книги из ГПНТБ / Строительство железорудных шахт

После проходки устья ствола и возведения постоянной крепи проходку ствола осуществляли заходками по 2,1 м. Породу в бадью грузили грузчиком КС-3; лебедка для подвески грузчика была уста­ новлена на нижнем этаже подвесного полка. Перестановку полка и наращивание труб производили через 20 м. Для крепления был принят быстротвердеющий бетон марки 200. Для возведения бетон­ ной крепи использовали металлическую створчатую опалубку

ОС-5,5.

При возведении постоянной крепи опалубку опускали и уста­ навливали на взорванную и спланированную породу. Центрирова­ ние опалубки производили по центральному отвесу. После раскреп­ ления опалубки ствол бетонировали на полную высоту опалубки.

Проходческий цикл при глубине шпуров 1,5—1,8 м (к. и.ш .— 0,85) занимал по времени одни сутки. Бетонирование заходки за­ нимало 6 ч.

Вследствие умелой организации обслуживания проходческих на­ сосов ППН-50 были предупреждены возможные простои забоя из-за затопления забоя (при проходке последних 150 м ствола приток воды составлял 120 м3/ч).

Время проветривания было сокращено до 20 мин. Вентиляцион­ ные металлические трубы были хорошо герметизированы, расстоя­ ние от конца става труб до забоя не превышало 25 м.

Максимальная скорость проходки составила 35 м/мес.

Проходка ствола шахты «Южная-2». Геологические условия про­ ходки ствола шахты «Южная-2» аналогичны условиям проходки ствола шахты «Ново-Вентиляционная». Максимальный приток воды в ствол составил 24 м3/ч.

Ствол шахты на период проходки был оборудован двумя двух­ концевыми подъемными установками — использовали подъемные машины 2БМ3000/1520-2А и бадьи емкостью 1,5 м3. Работы в стволе вели с двухэтажного проходческого полка, подвешенного на восьми

затем, с увеличением притока воды был подвешен нанос ППН-50 на лебедку 2ЛП-10/800, а с увеличением притока свыше 20 м3/ч — второй насос ППН-50 к лебедке 2ЛП-10/800.

До глубины 300 м ствол проветривался одним вентилятором ВЦО-1,0 через став вентиляционных металлических труб диамет­ ром 800 мм, подвешенный к лебедке 2ЛП-18/600, затем был уста­ новлен второй вентилятор ВЦО-1,0 и включен в работу парал­ лельно.

Сжатый воздух подавался по трубам диаметром 159 мм, под­ вешенным на лебедке 2ЛП-10/800. Кабели освещения и взрывания были подвешены на лебедке ЛП-5/500. Для подвески спасательной лестницы на поверхности была установлена лебедка ЛПК-4.

41

Для проходки ствола был установлен проходческий шатровый

копер высотой 20 м.

Шпуры бурили перфораторами ПР-ЗОК с промывкой и приме­ нением обсадных труб диаметром 50 мм. Шпуры располагали по шести концентрическим окружностям; общее число шпуров на забой 130, глубина 1,8 м. На бурении одновременно было занято 12—13 человек (6 человек — основное звено и 6—7 человек работали по вызову). Время на обуривание забоя и продувание шпуров состав­

ляло 4—5 ч.

Взрывные работы вели с помощью скального аммонита № 1 (прессованного) и электродетонаторов короткозамедленного дей­ ствия. Схема соединения электродетонаторов параллельная с при­ менением антенны на деревянных колышках.

После бурения шпуров и уборки оборудования взрывник сов­ местно с проходчиками, имеющими «Единую книжку взрывника», производили заряжание; время заряжания составляло 1 ч. Взрыва­ ние производилось от рубильника, установленного на поверхности.

Время проветривания забоя составляло 30 мин; люди допуска­ лись в забой через 1 ч после взрыва. Для улучшения проветрива­ ния на конце вентиляционного трубопровода навешивали телеско­ пическую вентиляционную трубу диаметром 600 м. На время взрыва телескопическая труба втягивалась в вентиляционный трубопровод, а затем опускалась с таким расчетом, чтобы расстоя­ ние от конца трубы до забоя не превышало 10 м.

