книги из ГПНТБ / Воробьев Б.М. Основы технологии горного производства. Введение в специальность учеб. пособие

оболочка,

в ы п о л н я ю щ а я

роль временной

крепи, д в у х ъ я р у с н ы й

н а т я ­

ж н о й

полок, грейферный погрузчик

типа

КС-2

и

б о л ь ш е г р у з н а я

с а м о р а з г р у ж а ю щ а я с я бадья . К р е п ь — монолитная

из

быстротверде-

ющего бетона, возводилась сверху вниз .

Бетон п о д а в а л с я с повер ­

хности

в

ствол по

двум трубопроводам

диаметром

154

и

168 мм.

П р о х о д к а ствола

велась комплексной

бригадой в составе 68 чело­

век. Работы по проходке проводились в четыре смены по

г р а ф и к у

четыре

ц и к л а в сутки,

ил и ц и к л

в

смену

(рис. 68).

В забое пробуривалось 30—36 ш п у р о в глубиной 2—2,9 м. Породу

г р у з и л и грейферным

погрузчиком КС - 2, смонтированным

на

пере ­

д в и ж н о й

распорной каретке . Н а время

взрывных

работ

грейферную

погрузочную м а ш и н у

поднимали

по н а п р а в л я ю щ и м

в

щитовой

оболочке на безопасную высоту от забоя

(20—25 м).

М а к с и м а л ь н а я скорость

проходки

составила

264,6

м

готового

ствола

в

месяц .

Наиболее совершенными я в л я ю т с я технологические схемы

про ­

ходки

в е р т и к а л ь н ы х

стволов

с применением проходческих

комплек ­

сов.

Одним из наиболее результативных я в л я е т с я комплекс,

приведен ­

ный на рис. 69. Он

состоит

из

щитовой

оболочки

1,

заменяющей

временную крепь; грейферной погрузочной машины 2;

д в у х э т а ж ­

ного подвесного полока

3; передвижной

створчатой

о п а л у б к и .

Ком ­

ведению

крепи ствола.

Углубка

шахтного

ствола

Н а

действующих ш а х т а х

часто

приходится

у г л у б л я т ь

ранее

пройденные стволы, не п р и о с т а н а в л и в а я

работы подъема по

о б с л у ж и ­

ванию эксплуатируемого

горизонта .

У г л у б к у действующих

стволов можно производить

сверху

в н и з ,

снизу вверх и комбинированно .

Наиболее простым

я в л я е т с я способ

у г л у б к и ствола

сверху

вниз

непосредственно из действующего ствола

через специальное

углубоч -

ное отделение ил и с использованием лестничного отделения

действую­

щего ствола. Под зумпфом на время у г л у б к и оставляют

предохрани ­

тельный

породный целик

1 (рис. 70, а),

который

после

з а в е р ш е н и я

у г л у б к и

ствола взрывают . Н а з н а ч е н и е предохранительного целика —

создать

безопасные

условия

работ

в

забое

углубляемого ствола

в случае падения подъемного

сосуда

(клети

или

скипа) .

ным

предохранительным

полком .

В том случае, когда в стволе отсутствует углубочное или лестнич­

ное

отделение, у г л у б к у

ствола можно производить через к о р о т к и й

гезенк 2 (рис. 70, б) и небольшой

к в е р ш л а г 3. И з этого к в е р ш л а г а

строго под зумпфом действующего

ствола начинается у г л у б к а

ствола

в н а п р а в л е н и и сверху вниз. Породу от у г л у б к и ствола выдают

через

куда она поднимается на поверхность по действующему

стволу.

Значительно

реже применяют способ

у г л у б к и

стволов

снизу

вверх

с магазинированием

породы. У г л у б к у

ствола при этом

способе

ведут

через другой, ранее пройденный ствол. В этом случае упро ­

щается п о г р у з к а

породы,

отсутствует водоотлив

в забое

ствола.

водят снизу вверх после завершения у г л у б к и

ствола и выпуска

зама-

газинированной породы. Т а к о й способ можно применять п р и

к р е п к и х

устойчивых

нетрещиноватых породах .

