Горные машины

Производительность труда рабочего забоя составляет при оснащении забоев погрузочными машинами КС-2у-40 2,0…2,5 м3/чел.-смену и 0,6…0,8 м3/чел.-смену при оснащении стволов погрузочными машинами КС-3.

В Донбассе в марте 1979 г. при проходке ствола с помощью комбайна СК-1у достигнута производительность 15,02 м3/чел.-смену, а скорость проходки ствола – 160 м/мес. На шахте им. Ленина ПО «Ворошиловградуголь» комбайном СК-1Д за месяц пройдено 181 м и достигнута рекордная производительность труда 16,1 м3/чел.-смену.

§ 7. ПРОВЕДЕНИЕ СТВОЛОВ БУРЕНИЕМ

Для сооружения стволов бурением разработаны установки УЗТМ-6,2, УЗТМ-8,75 (Уральский завод тяжелого машиностроения). Установки предназначены для бурения стволов диаметром 6,2 и 8,75 м вчерне и глубиной до 400 и 800 м в слабых и средней крепости породах.

Над устьем ствола монтируются на самостоятельных фундаментах буровая вышка и постамент. Вращение бурового инструмента осуществляется через буровую колонну, через роторный привод, приводимый во вращение электродвигателем. Буровая колонна подвешивается к талевой системе грузоподъемностью 250 т, состоящей из крон-блока, размещенного на вышке талевого блока, и крюка. К крюку подвешены вертлюг и квадратная штанга, проходящая через ротор.

Ротор с редуктором и приводным двигателем располагаются на постаменте. На вышке установлены два наружных консольно-поворотных крана, предназначенные для выполнения операций при наращивании и разборке буровой колонны. Устье ствола перекрывается платформой. В комплект буровой установки входят опоры для расширителей.

Бурение ствола установкой УЗТМ-6,2 на практике осуществлялось в две-три фазы: первая – бурение передовой направляющей скважины диаметром 1,2 м; вторая – ее расширение до диаметра 3,6 м при пересечении крепких пород либо до диаметра 6,2 м в мягких породах.

При первой фазе бурения порода из забоя ствола удаляется глинистым раствором по принципу прямой промывки. При расширенных стволах применяется обратная промывка эрлифтом.

По окончаниии крепления пространство за крепью тампонируют. Установкой УЗТМ-6,2 в Львовско-Волынском бассейне пробурены

четыре ствола суммарной глубиной 1141 м. Скорость бурения 34,2 м/мес. ЦНИИподземмашем разработан стволовой комбайн ПД-2, предназначенный для сооружения стволов диаметром вчерне 6; 6,5 и 7 м. Ком-

271

байн состоит из трехэтажного каркаса, на котором смонтированы все основные механизмы.

Рабочий орган состоит из двух планетарных дисков, оснащенных в зависимости от крепости пород резцами (слабые глинистые сланцы, мергели и подобные породы) и шарошками в крепких породах.

На каждом диске располагается десять резцодержателей или пять шарошек. Каждый диск вращается вокруг своей оси и одновременно с редуктором рабочего органа вращается вокруг оси ствола. Вследствие такого вращения и сферической формы забоя порода перемещается к центру забоя и засасывается пневматическим элеватором и через систему бункеров перегружается в скипы и выдается на поверхность.

Комбайн распирается в стволе гидравлическими домкратами при разрушении породы. Интервал передвижки комбайна 1,5 м.

Ствол закрепляют монолитной бетонной крепью одновременно с работой комбайна.

Комбайном ПД-2 в Караганде было пройдено три ствола суммарной глубиной 1475 м со средней скоростью 45…60 м/мес и максимальной – 88 м/мес.

Скважины диаметром 0,3…3,0 м бурятся для проветривания шахт, штолен, прокладки коммуникаций, доставки крепежных материалов и пр. Бурение скважин может вестись сплошным или кольцевым забоем. При сплошном бурении применяются установки типа РТБ (реактивно-турбинные РТБ-1,02; РТБ-1,2; РТБ-1,72; РТБ-2,08; РТБ-2,25; РТБ-2,6; РТБ-3,2; РТБ-4,3;

РТБ-6,2 и др.). Диаметр бурения скважин этими установками от 1,02 до 6 м и глубина бурения до 1000 м. Бурение может производиться в породах с коэффициентом крепости f = 6…12. В комплект установки входит буровая вышка, лебедка, ротор, талевая система, вертлюг и реактивно-турбинный бур. Реактивно-турбинный бур РТБ-6М состоит из четырех параллельно расположенных турбобуров, жестко соединенных между собой траверсой и внизу плитой с четырьмя отверстиями. В траверсе закреплен переходник к бурильнымтрубам, авпродольнойоситраверсыимеетсяканал, покоторому подается глинистый раствор в турбобур. На переходнике турбобура укрепляют трехшарошечное долото. По окончании бурения скважины стенки ее закрепляют металлическими обечайками, собираемыми в отдельные секции высотой по 50 м. Технические скорости бурения скважин установками РТБ изменяютсявпределах4…130 м/мес.