После проветривания ствола на забой опускали насос ПАН-50 и производили откачку воды.

Уборку породы производили тремя грейферными погрузчиками КС-3, подвешенными к лебедкам ПАП-1,5, которые установлены на нижнем этаже проходческого полка. В звено по уборке породы входило шесть человек: один человек — ответственный за подачу сигналов на подъеме № 1 и установку бадей под погрузку; один человек — ответственный за сигнал на подъеме № 2 и установку бадей под погрузку; четыре человека — попеременно обслуживали три погрузчика (свободный от управления погрузчиком рабочий помогал устанавливать бадьи).

На уборку породы затрачивалось 18 ч; в среднем с одного взрыва выдавалось 130 бадей породы, причем последние 15—20 бадей грузились с предварительным рыхлением породы отбойными молотками. На поверхности порода транспортировалась в отвал

створчатой опалубки высотой 2,2 м; в последующем перешли на бетонирование с помощью деревянной опалубки, поскольку створ­ чатая опалубка деформировалась.

При металлической опалубке бетонную крепь возводили заходками по 2,2 м (на высоту опалубки). Опалубку с раскрытыми

43

створками опускали в забой и устанавливали на выровненном на­ вале оставшейся на забое породы.

После закрытия створок и центрирования опалубки на верхнем кольце настилали рабочий полок из досок толщиной 50 мм, на ко­ торый подавали бетонную смесь в двух контейнерах емкостью по 0,6 м3. К стволу смесь подвозили в автосамосвалах от бетонного завода, расположенного на расстоянии 5 км. При деревянной опалубке высота заходки колебалась от 6 до 10 м в зависимости от устойчивости породных стенок ствола.

На бетонировании были заняты семь человек в смену, из них четыре человека работали в забое и три человека на поверхности занимались спуском в ствол бетонной смеси и материалов.

На отметках околоствольных дворов делали «засечки» буду­ щих сопряжений по 5 м в обе стороны от ствола.

При продолжительности проходческого цикла 1 сут на бетони­ рование одной заходки затрачивалось 12 ч.

Применение двух подъемных установок при уборке породы, бесперебойное обеспечение ствола бетоном и сжатым воздухом дало возможность достичь средней скорости проходки (включая проходку руддворов) около 20 м/мес. Максимальная скорость проходки ствола составила 30,6 м/мес.

Проходка камерных выработок. При строительстве камеры дро­ билки гор. +60 м проектом предусматривалась проходка ее по­ слойно сверху вниз с возведением временной деревянной крепи, а затем постоянной сначала до уровня подкрановых путей; после этого в таком же порядке должна осуществляться проходка камеры до уровня горизонта.

Выемка предусматривалась с доставкой породы скреперной ус­ тановкой на откаточный штрек и последующей погрузкой ее маши­ ной ПМЛ-5 в вагоны. Однако, учитывая конкретные геологические условия (камера проходилась в сиенитах, /=10-И 2), предложили новый метод проходки камеры (рис. 12). От откаточной выработки по оси будущей камеры прошли выработку сечением 10 м2 до торцовой стенки. Из этой выработки по торцовой стороне был пройден восстающий до кровли камеры и затем расширен в сторону боковых стенок камеры до пят свода. Проходка восстающего и рассечка его до пят свода производилась с аккумулированной породы, что позволило отказаться от устройства полков.

После рассечки восстающего до уровня пят свода, верхняя тор­ цовая часть камеры на ширину 2—2,5 м была полностью обнажена. В дальнейшем в направлении от торца камеры производилось оконтуривание свода выемкой породы от пят свода (на уровне подкрановых путей). Отбитая порода при этом аккумулировалась в ранее пройденной выработке.

