2. Выбор технологической схемы строительства ствола и варианта его оснащения.1

Технологическая схема строительства вертикальных стволов – это взаимосвязь во времени и пространстве выполнения основных процессов проходческого цикла- выемки породы и возведении постоянной крепи, а также армирования ствола. Существующие технологические схемы достаточно подробно описаны в горнотехнической литературе [5,6,7,12,13,15], поэтому нет необходимости подробно останавливаться на каждой из них.

Основополагающим принципом выбора технологической схемы являются минимальные затраты на приведение и крепление ствола при примерно одинаковых затратах времени и средств на работы подготовительного периода, армирование ствола и рассечку сопряжений.

В производительной практике наибольшее распространение получила совмещенная схема строительства с комплексной механизацией основных процессов проходческого цикла. Ее можно рекомендовать к применению повсеместно- для стволов любой глубины и крепости пересекаемых пород. Наиболее существенно в стволах небольшой глубины (до 100-150м) область ее применения ограничивает стоимостной фактор. Монтаж и демонтаж дорогостоящего проходческого оборудования для использования его при проходки в течение всего 2-4 месяцев экономически нецелесообразно.

По этой же причине ограничивается области применения такой эффективной технологической схемы как параллельно-щитовая. Она применяется при строительстве глубоких стволов (свыше 900м). В геологическом разрезе по стволу должны преобладать устойчивые породы (I, II категорий устойчивости) и при строительстве необходимо обеспечить высокие скорости проходки. Необходимо отметить, что эта схема требует высокой квалификации инженерно-технических работников и проходческой бригады.

Последовательная схема применяется при строительстве стволов малой глубины (до 80-100м), при строительстве стволов в неустойчивых и водоносных породах, а также при строительстве устьев вертикальных стволов и технологического отхода.

Главным вопросом при выборе технологической схемы оснащения ствола является выбор копра, подъемной машины и вместительности бадей.

В зависимости от типа копрового и подъемного оборудования, применяемого для проходки ствола, можно выделить три технологические схемы оснащения- временную, постоянную и комбинированную. В первой схеме используются временные проходческие копры и подъемы, во второй- постоянные, а в третьей сочетаются различные типы постоянного и временного подъемного и копрового оборудования. Кроме того, в отдельных случаях используется схема бескопрового оснащения ствола.

Рационально выбранная схема оснащения ствола к проходке позволяет сократить общие сроки строительства и стоимость его, а также способствует достижению высокой производительности труда и механизации производственных процессов.

Схема оснащения ствола временными копрами и подъемами используется при сооружении вентиляционных и воздухоподающих стволов, на которых проектом предусматривается постоянные копры легкой конструкции и малых размеров, непригодные для проходческих целей, а также постоянные машины небольшой мощности (типа инспекторского подъема), что заведомо не обеспечит рациональный режим проходки; при сооружении центрально-сдвоенных стволов- когда по ряду причин задерживается сооружение постоянных копров (башенных, металлических и др.) и монтаж постоянных подъемных машин. В этом случае на одном из стволов (скиповом) ведут проходку с временного подъемно-копрового оборудования. Кроме того, применение временных копров целесообразно в тех случаях, когда переоборудование постоянного копра для проходческих работ сложнее и дороже, чем его надвижка после сооружения ствола. Применение временных подъемных машин возможно, когда производительность постоянного подъема недостаточна для заданной скорости проходки ствола и требуется установка дополнительного подъема.

Схема оснащения ствола временными и постоянными копрами и подъемами используется в двух вариантах- временные копры с постоянными подъемами и постоянные копры при временных проходческих подъемных машинах.

Схема оснащения стволов постоянными копрами и подъемами имеет широкое применение при строительстве крупных и глубоких шахт как при использовании постоянных металлических копров и наземных подъемных машин, так и башенных железобетонных копров с многоканатными подъемными машинами, временно переоборудованными для проходческих целей.