Институтом ВНИИБТ создана буровая установка УРТБ-6,2 для бурения стволов диаметром 6,2 и на глубину до 1000 м. Техническая скорость бурения 100 м/мес. Установленная мощность двигателей 4160 кВт. Масса установки 785 т.

272

Контрольные вопросы

1.Технология сооружения устья разведочных шахт.

2.Технологические схемы проходки вертикальных стволов.

3.Процессы проходческого цикла при проведении стволов шахт обычным способом.

4.Средства механизации проходки стволов шахт буровзрывным способом.

5.Грейферные погрузочные машины: виды, производительность.

6.Крепление шахтных стволов.

7.Армирование ствола шахт.

8.Методика расчета скорости проведения ствола шахт.

9.Машины и оборудование для сооружения стволов бурением.

273

ГЛАВА 20. ПРОВЕДЕНИЕ ВОССТАЮЩИХ ВЫРАБОТОК

§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Восстающие выработки проходят снизу вверх при разведке и эксплуатации месторождений для выполнения одной или одновременно нескольких функций: разведки верхнего контура тела полезного ископаемого или залежи, расположенной выше горизонта горных выработок или между горизонтами; обеспечения прохода людей (ходовой); вентиляции (вентиляционный); спуска, перепуска или выпуска руды (рудоспускной, рудовыпускной) или породы (породоспуск); подачи закладочного материала (закладочный); доставки в забои крепежных и других материалов (материальный и хозяйственный); подведения в забой сжатого воздуха, воды, электроэнергии; создания дополнительной обнаженной поверхности в виде разрезной (в центральной части блока) или отрезной (на фланге) щели (разрезной, отрезной); разграничения блоков (междублоковый).

Восстающие могут проводиться по руде (рудные восстающие) или породе (полевые).

Восстающие, проходимые по полезному ископаемому, задают по следу ранее пробуренной скважины для целей как разведки, так и сверки геологических данных, полученных по скважине.

Восстающие по углу наклона делятся на вертикальные (α = 90°), наклонные (65° ≤ α ≤ 90°), слабонаклонные (45° ≤ α ≤ 65°).

Форма поперечного сечения восстающих обычно прямоугольная. При проходке восстающих буро-сбоечными машинами форма поперечного сечения круглая.

Площадь поперечного сечения разведочных восстающих изменяется от 1,2 до 4 м2 (иногда до 6 м2), эксплуатационных – 10…5 м2; длина от несколькихдосотенметров; приразведкеместорождений– от3 до100 м.

Число отделений может быть два (породное и лестничное) или три (породное, лестничное и подъемное). Подъемное отделение служит для доставки материалов и инструмента и сооружается в случае большой протяженности выработок. При отсутствии подъемного отделения доставка материалов и инструментов производится по породному отделению.

Восстающие крепят деревянной крепью, сплошной венцовой – в неустойчивых породах, венцовой крепью на стойках с затяжкой стенок – в породах средней устойчивости, распорной цепью – в устойчивых, крепких породах.

С увеличением длины резко возрастают трудозатраты на проведение 1 м восстающего.

274

§ 2. ПРОХОДКА ВОССТАЮЩИХ ОБЫЧНЫМ СПОСОБОМ

Проходка восстающих обычным способом состоит из двух стадий – подготовительной и основной (собственно проходки).

Вподготовительную стадию входят следующие работы: выбивка старой крепи и расширение горизонтальной выработки на сопряжении

еес восстающим или проходка камеры (при проходке разведочного восстающего из тупиковой выработки, работы в которой прекращены, расширение этой выработки может и не производиться); засечка и крепление камеры сопряжения (рис. 99); укладка основного венца и устройство люка для выпуска отбитой породы; врезка, проходка нескольких метров восстающего выше кровли горизонтальной выработки.

Восновной стадии осуществляется проходка остальной части восстающего на его полную проектную высоту в одно, два или три отделения.