При проходке камеры по этой схеме впервые в управлении была применена штанговая крепь вместо обычно применяемой в качестве временной деревянной крепи. После оформления и креп­ ления свода из пройденной на уровне почвы камеры выработки

44

была убрана порода, а затем камера была расширена в обе стороны до проектных размеров.

При проходке камеры на уборке породы впервые был применен метод боковой загрузки вагонов машиной ПМЛ-5 без расцепки со­ става. Машина работала на путях, уложенных в камере перпенди­ кулярно откаточной выработке, и использовалась как погрузочнодоставочная. При расширении камеры до проектных размеров для уборки породы было уложено три параллельных пути.

При описанной схеме проходки появилась возможность следить за поведением пород во время работ в камере, что и позволило использовать более легкую крепь — штанговую. Кроме того, отпала надобность в возведении вспомогательных полков, поскольку

массы. Производительность труда одного проходчика составила

2,53 м3/смену.

Данный метод проходки камер, расположенных выше откаточ­ ных выработок, весьма эффективен и экономичен.

Проходка откаточных выработок. При проходке откаточной вы­ работки гор. +135 м на шахте «Валуевская» была достигнута ско­ рость проходки 107 м/мес при сечении в свету 10 м2 в породах

/= 10-г-12.

Проходку вели в четыре шестичасовые смены по скользящему графику из расчета 1,5 цикла в смену. Комплексная бригада со­ стояла из сменных звеньев по три проходчика и одного машиниста электровоза. Производительность труда на этой проходке составила 2,89 м3/чел-смену, среднее подвигание забоя за цикл— 1,35 м. Применяемое оборудование: погрузочная машина ПМЛ-5,

45

перфораторы ПР-3, вагонетки емкостью 1,6 м3, электровозы 7К.Р-1, вентиляторы «Проходка-500» и СВМ-6м.

В октябре 1966 г. на шахте «Валуевская» было пройдено 153 м выработки сечением 7,65 м2 в породах с f = 10. Породу грузили в вагонетки ВО-5 и электровозом отвозили к стволу. У ствола имелась траншея, в которую производили разгрузку вагонов. В траншее машиной ПМЛ-5 порода грузилась в бадьи емкостью 1,5 м3 и выдавалась на поверхность проходческим временным подъемом.

Производительность труда одного проходчика составила

2,14 м3/смену.

§ 9. Проходка выработок на шахте «Северо-Песчанская» Богословского рудоуправления

Горно-капитальные работы в Богословском рудоуправлении вы­ полняет Краснотурьинское шахтопроходческое рудоуправление.

Проходка стволов шахт. Проходка центральной группы стволов (скиповой, скипо-клетевой, центральный-вентиляционный) запроек­ тирована до отм. —600 м. Фланговые стволы — северный и юж­ ный — вентиляционные, проходят до отм. —400 м. Клетевой и скипоклетевой стволы закреплены железобетонными тюбингами кон­ струкции ВНИИОМШС, все остальные стволы — бетоном. Приме­ нение для крепления стволов большого диаметра железобетонных тюбингов явилось вынужденным решением при сложных горно­ геологических и гидрогеологических условиях Северо-Песчанского месторождения.

В 1963 г. при проходке центрального вентиляционного ствола была проведена предварительная и последующая цементация гор­ ных пород непосредственно из забоя ствола, когда на глубине 160 м от поверхности был подсечен участок трещиноватых пород с большой водообильностью. Приток в забой достиг 68 м3/ч, и при­ шлось приостановить проходку ствола и провести цементацию пород. Цементации подверглись породы на участке ствола глуби­ ной 135 м. Особенно трудным оказался двадцатиметровый участок между отметками —279 и —291 м. На этом участке, расположен­ ном в зоне тектонических нарушений, наблюдался максимальный приток воды, а крепь находилась в неудовлетворительном со­ стоянии.