Применение постоянного подъемно-копрового оборудования исключает простои ствола на последующее сооружение постоянного копра и монтаж постоянных подъемов, а также дополнительные затраты на откачку воды из ствола. При этой схеме оснащения обеспечивается возможность совмещения проходки верхней части ствола (с помощью временных передвижных подъемов и лебедок) с окончанием строительства постоянного подъемно-копрового оборудования.

Окончательный выбор технологической схемы оснащения ствола для конкретных условий должен базироваться на всестороннем технико-экономическом обосновании, исходя из конкретных условий строительства горного предприятия. Применение громоздкого и дорогостоящего оборудования для оснащения неглубоких стволов с целью повышения только скорости их проходки не приводит к существенному сокращению общих сроков и повышает стоимость строительства шахты.

За последние годы в качестве основного направления в выборе техники и способа оснащения стволов к проходке принято использование мобильных комплексов передвижных или перевозимых инвентарных блоков оборудования, сооружений и фундаментов заводского изготовления и организация крупноблочного монтажа этих блоков на строительной площадке.

Схема I— оснащение вертикальных стволов с использо­ванием башенных копров и многоканатных машин. Ситуацион­ный план расположения оборудования приведен на рис. 2.1, а на рис. 2.2 показано размещение оборудования в стволе.

При этой схеме принята следующая последовательность вы­полнения строительно-монтажных работ: по окончании подго­товительных работ выполняются работы нулевого цикла, воз­водятся фундаменты башенного копра, осуществляется монтаж приставного крана и скользящей опалубки.

Рис. 2.1 Ситуационный план расположения оборудования при схеме I.

1- башенный копер; 2- подъемная многоканатная машина; 2’- подъемная машина (МПП-6,3); 3- лебедки подвесного полка; 4- лебедки опалубки; 5- лебедки группы кабелей; 6- лебедки подвесного насоса; 7- лебедка кабеля подвесного насоса; 8- лебедка телескопа; 9,10- лебедки монтажа труб вентиляции и подачи бетона; 11,12- лебедки спасательной лестницы и кабеля взрывания.

После возведения стен и перекрытий башенного копра и окончания

работ в машинном зале приступают к монтажу мно­гоканатных машин и приспособлению их к работе в проходческом режиме. В копре монтируется проходческая нулевая рама, подшкивная площадка и разгрузочный станок. После уста­новки передвижного проходческого оборудования и необходи­мого оснащения поверхности осуществляется технологический отход и монтаж внутристволового оборудования.

Указанная схема рекомендуется для стволов диаметром 6,5—8 м. глубиной до 1200 м и позволяет осуществить подго­товку ствола к проходке за 7-8 месяцев при средней занятости рабочих на площадке 48 человек. Продолжительность переоборудования ствола для проходки горизонтальных вырабо­ток — 2-3 месяца.

-

Рис. 2.2 Размещение оборудования в стволе при схеме I.

1-полок; 2- погрузочная машина; 3- опалубка секционная; 4- бадья проходческая; 5- насос подвесной; 6- лестница спасательная; 7- трубы вентиляции; 8- трубы подачи бетона; 9- трубы сжатого воздуха.

Схема II - оснащение вертикальных стволов с использо­ванием башенных копров и временных передвижных подъемных машин. Ситуационный план расположения оборудования при этой схеме и перечень его приведены на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Ситуационный план расположения оборудования при схеме II.

1- башенный копер; 2- подъемная машина; 3- лебедка подвесного полка; 4- лебедка опалубки; 5- лебедки группы кабелей; 6- лебедки подвесного насоса; 7- лебедка кабеля подвесного насоса; 8- лебедка телескопа; 9,10- лебедки монтажа труб вентиляции и подачи бетона; 11,12- лебедки спасательной лестницы и кабеля взрывания.