П р и

комбинированном способе у г л у б к у

ствола ведут

в

два

этапа — сначала снизу

вверх проходят ствол небольшого сечения,

а затем

его р а с ш и р я ю т

сверху вниз до проектного сечения. Постоян ­

ную крепь возводят снизу вверх .

Проходческий цикл строится аналогично рассмотренному ранее

при

обычной

проходке

стволов с учетом особенностей, обусловлен­

ных

принятой схемой

у г л у б к и .

создается искусственная преграда,

и с к л ю ч а ю щ а я возможность

про ­

рыва воды и л и слабых обводненных

пород в проходимый ствол.

Под

В зависимости

от

х а р а к т е р а пересекаемых

пород

и

способа

соз­

д а н и я искусственной

преграды различают

следующие

специальные

способы

проходки

стволов.

В слабых водоносных породах (обычно в плывунах)

п р о х о д к у

ведут

с

помощью

забивной к р е п и , опускной крепи и л и кессонным

способом. П р и

кессонном

способе в герметически

перекрытом стволе

создается повышенное

давление воздуха . Сжатый воздух

отжимает

воду из забоя, что позволяет вести проходку в безопасных

у с л о в и я х .

П р и м е н я ю т

т а к ж е

способ

искусственного

п о н и ж е н и я

у р о в н я

под­

земных

вод

путем

предварительного

д р е н а ж а

воды

в

районе

про ­

ходки

ствола;

находят

некоторое применение

способы,

основанные

на

химическом

и

электрохимическом

закреплении

горных

пород.

В к р е п к и х

водоносных

породах

применяют

тампонирование,

т. е. заполнение водоносных полостей (пустот) в породах

горячим

битумом — битуминизация,

глинистым

раствором —

г л и н и з а ц и я ,

цементным раствором — цементация .

Одним из

наиболее

эффективных

я в л я е т с я способ

искусственного

з а м о р а ж и в а н и я ,

который

применяют

при

проходке стволов

в

сильно

обводненных

породах,

к а к

в слабых, так и в к р е п к и х . Д л я з а м о р а ж и ­

в а н и я

пород

с

поверхности

вокруг

контура

проходимого

ствола

б у р я т с к в а ж и н ы .

По

этим

с к в а ж и н а м

пропускают

о х л а ж д а ю щ и й

раствор

(рассол)

хлористого

к а л ь ц и я

и л и

хлористого

м а г н и я .

В результате ц и р к у л я ц и и

рассола порода

вокруг

с к в а ж и н ы

замер­

зает. Расстояние

м е ж д у

з а м о р а ж и в а ю щ и м и

с к в а ж и н а м и

принимают

таким,

чтобы

вокруг

ствола

образовался

сплошной

ледопородный

ц и л и н д р ,

который

и ограждает ствол от прорыва в него воды и сла­

бых

обводненных

пород.

Среди специальных способов проходки стволов

особое

место

занимает

бурение

ш а х т н ы х стволов. Отличительные особенности

этого способа —

проведение

ствола

без

присутствия

людей

в

забое

и механическое

р а з р у ш е н и е

породы

в забое

ствола. Способ

п р о х о д к и

стволов

бурением

один

из

наиболее

прогрессивных,

п о с к о л ь к у

все

работы

проходческого

комплекса

механизированы .

Б у р е н и е

ш а х т н ы х

стволов

производят

двумя

методами:

кольце ­

вым

забоем (керновое

и л и колонковое бурение) и сплошным

забоем.

Б у р е н и е

ш а х т н ы х

с т в о л о в

с п л о ш н ы м

з а ­

б о е м .

Д л я б у р е н и я

ш а х т н ы х стволов сплошным забоем в

породах

слабых

и средней

крепости

имеются

буровые

установки

У З Т М и

комбайн

П Д .

П р и

бурении

установкой

У З Т М до

начала

бурения ствола

обыч­

шахтой .