При нагнетании раствора цемента под давлением 5 кгс/см2 произошло разрушение крепи, и снизить приток воды до нормы не удалось. После восстановления крепи провели повторную це­ ментацию. По завершении последующей цементации всего водо­ носного участка ствола приступили к предварительной цементации (из забоя ствола) участка, подлежащего проходке. Для этого в стволе была сооружена бетонная тампонажная подушка толщи­ ной 2 м, в которой установили пять кондукторов для бурения скважин. Всего было пробурено пять скважин общей длиной 62 м.

46

За весь период цементации (последующей и предварительной) было закачано 100 м3 цементного раствора. Работы были выпол­ нены (без учета укладки тампонажной подушки) за 57 суток. После проведения мероприятий по подавлению воды общий приток ее в ствол снизился в 4 раза, что позволило подолжить проходку

ствола.

При проходке южного вентиляционного ствола была применена весьма эффективная схема водоулавливания, сущность которой за­ ключалась в том, что вода, поступающая в ствол выше отм. + 140 м, улавливалась устроенным в бетонной крепи ствола спе­ циальным водоулавливающим кольцом, из которого вода при по­ мощи эрлифта откачивалась на поверхность.

На проходческом полке на металлических стойках было также смонтировано водоулавливающее кольцо с резиновыми фартуками, в которое собиралась вода, стекающая по стенкам ствола. Из водо­ улавливающего кольца вода поступала в два бака, установленные на полке. Баки высотой 3 м изготовляли из металлических вентиля­ ционных труб диаметром 800 мм; в нижней части баки соединялись между собой трубой. В эти же баки откачивалась вода из забоя насосами Н-1-М. Воды из баков откачивались при помощи подвес­ ного насоса ППН-50Х12, всасывающий патрубок которого был подсоединен непосредственно к фланцу патрубка, вваренного в нижнюю часть одного из баков.

Применение вышеописанной схемы водоотлива и водоулавлива­ ния позволило снизить приток воды непосредственно на забой ствола до 2—3 м3/ч при общем притоке в ствол 40—45 м3/ч. На этом стволе в водоотливном ставе подвесного насоса ППН-50Х ХІ2 был устроен эрлифт, что позволило отказаться от строитель­ ства перекачной станции и пройти ствол с насосом ППН-50ХІ2 на глубину более 370 м, хотя согласно техническим данным напор на­ соса ППН-50ХІ2 составляет только 250 м.

Учитывая опыт проходки стволов центральной группы, проходку северного и ново-песчанского вентиляционных стволов было ре­ шено осуществить с применением предварительной цементации по­ род. Для уменьшения водопритока в забой северного вентиляцион­ ного ствола было пробурено до гор. —160 м восемь основных скважин общей длиной 2967 м и закачано 721,8 м3 цементного рас­ твора. Водопритоки в результате проведенных работ были резко снижены, однако все еще достигали значительной величины. Тогда в воротниковой части ствола было пробурено еще восемь скважин общей длиной 318,7 м, в которые было закачано ПО м3 цементного раствора, а также проведена последующая цементация в интервале 20—39 м от поверхности путем бурения шпуров и нагнетания цементного раствора. После проведения дополнительной цемента­ ции воротниковой части ствола приток снизился с 65 до 7,5 м3/ч.

Бурение скважин и нагнетание раствора осуществляло Ураль­ ское строительно-монтажное управление треста Союзшахтоосушение в течение 1968 и 1969 гг. Скважины размещали по окружности

47

диаметром 15 м за внешним контуром ствола и бурили при помощи четырех станков ЗИФ-650А с насосами НГР-200/40. На­ гнетание цементного раствора производилось цементировочным агрегатом ЦА-320. Для герметизации устья скважины и присоеди­ нения к ней нагнетательного трубопровода применяли цементиро­ вочную головку. Раствор для нагнетания приготовляли Ц :В = 1 : 1. В качестве ускорителя схватывания прибавляли хлористый каль­ ций в количестве 3% массы цемента. Для цементации применяли портландцемент марки 400. Работы вели по проекту института ВНИИОМШС. Стоимость работ составила 326,6 тыс. руб.

