шахтных вод; 9 – ходок в водосборник; 10 – камера ожидания; 11 – санузел; 12 – посадочная площадка для людей; 13 – преобразовательная подстанция; 14 – ремонтная мастерская; 15 – зарядная камера; 16 – депо противопожарного поезда; 17 – склад ВМ; 18 – ходок для проветривания склада ВМ; 19 – медпункт

Камера сопряжения околоствольного двора с клетевым ство-

лом служит для приема и подъема людей, приема и выдачи вагонеток с материалами и оборудованием, а также длинномерных материалов труб, рельсов и т.п.

При одноэтажных клетях и отсутствии хвостовых канатов зумпф клетевого ствола неглубокий (до 2 м), в нем устанавливаются металлические балки для крепления канатов парашютных устройств. Зумпф заполняется водой, избыток ее вытекает в околоствольный двор. При многоэтажных клетях зумпф должен иметь такую глубину, чтобы в нем могли разместиться нижние этажи клетей. При наличии хвостовых канатов (при большой глубине и при многоканатных подъемах) глубина зумпфа достигает 40 м, по-

74

является необходимость устраивать в нем зумпфовой водоотлив, для чего сооружается камера насосов в зумпфе. В последнее время отказываются от зумпфового водоотлива, а воду спускают по специально пройденной для этих целей выработке в зумпф скипового ствола, который имеет значительно большую глубину, чем зумпф ствола клетевого.

Комплекс выработок главного водоотлива является важным объектом шахтного подземного хозяйства. Он включает в себя: насосную камеру с ходками, водосборник с осветляющими резервуарами, водозаборный колодец, водотрубный ходок.

Насосная камера располагается вблизи клетевого ствола и, как правило, всегда блокируется с камерой центральной электроподстанции. Такая блокировка принимается по тем соображениям, что основными потребителями электроэнергии в шахте являются двигатели насосов и это обеспечивает минимальные линейные потери энергии. С другой стороны, в случае внезапного прорыва воды в шахтные выработки насосная и электроподстанция изолируются герметическими дверями, имея общий выход в клетевой ствол через водотрубный ходок, и продолжают функционировать, производя откачку воды из затопленных выработок до тех пор, пока это представляется возможным.

В камере главного водоотлива устанавливаются не менее трех насосов при притоке воды от 50 до 300 м3/час. При большем водопритоке число насосов увеличивается. Каждый из насосов должен иметь производительность, обеспечивающую откачку нормального суточного притока воды в шахту не более чем за 20 часов.

Водосборник должен состоять не менее чем из двух изолированных друг от друга выработок. Емкость водосборника рассчитывается на 4-часовой нормальный приток воды, без учета залегания. Вода из каждой ветви водосборника поступает через трубы, имеющие со стороны камеры задвижки для регулирования поступления воды в приемный (водозаборный) колодец и полной герметизации при аварийных ситуациях (прорывы воды в шахту).

75

В водосборнике поступающая шахтная вода частично теряет содержащиеся в ней минеральные частицы, что приводит к заиливанию водосборника. Поэтому водосборники периодически чистят при помощи шламовых насосов или механическим способом. При чистке одной ветви водосборника другая принимает весь приток шахтной воды.

Удаленный из водосборника и осветляющих резервуаров шлам размещается в специально устраиваемых шламоотстойниках, состоящих из двух отделений: в одном накапливается шлам, а в другом производится удаление с помощью породопогрузочной машины обезвоженного шлама.

Камера центральной электроподстанции служит для разме-

щения электрооборудования и аппаратуры для электроснабжения подземных машин. Устраивается она на продолжении насосной камеры и отделяется от нее противопожарной дверью. В камере имеется трансформаторное отделение, которое изолируется от остальной части противопожарной дверью. Конец камеры электроподстанции соединяется с околоствольным двором горизонтальным ходком, в котором устанавливается решетчатая и герметическая двери.

Комплекс камер и выработок скипового ствола предназначен для приема угля и породы в вагонетках, их разгрузки, аккумулирования грузов и загрузки скипов. Он включает в себя: грузовые и порожняковые выработки, разгрузочные ямы (или камеры опрокидывателей при вагонетках с глухим кузовом), камеры загрузочных устройств и зумпфовых насосов, ходок для чистки зумпфа.

Комплекс выработок депо аккумуляторных электровозов

представляет собой сблокированные камеры зарядной, преобразовательной подстанции и ремонтной мастерской. В зарядной производится зарядка и смена аккумуляторных батарей. В камере преобразовательной подстанции располагаются выпрямители для получения постоянного тока для зарядки батарей. В депо также располагается подземная мастерская для осмотра, смазки и текущего ремонта электровозов.

76

Камера электровозного депо обычно располагается парал-

лельно транспортной выработке скипового ствола и соединяется с ней заездами. При общем количестве электровозов до трех может быть один заезд и один ходок; при количестве электровозов от трех до десяти – два заезда, и при большем количестве должно быть не менее трех заездов (два заезда в зарядную камеру и один в ремонтную мастерскую).

Камера ожидания устраивается вблизи клетевого ствола, по которому производится спуск-подъем людей. Для перевозки людей в околоствольном дворе должно быть предусмотрено место для стоянки пассажирского поезда, которое одновременно служит и посадочной площадкой.