При указанной схеме рекомендуется следующая последова­тельность выполнения работ на промышленной площадке: по окончании подготовительных работ осуществляются работы ну­левого цикла - возводятся фундаменты бетонного копра, про­изводится монтаж приставного крана и скользящей опалубки. Одновременно с вышеперечисленными работами устанавливают передвижной административно-бытовой комбинат, передвижную котельную, компрессорную и другие объекты, находящиеся в зоне безопасного ведения работ.

По возведению стен башенного копра до проектной отметки параллельно с работами по его окончании устанавливается ну­левая рама, подшкивная площадка, разгрузочный станок, пе­редвижные подъемные машины, передвижное проходческое оборудование и производится технологический отход, а также монтаж внутристволового оборудования. Монтаж подшкивной площадки, разгрузочного станка и нулевой рамы производится вне копра с последующей надвижкой и установкой в проектное положение.

Применение на период проходки передвижных или времен­ных стационарных подъемных машин вместо многоканатных способствует сокращению продолжительности оснащения ствола за счет уменьшения затрат времени на монтаж и пуск в работу постоянных подъемных установок. Указанная технологическая схема оснащения ствола для проходки позволяет выполнить все работы 7 месяцев при средней занятости на пло­щадке 60 человек в сутки. Продолжительность переоборудования ствола для проходки горизонтальных выработок – 2-3 месяца.

Схема применяется при условии, когда техническая харак­теристика запроектированных многоканатных машин не обес­печивает проходку ствола с заданной скоростью или когда к началу проходки не обеспечена их поставка.

Схема III- оснащение вертикальных стволов с использо­ванием проходческих шатровых копров и временных передвиж­ных подъемных машин. На рис. 2.4 представлен ситуационный план расположения оборудования при этой схеме, а на рис.2.5 — размещение оборудования в стволе.

Указанная схема может быть применена в отдельных слу­чаях, например при условии, если проходку ствола предусмат­ривается осуществлять способом замораживания и при этом возможные нагрузки от башенного копра на ледопородный цилиндр превышают допустимые, или наоборот- возможно морозное пучение фундамента башенного копра.

После окончания подготовительных ра6от выполняют ра­боты нулевого цикла, возводят фундаменты башенного копра и стены до отметки ±0.0 м. Затем над стволом производится монтаж нулевой рамы, крупноблочного проходческого копра, подшкивной площадки и разгрузочного станка. Параллельно с указанными выше работами осуществляется оснащение про­мышленной площадки передвижным проходческим оборудова­нием и передвижными служебными помещениями.

По окончании вышеперечисленных работ производят технологический отход и монтаж комплекса внутри стволового обо­рудования.

Р

Рис. 2.4 Ситуационный план расположения оборудования при схеме III.

1- шатровый башенный копер; 2- подъемная машина; 3- лебедка подвесного полка; 4- лебедки опалубки; 5- лебедки группы кабелей; 6,7- лебедки подвесного насоса и кабеля; 8- лебедка телескопа; 9,10- лебедки монтажа труб вентиляции и подачи бетона; 11,12- лебедки спасательной лестницы и кабеля взрывания.

екомендуемая технологическая схема оснащения ствола позволяет за 6 месяцев выполнить работы по оснащению при среднем суточном числе рабочих 49 человек. Продолжительность переоборудования ствола для проведения горизонтальных выработок- 1 год.

Схема IV- оснащение вертикальных стволов с использованием постоянных укосных металлических копров и постоянных подъемных машин. Указанная схема предусматривает ос­нащение проходки с применением постоянных металлических копров, постоянных подъемных машин, передвижного проход­ческою оборудовании и передвижных служебных помещений. При этой схеме предусматривается следующая последователь­ность работ— по окончании подготовительных работ присту­пают к сооружению устья ствола и монтажу постоянного укосного металлического копра, приспособленного для проходче­ских работ. Одновременно с этими работами выполняются ра­боты по монтажу постоянных подъемных машин и уста­новке передвижного проходческого оборудования и других объ­ектов оснащения.