Несмотря на большую трещиноватость горных пород, наличие зон тектонических нарушений и слабых пород и обильные водопри­ токи, скорость проходки составляла 22—28 м/мес (в то время на большинстве рудников Среднего и Северного Урала скорость про­ ходки стволов обычно не превышала 12 м/мес).

Большое значение при достижении высоких скоростей проходки горных выработок имеет техническое оснащение строительства не­ обходимыми механизмами и высокоэффективными комплексами. В июне 1970 г. на северном вентиляционном стволе, оснащенном универсальной стволовой погрузочной машиной КС-2У/40, створча­ той опалубкой ОС-6,5x3, подъемной машиной 2Ц-4ХІ.8 и бадьями емкостью 3 м3 было пройдено 56,5 м готового ствола в месяц.

Северный вентиляционный ствол шахты «Северо-Песчанская» расположен на расстоянии 1000 м от центральной группы стволов. Диаметр ствола в свету 6,5 м, в проходке 7,1 м. Крепь ствола — монолитный бетон. Ствол проходили по роговообманково-плагио- клазовым порфиритам и туфам. Коэффициент крепости пород по

и БПС-3 коллективом работников управления был разработан план НОТ, в результате реализации которого в июле 1970 г. было прой­ дено 80 м готового ствола в месяц.

В процессе разработки плана НОТ членами творческой группы была проделана большая работа по изучению методов организа­ ции и приемов труда, планированию и обслуживанию рабочего места, изучению технологических процессов.

Во время подготовки скоростной проходки были проведены, согласно рекомендациям творческой группы, следующие мероприя­ тия: увеличена длина воздухопроводных шлангов между ма­ гистралью и полком; изменена разводка бетонопровода на полке (бетонопровод был пропущен через центральную подвеску); изме­ нена конструкция гасителя скорости бетона; увеличена до 10 м длина «телескопа» для спуска бетона; бригада была переведена на скользящий график работы; смещены прицепные устройства и произведен ремонт створчатой опалубки; на подвесном полке были заменены рамы под домкраты, заменены фартуки; составлен график работы транспорта для перевозки рабочих; бригада была

48

обеспечена резервным комплектом необходимых инструментов; на нулевой и разгрузочной площадках для подъема бетонного и воздушного ставов увеличены проемы; приняты меры по обеспече­ нию отставания вентиляционных труб от забоя не более 15 м; изго­ товлены направляющие хомуты для самоцентрирования подвесного полка и опалубки; установлены водоулавливающие кольца для уменьшения притока воды на забой; от водоулавливающего кольца проложен став двухдюймовых труб для подачи воды на промывку шпуров при бурении; изготовлен совмещенный забойный контейнер для разводов сжатого воздуха и воды.

За каждым проходчиком были закреплены определенные опера­ ции. В каждой смене назначались ответственные за уборку породы, за подачу сигналов, за прием бетона и т. д. При обуривании забоя каждый проходчик знал свое место в секторе, на которые разби­ вался забой, назначались лица, ответственные за секторы. Заранее назначались места расположения оборудования, инструмента и приспособлений в забое.

Принята была следующая организация работ; число рабочих смен в сутки — 4, продолжительность смены — 6 ч, непрерывная рабочая неделя, глубина заходки при буровзрывных работах 2,2 м, глубина заходки при бетонировании 3 м. Продолжительность цикла и глубина заходки были установлены высотой створчатой опалубки.

Проходческий цикл начинался со спуска смены и буровой бригады (буровая бригада работала по вызову) в ствол; в первые 11 ч бурили шпуры на глубину 2,5 м, заряжали их и взрывали, проветривали забой и убирали отбитую горную породу. В следую­ щие две смены производилась подготовка к бетонированию, укладка бетона за опалубку и уборка горной массы с разборкой забоя. Продолжительность одного цикла составляла 24 ч. Через каждые трое суток на четвертые работы по бетонированию ствола не вы­ полнялись. В эти сутки производилось двукратное обуривание забоя и уборка взорванной породы. Затем циклы опять повторя­ лись.

