книги из ГПНТБ / Ляхов Г.М. Основы разработки угольных месторождений подземным способом учебник

быть приготовлен по возможности из крепких горных пород: гранита, гнейса, базальта, крепкого песчаника, крепкого из­ вестняка и т. д. При наличии в смеси вредных примесей их удаляют путем промывки.

Бетоны обладают ценным свойством — с увеличением срока службы его прочность увеличивается: через год примерно в 1,5 раза, а через 8 лет в два раза.

В зависимости от количества в смеси воды различают бегон жесткий, пластичный и литой. Первый содержит 6—6,5% воды от веса сухой смеси. Этот бетон применяют обязательно с тща­ тельной трамбовкой. Второй содержит 6,5—8% воды от веса сухой смеси. Этот бетон требует меньшего уплотнения, его при­ меняют для приготовления железобетона. Третий содержит 8—10% воды от веса сухой смеси и носит название литого бетона, так как при укладке вообще не требует уплотнения. Бетон отлично работает на сжатие и менее — на растяжение и изгиб. Для горной крепи применяют бетон марок 100, 150, 200 и 300.

Достоинством бетона как крепежного материала является высокая прочность на сжатие, долговечность, огнестойкость, от­ носительно низкая стоимость и возможность хорошей формовки.

К основным недостаткам возведения крепи из бетона в шахте относится трудоемкость процессов, а также то, что бетон­ ная крепь до затвердевания бетона не воспринимает на себя горное давление. Бетонная крепь широко применяется для креп­ ления вертикальных, наклонных и горизонтальных выработок с установившимся горным давлением, а также камер и других околостволыіых выработок. Срок службы бетонной крепи не­ ограничен.

Торкрет-бетон является разновидностью бетона, со­ стоящего из цемента и мелкого заполнителя без щебня. Песок для получения такого бетона берется чистый, кварцевый с размером зерен 0,35—5 мм. Количество воды составляет около 10—12% веса сухой смеси.

Железобетон. Соединение стали и бетона носит назва­ ние железобетона. Сталь имеет большое сопротивление на раз­ рыв, а бетон — на сжатие. Таким образом, объединение двух материалов — стали и бетона — дает возможность получить крепежный материал с весьма высокими показателями как на разрыв, так и на сжатие. Все более широкое применение в качестве крепежного материала в горной промышленности вообще и в угольной промышленности, в частности, получает сборный железобетон.

60

•ботка должна иметь паспорт крепления, который представляет ■собой технический документ, состоящий из графической части и пояснительной записки к ней. В графической части показы­ вают поперечный и продольный разрезы выработки, тип и размеры временной и постоянной крепи и другие необходимые данные, приводится характеристика выработки и расход крепежных материалов на 1 м выработки.

В пояснительной записке содержится характеристика боко­ вых пород, а также обоснование выбора типа и конструкции крепи. Паспорт крепления утверждает главный инженер шахты. При изменении геологических условий паспорт необходимо пересмотреть. Проведение горных выработок без утвержден­ ного паспорта запрещено.

§ 5. ПРОХОДКА И КРЕПЛЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ

Проходка вертикальных стволов является ответственной и трудоемкой операцией. В календарном графике строительства всей шахты она занимает не менее 35—40%, а иногда и 60% времени, хотя объем этих работ 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. Стволы глубокие, служащие про­ должительный срок, обычно проходят круглого сечения и крепят каменной, бетонной или металлической крепью (тюбин­

гами) .

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

Поперечное сечение ствола в свету определяют графическим путем и проверяют на скорость движения по нему воздуха. Скорость воздуха не должна превышать 8 м/с в стволах, пред­ назначенных для спуска и подъема людей и грузов; 12 м/с — в стволах для подъема и спуска груза, 15 м/с — в вентиляци­ онных стволах, не оборудованных подъемом. После выбора сечения ствола в свету определяют толщину стенок крепи, за­ тем — сечение ствола вчерне. Для получения сечения ствола в проходке сечение вчерне увеличивают на 3—5%, учитывая не­ ровности стенок ствола во время проходки.

