Проходка и крепление вертикальных шахтных стволов




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Проходка и крепление вертикальных шахтных стволов

Проходка и крепление вертикальных шахтных стволов

01.09.2017


Проходка вертикальных шахтных стволов является ответственным и трудоемким процессом. В календарном графике строительства шахты проходка стволов занимает не менее 35—40%, а иногда и 60% времени, хотя объем работ по проходке составляет не более 18—24% общего объема горнопроходческих работ.
Форму поперечного сечения ствола выбирают в зависимости от его назначения, срока службы и физико-механических свойств пересекаемых пород. Глубокие стволы, имеющие большой срок службы, обычно проходят круглого сечения и крепят каменной, бетонной пли металлической крепью (тюбингами).
В угольной промышленности принято восемь типов поперечных сечений стволов круглой формы диаметром 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5 и 8 м.
Поперечное сечение ствола в свету определяют графическим методом и проверяют на скорость движения по нему воздуха. Скорость воздуха в стволах, предназначенных для спуска и подъема людей и грузов, не должна превышать 8 м/с, для спуска и подъема грузов 12 м/с и в вентиляционных стволах, не оборудованных подъемом, 15 м, с. После выбора сечения ствола в свету определяют толщину стенок крепи, а затем сечение ствола вчерне. Для получения сечения ствола в проходке сечение вчерне увеличивают на 3—5%, учитывая неровности стенок ствола во время проходки.
В зависимости от устойчивости боковых пород и их водоносности различают обычный и специальные способы проходки шахтных стволов.
Обычный способ проходки шахтных стволов (в основном буровзрывной) применяют в малообводненных и устойчивых породах, когда приток воды в забой ствола не превышает 50 м3/ч, т. е. когда она может быть удалена па поверхность при помощи насосов, а стенки ствола остаются устойчивыми не только при по паянной, но и при временной крепи.
При проходке стволов обычным способом выполняются три основных вида работ: выемка породы, возведение временной и постоянной крепи, армирование. В крепких породах стволы проводят, как правило, с применением буровзрывных работ.
Стволы шахт в зависимости от типа применяемых подъемных сосудов разделяют на скиповые, клетевые и скипо-клетевые, причем главные стволы являются в основном скиповыми, а вспомогательные — клетевыми или скипо-клетевыми, В главном и вспомогательном стволах должны быть оборудованы лестничные отделения для выхода людей из шахты в случае аварии с подъемом. Лестничное отделение в одном из стволов может отсутствовать, если в нем имеются два механических подъема с независимым подводом энергии.
Основные части ствола. В продольном разрезе ствола различают устье, основную часть ствола, сопряжение ствола с околоствольным двором и зумпф. В шахтных стволах обычно имеются подъемное, лестничное и трубно-кабельное отделения. Подъемное отделение служит для размещения подъемных сосудов, число которых может быть два, три или четыре. Подъемные сосуды перемещаются но проводникам, которые прикреплены к расстрелам.
Лестничное отделение оборудуют деревянными или металлическими лестницами под углом наклона к горизонту не более 80°. Лестничное отделение должно быть отделено от подъемного досками или металлической сеткой.
Трубно-кабельное отделение служит для размещения труб главного водоотлива, труб сжатого воздуха, силовых, сигнальных и телефонных кабелей.
К подготовительным работам при проходке шахтного ствола относятся: строительство железнодорожных и шоссейных дорог на земной поверхности; прокладка водопроводных коммуникаций, линий связи; строительство жилых зданий и бытовых учреждений; обеспечение строительства необходимыми строительными материалами и проходческими механизмами; проходка одной-двух разведочных скважин для уточнения характеристики пород, которые будет пересекать ствол; строительство складских помещений для размещения в них необходимого оборудования и материалов, установка копров. Последние бывают временными и постоянными. Временные копры устанавливают только на время проходки. Постоянные копры используют в период проходки ствола, а также при эксплуатации шахты. Иногда применяют бескопровый метод проходки. На рис. 41 показан проходческий металлический сборно-разборный копер.

Организация работ при проходке шахтных стволов. Основной формой организации труда при проходке шахтных стволов является работа ко графику цикличности. В цикл горнопроходческих работ при буровзрывном способе проходки входят следующие операции: бурение и заряжание шпуров, взрывание зарядов, проветривание забоя, приведение забоя в безопасное состояние, погрузка и выдача на поверхность взорванных пород, возведение временной или постоянной крепи и вспомогательные операции.
Производственные процессы при проходне шахтных стволов. При проходке шахтных стволов буровзрывным способом шпуры бурят в соответствии с паспортом буровзрывных работ как ручными перфораторами ПР-30-ЛУС, так и стволовыми установками комплектного обуривания забоя БУКС-1M и др.

Установка БУKC-1M (рис. 42) предназначена для механизации бурения шпуров при проходке вертикальных шахтных стволов в комплексе с универсальной стволовой погрузочной машиной КС-2у/40 или 2КС-2у/40.
Установка БУКС-1М может применяться при проходке стволов диаметром в свету от 5,5 до 8 м. Число одновременно буримых шпуров 4; глубина шпуров до 4,5; скорость бурения от 2,5 (при слабых породах крепостью 3 4) до 0,9 м/мин (при гранитах крепостью 10—12); расход сжатого воздуха до 60 м3/мин; масса установки 5,6 т.
Погрузочная машина 2KC-2y-40 двухгрейферная, предназначена для механизации погрузки взорванной породы в подъемные сосуды при проходке вертикальных стволов. Она состоит из двух грейферов 1 (рис. 43), двух тельферов 2, двух рам 3, центральной опоры 4, двух тележек поворота 5, кольцевого монорельса 6, двух кабин машиниста 7, двух лебедок 8 для перемещения тельферов.