За счет внедрения новой горнопроходческой техники, передовой технологии и планов научной организации труда в июле 1970 г. было пройдено 80 м готового ствола при нормативе Госстроя СССР

28 м/мес. Производительность труда забойного рабочего повысилась на 34%, условная годовая экономия составила 47,2 тыс. руб.

В процессе работы выяснилось, что высота створчатой опалубки 3 м — недостаточна, так как глубина заходки при буровзрывных работах равна в среднем 2,2 м. Для более производительной ра­ боты по креплению ствола необходимо высоту опалубки увеличить до 4 м. Кроме того, необходимо увеличить жесткость опалубки, так как применявшаяся опалубка быстро деформировалась от уда­ ров породы при ведении взрывных работ в стволе.

Неудачным проектным решением при оснащении северного вен­ тиляционного ствола явилась жесткая (Подвеска вентиляционного

ствола труб, при которой имеют место большие непроизводитель­ ные затраты времени на его наращивание.

Скоростная проходка вентиляционного ствола шахты «Ново-Пес- чанская». Вентиляционный ствол заложен на северном фланге Ново-Песчанского месторождения и служит для подачи свежего воздуха. Диаметр ствола в свету 6,5 м, в проходке 7,1 м. Глубина ствола 480 м. Крепь ствола—-монолитная бетонная марки 150. После проходки ствол оборудуется клетевым аварийным подъемом на канатных проводниках и лестничным отделением.

Породы в сечении ствола представлены роговообмаково-плагио- клазовыми порфирами с /=12-И 5. Приток воды в ствол 50—60 м3/ч. Для уменьшения поступления воды была проведена предварительная цементация пород вокруг будущего ствола. Через пять скважин диаметром 130—ПО мм, пробуренных на глубину 550 м, нагнетался цементный раствор под давлением 60— 100 кгс/см2. Было закачано 838,8 м3 раствора. В результате приток воды в ствол снизился и не превышал 10 м3/ч.

Скоростную проходку ствола выполняли обычным буровзрыв­ ным способом. Порода в забое грузилась комплексом КС-2у/40 в бадьи емкостью 3 м3 и выдавалась на поверхность подъемной ма­ шиной 2Ц -4ХІД Для крепления выработки была применена при­ забойная створчатая опалубка ОС-6,5 высотой 4 м. Работы были организованы по графику цикличности в четыре шестичасовые смены в сутки при непрерывной рабочей неделе с отдыхом по скользящему графику.

Схема размещения оборудования в стволе показана на рис. 13.

Скоростной проходке ствола шахты предшествовала большая творческая работа коллектива ИТР шахтопроходческого управле­ ния под руководством главного инженера А. Н. Дамозина. Был разработан и внедрен план НОТ, по которому все процессы про­ ходческого цикла, а также связанные с ними работы вспомогатель­ ного характера подвергались тщательному анализу с целью улуч­ шения использования рабочего времени и сокращения продолжи­ тельности операций.

В соответствии с паспортом буровзрывных работ в забое бурили шпуры диаметром 40 мм, глубиной 2,5—3 м, при этом подвигание забоя на 1 взрыв составляло соответственно 2,15 и 2,45 м (к. и.ш. равнялся 0,82 — 0,86). Всего бурили 80 шпуров, которые распола­ гали по пяти концентрическим окружностям равномерно на пло­ щади забоя. Вруб — усеченный конус с расположением 7 шпуров по окружности диаметром 1,5 — 1,6 м; врубовые шпуры бурили под углом 82° к плоскости забоя. Контурные шпуры располагали на окружности, отстоящей на расстоянии 0,2 м от стенки ствола. Врубовые шпуры заряжали 9 — 11 патронами скального аммонита

№1 и одним патроном-боевиком из аммонита № 6-ЖВ, остальные шпуры заряжали восьмью-девятью патронами скального аммонита

№1 и патроном-боевиком.

50