Горные машины

ТехническаяхарактеристикамашинКШК-30АиКШС-40Мдананиже.

Бурение шурфа производится следующим образом: при вращении бура режущие лезвия и пикобур разрыхляют грунт, который проходит через окно в дне бура внутрь. Одновременно ножи-расширители срезают грунт по верхнему контуру стенок и сбрасывают в бур. После наполнения бура грунтом штанге дается обратный ход на пол-оборота. При подъеме бура ножи-расширители складываются, и бур свободно проходит внутрь закрепленного участка шурфа. При выходе из шурфа открывается крышка бура и последний освобождается от грунта. За один цикл бур углубляется на 160…170 мм.

Копатель шахтных колодцев КШС-40М состоит из следующих основных узлов: базового автомобиля «Урал-375Е», рамы привода генератора, лебедки подъема бура, трехбарабанной лебедки, левого и правого конвейеров, подъемника, привода бура, собственно бура, бурового снаряда, вышки, захватаобсадныхколец, прицепа, гидросистемы, электрооборудования.

Установка оборудована специальной лебедкой для подъема обсадных труб. Для удаления породы от устья шурфа имеется ленточный конвейер производительностью 35 м3/ч; дальность выгрузки грунта 4 м.

Скважины большого диаметра бурят при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, их добыче, инженерных изысканиях. Особенно велико значение этих работ при поиске и разведке россыпных месторождений золота, олова, алмазов и пр.

Скважины большого диаметра по своим техническим параметрам могут буриться вместо проходки неглубоких шурфов, что способствует сокращению трудоемкости шурфопроходческих работ, комплексной механизации их проведения, сокращению стоимости.

Буровые установки для бурения скважин большого диаметра подразделяются на предназначенные только для бурения скважин большого

251

диаметра и для бурения скважин небольшого диаметра, но которые при незначительном переоборудовании могут быть использованы для бурения скважин большого диаметра.

Техническая характеристика буровых установок приведена в табл. 30.

Контрольные вопросы

1.Техника и технология проходки шурфов в мягких породах.

2.Крепление шурфов при проходке в мягких породах.

3.Техника и технология проходки шурфов в крепких породах.

4.Механизированная проходка шурфов.

252

ГЛАВА 19. ПРОВЕДЕНИЕ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ

§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Объем проведения шахтных стволов в геологоразведочной практике составляет около 5 % объема подземных выработок. Однако это наиболее ответственная и дорогостоящая часть горных работ при разведке и добыче полезных ископаемых. Через стволы шахт осуществляют подъем на земную поверхность полезного ископаемого, водоотлив, спуск в шахту различных материалов и оборудования, подачу свежего воздуха для проветривания горных выработок, спуск и подъем людей.

Глубина стволов при разведке месторождений колеблется в пределах 100…400 м, площадь поперечного сечения 6…12 м2.

В зависимости от свойств пересекаемых пород и притока воды выделяют обычную (приток воды до 5 м3/ч) и специальными способами (приток воды более 5 м3/ч) проходку стволов.

§ 2. СООРУЖЕНИЕ УСТЬЯ СТВОЛА

Устья разведочных шахт глубиной более 100 м должны крепиться сплошной несгораемой крепью или крепью с огнестойким покрытием. Длина закрепляемого участка должна быть не менее 5 м.

Устья стволов разведочных шахт должны иметь сплошное ограждение высотой не менее 2,5 м; с рабочей стороны ограждения должны иметь двери и решетки.

253

Проходка устья ствола начинается (подготовительный период) с фиксирования центра ствола и инструментальной разбивки его осей.

Устье сооружается обычно в более сложных горно-геологических условиях, чем остальная часть ствола. При выборе конструкции, материалов и размеров крепи необходимо учитывать то, что крепь испытывает значительные нагрузки, которые слагаются из бокового горизонтального асимметричного давления грунтов, внешних вертикальных сил, передаваемых стойками копра, влияния фундамента колонн надшахтного здания или башенного копра, а также фундаментов подъемных машин и других возможных внешних нагрузок (вес крепи устья). С учетом этого обычно крепь устьярекомендуется выполнятьизмонолитногобетонаилижелезобетона.

Устьестволасооружаютподвумсхемампроизводстваработ: 1) домонтажа временного копра; 2) после монтажа временного копра и полного его оснащения, атакжемонтажаподъемныхмашин.

По схеме 1 устье ствола сооружают в неустойчивых породах, по схеме 2 – в устойчивых.