В зависимости от устойчивости боковых пород и их водо­

61

помощи насосов, а стенки ствола остаются устойчивыми не только при постоянной, но и при временной крепи.

Проходка ствола включает три основных вида работы: выемку породы, возведение временной и постоянной крепи, армирование. В крепких породах стволы проходят, как пра­ вило, с применением буровзрывных работ.

Из специальных способов проходки наиболее известны спо­ собы цементации, замораживания и бурения.

Стволы шахт в зависимости от типа применяемых подъем­ ных сосудов разделяют на скиповые, клетевые и скипо-клете­ вые. Причем главные стволы являются в основном скиповыми, а вспомогательные — клетевыми или скипо-клетевыми. В глав­ ном и вспомогательном стволах должны быть оборудованы лестничные отделения для выхода людей из шахты в случае аварии с подъемом. 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 раз­ личают 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 со­ судов, число которых может быть два, три или четыре. Подъ­ емные сосуды перемещаются по проводникам, которые прикреп­ лены к расстрелам.

Лестничное отделение оборудуют деревянными или метал­ лическими лестницами под углом не более 80°. Лестничное от­ деление от подъемного должно быть отделено досками или металлической сеткой.

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

В состав подготовительных работ при проходке шахтного ствола входят: строительство железнодорожных и шоссейных дорог; подводка водопроводных коммуникаций, телефонной связи; строительство жилых зданий и бытовых учреждений; обеспечение строительства необходимыми строительными ма­ териалами и проходческими механизмами; проходка однойдвух разведочных скважин для уточнения характеристики по­ род, которые будет пересекать ствол; строительство складских помещений для размещения в них необходимого оборудования

иматериалов, установка копров, которые бывают временными

ипостоянными. Первые устанавливают только на время про­ ходки, вторые — с таким расчетом, чтобы сначала они обслу­ живали нужды проходки, а после окончания проходческих работ использовались при эксплуатации шахты. Иногда применяют бескопровый метод проходки. На рис. 24 показан проходческий, металлический сборно-разборный копер.

62

і

Организация работ ио проходке шахтных стволов. Основ­ ной формой организации труда при проходке шахтных стволов является работа по графику цикличности. В цикл горнопро­ ходческих 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, вспомогательные операции.

Производственные процессы при проходке стволов. При про­

63.

стволов. Погрузочная маши­ на состоит из двух грейферов 1, двух тельферов 2, двух рам 3, центральной опоры 4, двух тележек поворота 5, кольцевого мо­ норельса 6, двух кабин машинистов 7, двух лебедок для пере-

64

Рис. 26. Универсальная стволовая породопогрузочная машина

2КС-2у/40

монорельса 6, двух кабин машинистов 7, двух лебедок для перемещения тельферов 8.

Техническая характеристика породопогрузочной машины:

66

іо полка сначала в нисходящем порядке устанавливают расст­ релы, а затем в восходящем порядке навешивают проводники. При совмещенном способе установку расстрелов и навеску про­ водников производят одновременно.

Специальные способы проходки шахтных стволов применяют при неустойчивых и рыхлых породах, плывунах или устойчи­ вых, но сильнотрещиноватых и водоносных породах. Специаль­ ные способы проходки шахт следует применять при притоках воды в ствол, превышающих 50 м3/ч. Различают следующие специальные способы проходки стволов шахт: при помощи за­ бивной (шпунтовой) крепи; при помощи опускной крепи; с предварительным замораживанием пород; с предварительной цементацией пород; бурением; с применением искусственного понижения уровня грунтовых вод.

Скорость проходки шахтных стволов. С увеличением глуби­ ны стволом сложность организации проходки возрастает, а ско­ рость проходки обычно снижается вследствие уменьшения про­ изводительности подъемных машин, увеличения времени на проветривание забоя после взрывания и т. д.

Так, при среднемесячной скорости проходки шахтных ство­ лов около 12,5 м скорость проходки стволов глубиной свыше 500 м не превышает 8,5 м в месяц. При таких скоростях про­ ходка стволов затягивается на 6 лет и более.