Рис. 2.5 Размещение оборудования в стволе при схеме III.

1-полок подвесной; 2- погрузочная машина (КС-2у/40); 3- опалубка секционная; 4- бадья проходческая; 5- насос подвесной; 6- лестница спасательная; 7- трубы вентиляции; 8- трубы подачи бетона; 9- трубы сжатого воздуха.

Рис. 2.6 Ситуационный план расположения оборудования при схеме IV.

1- постоянный укосный копер; 2- подъемная машина ЦП 4Х3,2; 2’-передвижная подъемная машина; 3- лебедки подвесного полка; 4- лебедки опалубки; 5- лебедка группы кабелей; 6,7- лебедки подвесного насоса и кабеля; 8- лебедка телескопа; 9,10- лебедки монтажа труб вентиляции и подачи бетона; 11,12- лебедки спасательной лестницы и кабеля взрывания.

После окончания монтажа копра, нулевой рамы и разгрузочного станка с помощью передвижных проходческих машин производятся проходка технологической части ствола и мон­таж стволового оборудования (подвесного полка и опалубки), проходка собственного ствола производится с помощью постоянных подъемных машин.

Рис. 2.7 Размещение оборудования в стволе при схеме IV.

1-полок подвесной; 2-погрузочная машина; 3-опалубка секционная; 4-бадья проходческая; 5-насос подвесной; 6-лестница спасательная; 7-трубы вентиляции; 8-трубы подачи бетона; 9-трубы сжатого воздуха.

На рис. 2.6 представлен ситуационный план расположения оборудования, а на рис. 2.7- размещение оборудования в стволе.

Применяемая схема сооружения вертикальных стволов ха­рактеризуется продолжительностью оснащения (около 10 месяцев), продолжительность переоборудования ствола для проведения горизонтальных горных выработок равна 2-3 месяца; средне­суточным выходом рабочих, занятых на оснащении ствола (45 человек).

Рис. 2.8 Ситуационный план расположения оборудования при схеме V.

1- шатровый проходческий копер; 2- временные передвижные подъемные машины; 3- лебедка подвесного полка; 4- лебедка опалубки; 5- лебедка группы кабелей; 6,7- лебедки подвесного насоса и кабеля; 8- лебедка телескопа; 9,10- лебедки монтажа труб вентиляции и подачи бетона; 11,12- лебедки спасательной лестницы и кабеля взрывания.

С

Рис. 2.9 Размещение оборудования в стволе при схеме V.

1-полок подвесной; 2- погрузочная машина; 3-опалубка секционная; 4- бадья проходческая; 5- насос подвесной; 6- лестница спасательная; 7- трубы вентиляции; 8- трубы подачи бетона; 9- трубы сжатого воздуха.

хема V- оснащение вертикальных стволов с использо­ванием проходческих шатровых копров и временных передвиж­ных подъемных машин.

В основном эта схема применима в условиях, когда проектом предусматривается на период эксплуатации стволы оборудо­вать постоянными копрами легкой конструкции и постоянными подъемными машинами малой мощности.

По окончании подготовительных работ приступают к устрой­ству устья ствола и фундаментов под опоры проходческого копра. Одновременно с этими работами производится уста­новка передвижного проходческого оборудования.

С помощью передвижных проходческих лебедок осущест­вляется подъем собранного проходческого копра. После надвижки на ствол нулевой рамы производятся работы по тех­нологическому отходу, монтаж внутристволового оборудования. Сборка комплекса внутристволового оборудования осуществля­ется на поверхности одновременно с работами технологического отхода.

На рис. 2.8 приведен ситуационный план расположения обо­рудования, а на рис. 2.9- схема размещения оборудования в стволе.

Эта технологическая схема оснащения стволов позволяет осуществить оснащение ствола за 6 мес. а продолжительность переоборудования ствола для проведения горизонталь­ных горных выработок составляет не более 8 месяцев.