По схеме 1 работы по сооружению устья осуществляют следующим образом. После контрольного бурения скважин и изучения геологического разреза приступают к выемке породы вручную или механизированным способом в зависимости от крепости пород и объема работ. Затем возводят монолитную бетонную или железобетонную крепь. В геологоразведочных шахтах крепь устья может быть и деревянной, но обработанной огнестойким покрытием. Опорный венец крепи устья закладывается в коренных или плотных породах. Глубина внедрения в коренные породы 1,5…2,0 м. При проведении ствола с использованием буровзрывных работ до начала возведенияпостояннойкрепистволуглубляютна3…5 мнижеосновноговенца.

После закрепления верхней части устья (на глубину 4…5 м) приступают к установке на ней основной (нулевой) рамы. Она служит для перекрытия устья ствола, устройства ляд и надежного предохранения людей и различных предметов от падения в ствол. Расположение отдельных элементов основной рамы определяется размещением оборудования в стволе, проектным расположением расстрелов армировки и увязывается с балками верхней разгрузочной площадки копра и натяжной рамы в стволе.

Основная рама состоит из металлических балок и деревянных брусьев, соединенных болтами и хомутами. Размер металлических двутавровых балок (№ 25–55) рамы принимают в зависимости от диаметра ствола и прочно крепят анкерными болтами к крепи устья. Основная рама не должна возвышаться над уровнем нулевой отметки. Проемы для бадей закрываются лядами.

254

При сооружении устьев стволов разведочных шахт после подготовки места закладки ствола, инструментальной разбивки устанавливается временная рама-шаблон. Она изготовляется из деревянных брусьев сечением 250 × 250 или 300 × 300 мм. При прямоугольном сечении ствола рамашаблон имеет прямоугольную форму, при круглом – восьмиугольную. Пальцы для устойчивости заделывают в бетон. По раме ведут ориентировку направления ствола при сооружении устья и к ней подвешивается временная крепь. По окончании сооружения устья рама-шаблон заменяется на основную раму.

После установки основной рамы приступают к дальнейшему сооружению устья.

§ 3. ПРОВЕДЕНИЕ ОСНОВНОЙ ЧАСТИ СТВОЛА

Проведение основной части ствола включает три необходимых вида работ:

1)выемку породы;

2)возведение постоянной крепи;

3)армирование.

Воснову классификации схем проведения стволов положен принцип технологической взаимосвязи и последовательности работ по подвиганию забоя и возведению постоянной крепи, а также по проведению ствола в целом и его армированию. Соответственно выделяют следующие схемы:

•равномерное производство работ звеньями по выемке породы и возведению постоянной крепи (последовательная схема работ);

•совместное (в одном звене) производство работ по выемке породы и возведению постоянной крепи (параллельно-щитовая схема работ);

•производство работ по выемке породы и возведение крепи в призабойном пространстве в одном звене, при этом крепление отстает от забоя на 3 м (совмещенная схема проходки).

Армирование ствола, т. е. установка расстрелов, навеска проводников, прокладка труб и кабелей, а также оборудование лестничного отделения могут быть осуществлены по двум схемам:

1)после окончания работ по выемке породы и возведению постоянной крепи на полную глубину ствола (сооружение с последующим армированием);

2)отдельными звеньями совместно с выемкой породы и возведением постояннойкрепи(сооружениестволасодновременнымармированием).

255

В настоящее время последовательную схему применяют при строительстве стволов в неустойчивых и водоносных породах с использованием специальных способов, а также при строительстве стволов и шурфов небольшой (до 100 м) глубины.

Строительство стволов при разведке месторождений сооружают только по этой схеме из-за небольшой их глубины и крепления деревом. Последовательную схему без временной крепи применяют при строительстве стволов в крепях устойчивых пород с набрызгбетонной крепью. При этой схеме производится углубка ствола на 7…10 м, после чего с подвесного полка сверху вниз возводят постоянную набрызгбетонную крепь.

При проведении стволов по параллельной схеме (рис. 93, б) выделяют схемы с временной крепью, со щитом-оболочкой и без временной крепи (рис. 93, в, г). При данной схеме выемка породы и возведение постоянной крепи осуществляются одновременно в двух смежных звеньях, так как крепление производится с отставанием от выемки породы на одно звено. После того, как забой ствола продвинется на 10…12 м ниже горизонта, предназначенного для начала возведения постоянной крепи, выемку породы прекращают и на границе звеньев устанавливают неподвижный предохранительный полок (натяжной предохранительный полок), с которого начинают возведение постоянной крепи. Одновременно ниже полка (в следующем звене) возобновляют дальнейшую выемку породы. Работа организуется таким образом, чтобы к моменту окончания выемки породы в пределах данного звена крепление в предыдущем звене также было закончено. Ввиду того, что скорость возведения крепи в 2–4 раза выше скорости выемки породы, число рабочих смен по креплению предусматривают меньше, чем при выемке породы.