Склад взрывчатых материалов (ВМ) соединяется с выработ-

кой околоствольного двора при помощи двух ходков, один из которых является вентиляционным. Склад располагается таким образом, чтобы расстояние от него до стволов шахты, а также до вентиляционных дверей, разрушение которых может лишить притока свежего воздуха всю шахту, было бы не менее 100 м для склада камерного типа и 60 м для ячейкового типа, а от склада до выработок, служащих для постоянного прохода людей, соответственно не менее 25 и 20 м.

Камера диспетчера располагается на главной транспортной выработке околоствольного двора с наиболее интенсивным движением электровозов. В камере устанавливаются телефоны и приборы для управления транспортом и другими производственными процессами в шахте.

Камера противопожарного поезда обычно устраивается на расширенном участке какой-либо выработки околоствольного двора, чаще всего одного из заездов гаража, и отделяется от выработки металлической сеткой. Поскольку противопожарные средства и материалы в поезде располагаются в строгой последовательности, место стоянки его должно быть таким, чтобы поезд в любом направлении мог двигаться, сохраняя такую последовательность, т.е. головой вперед.

77

5. ПОВЕРХНОСТНЫЙ КОМПЛЕКС ШАХТЫ

Поверхность шахты – это комплекс зданий, сооружений и оборудования, расположенных вблизи шахтных стволов и образующих промышленную площадку шахты. Его назначение – выдача угля из шахты на поверхность, переработка и отправка потребителю; прием и складирование породы; спуск и подъем людей, материалов и оборудования; подача воздуха в шахту для проветривания горных выработок; обеспечение горных работ электроили пневмоэнергией; производственно-бытовое обслуживание трудящихся; очистка шахтных вод, а также выполнение других производственных процессов, обеспечивающих бесперебойную работу горного предприятия.

В состав поверхностного комплекса входят: технологические узлы и линии по приему, обработке и погрузке угля, а также по приему и погрузке породы; стационарные установки (вентиляторные, компрессорные, котельные и др.); комплекс обмена и откатки вагонеток в надшахтных зданиях; службы ремонта оборудования; сооружения складского хозяйства; здания административно-вспо- могательного назначения и др.

Основное требование к шахтной поверхности – рациональная компоновка зданий и сооружений, обеспечивающая: необходимую пропускную способность; минимальный объем зданий и сооружений и минимальные затраты на ее сооружение; минимальный штат рабочих по ее обслуживанию.

Степень совершенства поверхности существенно влияет на уровень технико-экономических показателей шахты. Например, в общей трудоемкости добычи 1 т угля по шахте доля работ на поверхности составляет 20–25 %.

Технологические комплексы поверхности старых шахт отличаются значительным числом отдельно стоящих, как правило, мелких технических и административно-бытовых зданий, занимающих большие площади (иногда до 10 га), со сложной схемой движения грузов по поверхности ис большим штатомобслуживающего персонала.

78

В1950-х гг. были впервые разработаны типовые проекты шахтной поверхности, основанные на принципиально новых компоновочных и конструктивных решениях, предусматривающих коренное усовершенствование технологических схем.

Воснову типового проекта поверхности шахт положен принцип технологического блокирования зданий и сооружений с использованием типовых секций различного технологического назначения, позволяющих практически для любых условий привязки сравнительно легко скомпоновать проект шахтной поверхности.

Почти все здания основного и вспомогательного назначения сведены в три крупных блока: главного ствола, вспомогательного ствола и административно-бытового комбината.

Блок главного (скипового) ствола включает: копер скипового подъема; сооружения и помещения технологического комплекса для приемки выдаваемого из шахты угля, его переработки, транспортирования до места погрузки и отправки потребителям; сооружения для приемки и отгрузки породы, выдаваемой из шахты; помещения подъемных установок и котельную.

Блок вспомогательного ствола включает: копер клетевого подъема для спуска и подъема людей, материалов и оборудования; комплекс по обмену вагонеток; помещения ремонтных мастерских; материальные склады; калориферную и компрессорную, если на шахте используется энергия сжатого воздуха; склады противопожарных и смазочных материалов и др.

Блок административно-бытового комбината (АБК) пред-

ставляет собой комплекс помещений вспомогательного назначения

исостоит из трех основных частей: административно-конторской части с диспетчерской и АТС; производственной части с нарядной, залом собраний и учебным пунктом; банной части, включающей душевые, гардеробные, ламповую, питьевую станцию, прачечную. Блок АБК соединяется с блоком вспомогательного ствола утепленным переходом (галереей или тоннелем).

79

Рис. 33. Генеральный план поверхности шахты: 1 – административнобытовой комбинат; 2 – блок главного и вспомогательного стволов; 3, 4 – стволы вспомогательный и главный; 5 – обогатительная фабрика; 6 – углепогрузочный пункт; 7 – аварийный угольный склад; 8 – котельная; 9 – породопогрузочный пункт; 10 – резервуар воды; 11 – вентиляционный канал; 12 – здание вентиляторов; 13 – электроподстанция; 14 – склад крепежных материалов; 15 – козловый кран

Некоторые здания и сооружения вспомогательного назначения из-за своей специфики и особых требований к ним не могут быть сблокированы. Это прежде всего здание вентиляторной установки, которое сооружается около скипового ствола и соединяется с ним специальными подземными каналами. На отдельных площадках располагаются открытая электроподстанция, резервуары для воды, градирня оборотного водоснабжения, эстакады и др. Расположение зданий и сооружений определяется генеральным планом (рис. 33), на котором нанесены здания, сооружения, железнодорожные пути и автомобильные дороги.

80