Глубина устья 20 м. Н а д стволом устанавливают

буровую

в ы ш к у ,

предназначенную д л я подвески, спуска и подъема

буровой

к о л о н н ы

и бурового инструмента .

ного

п о л я к разработке .

Т а к и м образом, под вскрытием шахтного

п о л я

понимают п р о х о д к у

к а п и т а л ь н ы х горных выработок, откры ­

ведения выработок,

осуществляемый после в с к р ы т и я шахтного

п о л я

и обеспечивающий

возможность подготовки выемочных

полей .

Н а п р и м е р ,

на пологом падении при этажной подготовке

шахтного

п о л я после

проведения капитального бремсберга и л и

э т а ж н ы х

квершлагов

проходят этажные ш т р е к и . Д о начала добычных

работ

по полезному ископаемому необходимо пройти р я д горных

выработок

д л я подготовки выемочного п о л я (участковые бремсберги и л и

у к л о н ы ,

водимые п р и подготовке шахтного и выемочных полей,

называют

подготовительными

выработками .

Проведение выработок д л я подготовки выемочного п о л я

называют

подготовительными

работами по системе разработки (см. далее),

в отличие от работ

по подготовке шахтного п о л я .

месторождений

полезных

ископаемых .

Основными

факторами,

влияющими

на

выбор

схем

вскрытия,

я в л я ю т с я

горно-геологические — мощность

и угол

падения пласта

и л и ж и л ы ,

х а р а к т е р вмещающих горных

пород, глубина

з а л е г а н и я

подготовки

шахтного п о л я — этажный и панельный .

Э т а ж н ы й способ подготовки принимается

при разработке

пластов

с любыми

(кроме горизонтального) углами

з а л е г а н и я . В

шахтном

?

2-

\ IV этаж

п-и этаж

Услодные оЪоэиачения

Направление

очистной

выемки

Направление

Вентиляционных

струй

Р и с .

74. П о р я д о к

отработки

э т а ж е й в

ш а х т н о м

поле:

1

— г л а в н ы й п о д ъ е м н ы й

ствол; г

— к а п и т а л ь н ы й

б р е м с б е р г ; з — э т а ж н ы й

откаточный ш т р е к

вновь

п о д г о т а в л и в а е м о г о

э т а ж а ;

4 •— п р о с е к

о т к а т о ч н о г о

ш т р е к а ;

5 —

э т а ж н ы й

откато ­

ч н ы й

ш т р е к ; 6 — п р о с е к ; 7

—

очистной

з а б о й

п р и

о б р а т н о м

п о р я д к е

р а з р а б о т к и ;

8

— в е н т и л я ц и о н н ы й э т а ж н ы й

штрек;

9 —

х о д о к

п р и

к а п и т а л ь н о м б р е м с б е р г е ;

10 —

р а з р е з ­

н а я печь п р и п р я м о м п о р я д к е р а з р а б о т к и э т а ж а (погашена); 11 —

то ж е , п р и о б р а т н о м

п о р я д к е

р а з р а б о т к и э т а ж а ( п о г а ш е н а ) ;

12

— очистной

з а б о й - л а в а

п р и

п р я м о м п о р я д к е

р а з р а б о т к и ;

13

—

р а з р е з н а я печь д л я

вновь п о д г о т а в л и в а е м о г о к р а з р а б о т к е

I I I э т а ж а

(в п р о х о д к е ) ; 14 —

п р о с е к

п о д в е н т и л я ц и о н н ы м

ш т р е к о м ; 15 — вспомогательный

(вентиляционный) ствол

поле,

подготовляемом

этажным

способом,

для

подготовки

к

разра ­

ваются

в нисходящем

порядке .

Н а

рис. 74 приведена схема

деления на

этажи

бремсбергового

п о л я .

От

основного

горизонта,

до которого

пройдены стволы 1,

проводится

бремсберг

2 с людским ходком.