Техническая характеристика погрузочной машины 2КС-2у/40: емкость каждого грейфера 0,65 м3, производительность 2,1—2,8 м3/мин, установленная мощность пневмодвигателей 120 л. с. Машину применяют при проходке ствола диаметром в свету 7—8,5 м и глубине от 300 до 700 м.
Для механизации погрузки взорванной породы кроме указанных стволовых погрузочных машин применяют машины «Погрузчик», KC-1M и 2КС-1М, пневматические грузчики КС-3, КС-4, ГП-2 и др.
Для механизации проходки вертикальных шахтных стволов буровзрывным способом применяют проходческие комплексы: КС-2у, КС-7, КС-8, КС-9 и ДШП. Распространенным является комплекс, показанный на рис. 44. Он состоит аз щитовой оболочки, заменяющей временную крепь, грейферной погрузочной машины 1, двухэтажного подвесного полка, передвижной створчатой опалубки и бурового устройства 2. Комплекс позволяет одновременно вести работы по выемке породы и возведению крепи ствола.
Крепление и армирование шахтных стволов. Для крепления шахтных стволов применяют монолитный бетон, а также железобетонные, стальные и чугунные тюбинги. В настоящее время основным видом шахтной крепи является монолитный бетон.
Крепь ствола выполняет две функции. Она является грузонесущей конструкцией, воспринимающей на себя давление окружающих пород, и, кроме того, изолирующей оболочкой, предохраняющей пересекаемые породы от выветривания.

Крепь возводят звеньями снизу вверх или сверху вниз. При возведении крепи вертикальность стенок проверяют отвесами, опускаемыми в каждом отделении ствола.
Армирование шахтных стволов включает установку расстрелов, проводников, лестниц и лестничных полков, а также навеску труб и кабелей.
Армировку ствола можно производить последовательно и совмещение. При первом способе с подвесного полка сначала в нисходящем порядке устанавливают расстрелы, а затем в восходящем порядке навешивают проводники. При совмещенном способе установку расстрелов и навеску проводников производят одновременно.
Специальные способы проходки шахтных стволов применяют при неустойчивых и рыхлых породах, плывунах или устойчивых, но сильно трещиноватых и водоносных породах. Эти способы рекомендуются при притоках воды в ствол, превышающих 50 м3/ч. Различают следующие специальные способы проходки шахтных стволов: бурением, с предварительным замораживанием пород; с предварительной цементацией пород; с применением искусственного понижения уровня грунтовых вод; тампонированием скважин.
К специальным способам относится и проходка шахтных стволов бурением. Для бурения шахтных стволов сплошным забоем в породах слабых и средней крепости применяют буровые установки УЗТМ и комбайн ПД-2. При применении установки УЗТМ до начала бурения ствола проходят его устье обычным способом, называемое в этом случае форшахтой. Глубина устья 20 м. Затем над стволом устанавливают буровую вышку для подвески, спуска и подъема буровой колонны и бурового инструмента. Породу в забое разрушают вращающимися шарошками, расположенными на долоте или на расширителях. Буровая мелочь из забоя ствола выносится циркулирующим глинистым раствором.
Установкой УЗТМ было пробурено несколько вертикальных шахтных стволов диаметром вчерне 6,5 м.
Проходческий комбайн ПД-2 предназначен для проходки стволов диаметром 6,5—7,0 м. Разрушение породы в забое осуществляют шарошками, расположенными на дисках, вращающихся вокруг, собственной оси и одновременно с редуктором рабочего органа в противоположную сторону вокруг оси комбайна. Последний подвешивают на канатах и во время работы распирают гидравлическими домкратами. По мере подвигания забоя возводят бетонную крепь.
Колонковое бурение шахтных стволов аналогично колонковому бурению разведочных скважин, его применяют при проходке шахтных стволов диаметром 3,6 5,5 м и глубиной до 300—350 м по породам средней крепости и крепким. Колонковый бур выбуривает керн высотой 5—9 м. В период бурения ствол заполняют глинистым раствором, как и при бурении стволов установкой УЗТМ. Временная крепь отсутствует, а в качестве постоянной крепи применяют железобетонные тюбинги, которые перед опусканием в ствол собирают в кольца. Керн периодически вынимают на поверхность, а буровой инструмент снова опускают в ствол для продолжения бурения.
Скорость проходки шахтных стволов. С увеличением глубины стволов сложность организации проходки возрастает, а скорость проходки обычно снижается вследствие уменьшения производительности подъемных машин, увеличения времени проветривания забоя после взрывания и других причин. Так, при среднемесячной скорости проходки шахтных стволов около 12,5 м скорость проходки стволов глубиной более 500 м не превышает 8,5 м/мес. При такой скорости проходка стволов затягивается на 6 лет и более.
Для сокращения сроков строительства шахт был принят ряд мер, которые позволили повысить среднемесячную скорость проходки стволов с 12,5 до 50 м, иногда свыше 300 м.
К числу основных мероприятий, направленных на увеличение скорости проходки и повышение производительности труда, следует отнести применение метода совмещенной проходки и возведения постоянной крепи, цикличную организацию работ, водоулавливание, улучшение способа буровзрывных работ, а также применение новых способов проходки шахтных стволов, позволяющих полностью механизировать все проходческие операции.