Рис. 99. Сопряжение нижней части восстающего с горизонтальной выработкой

275

Бурение шпуров производится телескопными перфораторами с временного рабочего полка. Рабочий полок устраивают на расстоянии 1,8…2,0 м от забоя, а ниже него на 1,2…1,5 м – предохранительный полок (рис. 100). Материалы и инструмент доставляют в забой при помощи лебедки, устанавливаемой на почве горизонтальной выработки. Головной блок прикрепляют к расстрелу ниже предохранительного полка. Перед взрывом рабочий полок убирается. При наличии подъемного и лестничного отделений они на время взрыва перекрываются (рис. 101). Взрывание зарядов электрическое или электроогневое.

Порода по мере накопления из породного отделения выпускается через люк. При проведении разведочных восстающих люк зачастую не устраивается и порода поступает на почву камеры (ниши) и по мере ее заполнения погружается в транспортные средства.

Следует отметить, что первые 5…7 м восстающего проходят с временных полков без разделения его на отделения, а затем независимо от назначения восстающего в нем на время проходки оборудуют отделения.

Рис. 101. Проходка восстающего обычным способом в два отделения:

1 – отбойный полок; 2 – лестничное отделение; 3 – люк; 4 – блок

Проветривание восстающего осуществляется вентиляторами местного проветривания типа СВМ в основном по нагнетательной схеме. Допускается проветривание восстающего посредством эжектора с использованием сжатого воздуха. По мере увеличения глубины восстающего резко возрастает время проветривания. Сокращения времени про-

277

ветривания в таких условиях можно достигнуть за счет предварительного (перед началом проходки восстающего) бурения разрезной скважины. Через нее можно непрерывно подавать свежий воздух. Кроме того, разрезная скважина, являясь дополнительной обнаженной плоскостью, позволяет увеличить показатели действия взрыва.

На металлическом руднике в Казахстане разрезная скважина диаметром 200 мм позволила сократить время проветривания до 20 мин. Одновременно был достигнут к. и. ш. 0,95.

На Зыряновском свинцово-цинковом руднике восстающие проходили обычным способом с разрезной скважиной диаметром 150 мм. Около устья скважины устанавливали вентилятор, работавший на всасывание. Время проветривания составляло 10…20 мин. Затраты труда на бурение шпуров уменьшились на 33,2 % по сравнению с проходкой восстающих без разрезныхскважин. Затратыпорасходамнасжатыйвоздухснизилисьна43,5 %.

Обычный способ проходки восстающих очень трудоемок, так как здесь после каждого взрывания нужно переносить рабочий и отбойный полки. Трудно передвигаться по ходовому отделению (особенно при значительной длине выработки), затруднена вентиляция. Большая опасность при подъеме в забой после взрыва.

§3. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ПРОХОДКА ВОССТАЮЩИХ

Впоследнее время, в целях повышения скорости проходки, безопасности, удобства работ, снижения трудоемкости, применяются способы проходки восстающих с частичной или комплексной механизацией.

Способы механизации проходок восстающих (рис. 102) по признаку «безлюдной выемки» могут быть не полностью и полностью устраняющими необходимость присутствия людей в забое.

Большинство примеров проведения восстающих относятся к первому случаю.

Первые способы можно разделить на два класса:

1)с применением временных полков;

2)с применением постоянных полков.

Кпервомуклассуотносятсяспособыпроходкипообычнойтехнологии. Вторые способы по принципу разрушения горной породы разделе-

ны также на два класса:

1)с комбинированным разрушением горной породы разными родами энергии;

2)с разрушением горной породы одним родом энергии.

278

Выдвижные лестницы, шагающие полки и щиты относятся к первой группе класса II способов механизации. Применение этих конструкций не полностью механизирует подъемно-транспортные операции. При применении разборных полков и выдвижных лестниц время на подготовку забоя сокращалось с 2,5 до 1,5 ч.

ВГермании успешно была применена металлическая разборная крепь

всочетании с частично механизированным рабочим полком (рис. 103). Полок монтировался на металлической раме, которую собирали из демонтированных воздухопроводных труб. Длина вылета отрезков труб принималась равной величине подвигания забоя.

временных постоянных

Рис. 102. Способы механизации проходки восстающих

279

Рабочий полок с помощью телескопических стоек может устанавливаться под любым углом. Для предохранения полка от повреждений кусками взорванной породы его обшивали прорезиненной конвейерной лентой. Между лежачими и висячими боками полок раскреплялся раздвижными (распорными) стальными колонками.

Рис. 103. Проходка восстающего с металлической разборной крепью и частично механизированным полком

Гипроникелем был разработан шагающий полок ПШВ-4, предназначенный для проведения вертикальных восстающих в крепких устойчивых породах. Конструкция полка показана на рис. 104.

280