П р и

прямом

п о р я д к е

отработки

этажа д л я

подготовки

самого верхнего

этажа

от брем­

п р о в о д и т ся р а з р е з н а я печь

10 и приступают

к очистной выемке

с одновременной проходкой

штреков, забои

которых опережают

П р и

обратном

порядке

отработки

этажа

до начала

очистных

работ в этаже проводят до границ

шахтного

п о л я

э т а ж н ы й

отка­

точный

штрек

5

вместе с

просеком

6.

Затем у г р а н и ц ы шахтного

п о л я проводят

разрезную

печь

11.

После

з а в е р ш е н и я

проведения

у к а з а н н ы х

выработок

начинают

очистную

выемку

у г л я

в

напра ­

влении

от

г р а н и ц ы

шахтного

п о л я

к

капитальному

бремсбергу.

порядке

отработки

этажа

ведутся

последовательно.

П р и

располо ­

ж е н и и обоих

стволов

в

центре

шахтного п о л я вентиляционный

штрек по мере

подвигания

лавы от границ шахтного п о л я к стволам

постепенно

погашают .

П р и

обратном

порядке

в

результате

предварительного

прове­

дения этажных

выработок

до

границ

шахтного

п о л я

обеспечивается

д е т а л ь н а я

разведка

пласта,

а т а к ж е

создаются

благоприятные

усло­

в и я

д л я

п о д д е р ж а н и я

выработок,

уменьшаются

утечки

воздуха, так

к а к

выработки

находятся между

целиками

у г л я . Обратный

порядок

отработки этажа в определенных горно-геологических

у с л о в и я х

более предпочтителен,

чем

прямой .

П а н е л ь н ы й

способ

подготовки

применяют на пологих

угольных

п л а с т а х ,

когда

п р и небольшой мощности пласта требуется обеспе­

чить

большой

объем добычи

у г л я .

В

этом

случае в

каждом

к р ы л е

шахтного

п о л я

можно

иметь

в

работе одну

п а н е л ь .

К р о м е

того,

п а н е л ь н ы й способ применяют

п р и

разработке

горизонтальных

месторождений .

§ 3. В С К Р Ы Т И Е МЕСТОРОЖДЕНИЙ П О Л Е З Н Ы Х ИСКОПАЕМЫХ

Способ в с к р ы т и я месторождения полезного ископаемого

называют

часто по

виду горной

выработки,

проводимой с поверхности

земли.

нями,

н а к л о н н ы м и

стволами,

вертикальными стволами.

Д л я кон­

кретизации способа

в с к р ы т и я

поясняют, к а к и е выработки проводят

после проходки ствола д л я

вскрытия

месторождения .

Н а п р и м е р ,

при проведении э т а ж н ы х квершлагов

от вертикальных стволов

способ

в с к р ы т и я

называют

«вскрытие

вертикальными

стволами

и этажными квершлагами» и

т. п.

Р и с . 75. Схема

в с к р ы т и я

с в и т ы пластов ш

т о л ь н е й :

1 — ш т о л ь н я ; 2 — в о д о о т л и в н а я

ш т о л ь н я ;

3 — с л е п о й ствол;

4 — э т а ж н ы е к в е р ш л а г и

Р и с . 7ô . Схемы

вскрытия наклонными

стволами:

1 — н а к л о н н ы й

ствол; 2 — к в е р ш л а г и ;

з — ш т р е к и

Запасы полезного ископаемого, располоя^енные ниже штольне -

вого горизонта,

могут быть вскрыты слепыми стволами и

этажными

к в е р ш л а г а м и

(см. рис. 75).

Вскрытие

наклонными стволами. Пр и небольшой мощности пере­

к р ы в а ю щ и х

пород одиночные наклонные и пологие, иногда

крутые

и горизонтальные пласты могут быть вскрыты наклонными

стволами

по

следующим схемам (рис. 76).

С х е м а

I . Н а к л о н н ы й ствол проводят по полезному

ископаемому

и

периодически

у г л у б л я ю т по мере отработки этажей

в

шахтном

поле (рис. 76, а).

К а к показано на рисунке, в этих условиях

пологий

или н а к л о н н ы й

пласт можно вскрыть и вертикальными

стволами.