Для сокращения сроков строительства шахт был принят ряд мер, давших возможность повысить среднемесячную ско­ рость проходки стволов с 12,5 м до 44,2 м, иногда свыше 300 м.

К числу основных мероприятий, способствующих увеличению скорости проходки и повышению производительности труда, следует отнести применение метода совмещенной проходки и возведения постоянной крепи, цикличную организацию работ, водоулавливапие, улучшение способа буровзрывных работ, а также применение новых способов проходки шахтных стволов, позволяющих полностью механизировать все проходческие опе­ рации.

§ 6. УГЛУБКА ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ

Увеличение глубины ствола действующей шахты с целью отработки запасов нижележащего горизонта носит название углубки. Как правило, углубка стволов производится без сни­ жения производственной мощности действующей шахты или ее остановки.

Углубка шахтных стволов осуществляется тремя способами: сверху вниз, снизу вверх и одновременно сверху и снизу. Чаще всего углубку стволов производят сверху вниз. Углубку снизу вверх производят в тех случаях, когда нижележащий горизонтуже вскрыт другими выработками, а пересекаемые породы —

устойчивые с малым притоком воды и газобезопасные. Техно­ логически углубка сверху вниз аналогична проходке ствола обычным способом, а углубка снизу вверх — аналогична про­ ведению восстающих.

5.Что Вы знаете о конструкциях крепей?

6.Каково назначение шахтных стволов?

7.Расскажите о технологии буровзрывного способа проходки шахтных

стволов.

8. Какие средства механизации применяют для проходки стволов?

9. Назовите специальные способы проходки вертикальных шахтных стволов.

10. Как производят углубку шахтных стволов?

Глава VI ВСКРЫТИЕ УГОЛЬНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

После того как геологической разведкой установлено, что запасы угля достаточны для строительства на их базе про­ мышленного предприятия, проектируется и строится угольная шахта. Каждой шахте при ее закладке отводится для разра­ ботки определенный подземный участок, в пределах которого ведутся все работы по добыче угля.

Рис. 28. Схема шахтного поля:

68

Часть месторождения, вырабатываемого одной шахтой, на­ зывают шахтным полем (рис. 28). Обычно оно имеет форму прямоугольника, причем длину поля по простиранию всегда вы­ бирают большей (5—6 км), чем по падению (2 км и более). Верхнюю границу шахтного поля называют границей шахтного поля по восстанию, нижнюю — границей шахтного поля по падению; боковые границы называют границами по простира­ нию. Часть шахтного поля, расположенная по одну сторону от главных вскрывающих выработок, называют крылом шахтного поля. Различают бремсберговое поле (верхняя часть поля по восстанию) и уклонное поле (нижняя часть поля по падению). Размеры шахтного поля выбирают с таким расчетом, чтобы его запасы могли обеспечить работу шахты па полный амортиза­ ционный срок ее существования (несколько десятков лет).

§2. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ МОЩНОСТЬ

ИСРОК СЛУЖБЫ ШАХТ

При разработке крутых угольных пластов, уходящих на большую глубину, шахты могут существовать значительный срок, углубляясь ио мере отработки горизонтов. За этот же период времени производится реконструкция сооружений шах­ ты, а также изменяется оснащение ее машинами и механизмами в соответствии с достижениями науки и техники. В связи с разнообразными горно-геологическими условиями и задачами производственная мощность шахт и сроки службы их могут быть весьма различными. В настоящее время в СССР проекти­

ными запасами шахтного поля и сроком службы шахты суще­ ствует следующая зависимость:

Срок службы шахт должен учитывать и то время, которое необходимо для строительства и освоения ее проектной мощ­ ности.

Проектная производственная мощность шахты обосновы­

К строительству принимают проект с лучшими показателями себестоимости добычи 1 т угля, производительности угледобычи, срока строительства, капитальных затрат и т. д. Мировой опыт показывает, что лучшие технико-экономические показатели имеют шахты большой производственной мощности. В мировой

69