Недостатки параллельной схемы с временной крепью: сложная организация работ – основные операции (выемка породы и возведение постоянной крепи) проводятся на двух горизонтах, что уменьшает безопасность работ; частые перерывы в работах – во время перемещения по стволу подвесного полка все работы в забое прекращаются; перекрытие ствола по вертикали натяжной рамы подвесным полком нулевой рамы, что осложняет тахограмму подъема и снижает его производительность; наличие крепи из металлических колец – увеличивает время и трудоемкость работ.

Максимальная скорость проходки по параллельной схеме с временной крепью равна 202,1 м/мес, средняя – 50…70 м/мес, при параллель- но-щитовой схеме установлены рекордные скорости строительства стволов в Донбассе – 390,1 и 401,3 м/мес.

257

Параллельную схему строительства без временной крепи применяют в зарубежной практике в крепких, устойчивых породах. В забое ствола производят работы по выемке породы. Постоянную крепь возводят сверху вниз с подвесного многоэтажного полка при помощи передвижной опалубки с поддоном. Подвесной полок расположен от забоя на расстоянии 20…25 м. При такой схеме была достигнута скорость 381,3 м/мес.

Совмещенная схема предусматривает выполнение операции по выемке породы и возведению постоянной крепи в одном звене. Эта схема может быть применима в двух вариантах:

•выемка породы и возведение постоянной крепи осуществляются в одном звене (параллельно-щитовая схема), т. е. работы в забое выполняются в основном совместно, частично – последовательно;

•выемка породы и возведение постоянной крепи осуществляются с полным совмещением, при этом крепление и выемка породы выполняются

разобщеннонанебольшомрасстоянииповысотествола(3…5 м). Совмещенная схема при частично последовательном выполнении опе-

раций характеризуется тем, что все операции выполняются непосредственно на забое. Распределение операций крепления и выемки породы на каждые 4…8 мстволапозволяетвыполнятьихнезависимобеззадержекипомех.

Такая схема применима при устойчивых породах, не требующих временного крепления.

Совмещенную схему при параллельном выполнении операций применяют при скоростном сооружении стволов.

По совмещенной схеме в настоящее время строят 95–98 % всех стволов в горнодобывающей промышленности. В разведке встречаются отдельные случаи строительства стволов, к примеру сооружение стволов в ПГО «Самаркандгеология».

Средние скорости проходки стволов по совмещенной схеме составляют 65…80 м/мес. Максимальная скорость строительства 321 м/мес. Совмещенная схема может применяться при строительстве стволов любой глубины в устойчивых породах.

При последовательной и параллельной схемах проходки ствола армирование производится в пределах каждой заходки (звена) после возведения постоянной крепи. При совмещенной схеме проходки применяют два варианта организации работ. При первом варианте ствол углубляют на 3…4 м, прекращают работы по выемке породы и возведению крепи и проводят монтаж одного яруса армировки.

При втором варианте работы по армированию частично совмещают с проходкой ствола. Для установки расстрелов и лестничного отделения в стволе монтируется второй подвесной полок специальной конструкции.

258

К достоинствам рассматриваемой схемы относятся: сокращение времени переходного периода от проходки ствола к проведению горизонтальных выработок; упрощение оснащения ствола постоянным подъемом благодаря наличию армировки, а также сокращение расхода каната.

Рекордная скорость строительства ствола с постоянным армированием 92 м/мес. Эффективность схемы увеличивается при применении постоянного копра и подъемной машины.

§ 4. ПРОЦЕССЫ ПРОХОДЧЕСКОГО ЦИКЛА

Технология проведения стволов при обычных способах состоит из следующих процессов: бурения, заряжания и взрывания шпуров, проветривания забоя, водоотлива, уборки породы (операции погрузки и подъема), установки временной или постоянной крепи, армировки ствола (если она производится одновременно с проходкой).

Удельные затраты на буровзрывные работы в общем цикле проходческих работ составляют 25–30 % при породах с коэффициентом крепости f = 6…8 по шкале М.М. Протодьяконова и достигают 45–50 % и бо-

лее при f = 10…15.

Поэтому существенную роль приобретают вопросы выбора ВВ, конструкции заряда, типа вруба, количества и глубины шпуров и пр.

Шпуры при сооружении стволов бурят ручными пневматическими бурильными машинами – перфораторами типа ПП или буровыми установками типа БУКС (табл. 31, рис. 94).

Число перфораторов, одновременно работающих в забое, п = Sвч/Sуд, где Sвч – площадь ствола вчерне, м2; Sуд – площадь забоя на один перфоратор, равная 4…5 м2, на скоростных проходках S = 1,5…2 м2.

259