книги / Сооружение выработок приствольного комплекса

Рис. 14. Загрузочный		бункерный комплекс шахты «Слепая-Рудо-
	подъемная» гор. 955—1045 м:
1 — монтажно-ходовой		восстающий;	2 — камера		опрокидывателей гор..
955 м; 3 — ствол	«Слепая-Рудоподъемиая»; 4,			9 — вентиляционные выра­
ботки; 5 — ходок	в камеру питателя;		6 — камера питателя; 7 — выработ­
ки для доставки оборудования; 8 — камера щековой						дробилки; 10 — вен­
тиляционная ветвь околоствольного двора гор.				955		м; 11 — емкости бун­
керов; 12, 13 — камера транспортеров и ходок				в	камеру; 14 — лифтовый

восстающий; 15 — камера дозаторов; 16 — околостпольный двор гор. 1045 м.

чи железной руды) значительно усложняются условия для сооруже­ ния подземных бункеров. На рис. 14 показан загрузочный и разгру­ зочный бункера шахты «Слепая-Рудоподъемаая», работающей в ре­ жиме ступенчатого подъема выдачи железной руды.

При сооружении бункеров всех типов большое значение имеют способ вскрытия и технология'проходКи отдельных камер и вырабо-

ток. При выборе технологии необходимо учитывать целый ряд фак­ торов: размеры поперечного сечения и назначение выработки, ее расположение в комплексе с другими горными выработками. Од­ ним из главных факторов при ведении горных работ являются, как правило, горногеологические условия строительства. С переходом на большие глубины разработки 1000 м и более эти факторы начи­ нают оказывать решающее влияние. Однако при выборе способа и технологии проходки бункера в целом дать однозначное решение можно лишь в очень редких случаях. Проектные организации пре­ дусматривают расположение бункеров по возможности в устойчи­ вых монолитных породах. Например, бункера 1 и II очередей стро­ ительства шахты № 2 им. Артема размещены в гранитах, иногда попадались мощные лайковые тела типа эпиднабазов, которые отли­ чаются слабой устойчивостью, более низкой крепостью по сравне­ нию с гранитными. В результате при проходке камер по таким по­ родам наблюдались значительные по размерам вывалы, активное заколообразоваиие. Так, объем вывалов по подземному бункеру

IIочереди строительства шахты № 2 им. Артема составил 2470 м3. На всех стадиях строительства бункеров работы проводятся из

трех, четырех точек, что позволяет достигать нормативных скорос­ тей проходки и обеспечивает своевременную сдачу всего сооружения в эксплуатацию.

Шахтостроительными организациями страны накоплен большой опыт проходки бункерных комплексов. Проходка восстающих и ем­ костных частей осуществляется по механизированным схемам пре­ имущественно с помощью комплексов КПВ и подвесных клетей. Сущность схемы заключается в том, что сначала по оси будущей емкости с помощью станка КНР-100 выбуривается скважина. На вышележащем горизонте устанавливают лебедку типа ЛПК 4-500 или ЛКПУ-2 (ЛППР). В последнее время некоторые шахтостроитель­ ные организации используют электрическую лебедку ЛПЭР-5/500 с колодочным тормозом, оборудованную индикатором глубины. Канат лебедки пропускают через скважину на нижележащий го­ ризонт, и к нему подвешивают клеть. В зависимости от величины

иформы поперечного сечения емкости применяют подвесные клети диаметром 1,5—3 м (технические характеристики приведены ниже)

иклети квадратной или прямоугольной формы. Клеть оборудуют аппаратурой связи конструкции НИГРИ (г. Кривой Рог), обеспе-

Технические характеристики подвесной клети

Грузоподъемность, кг		. .	500;
Тип подъемной лебедки .			ЛПК-4/500; ЛППР; ЛПЭР-5/500
Диаметр	малокрутящегося	подъемного	25
каната, мм		м/мии
Скорость	подъема и спуска,		7
Площадь	поперечного сечения площа­		1,8—7
док, м2 .
Высота без ограждения, м			3

чивающий громкоговорящий прием у машиниста лебедки и у ра­ бочих на клети.

Бурение шпуров осуществляется телескопными перфораторами ПТ-48, ПТ-29, ПТ-36.

Следует отметить достоинства способа проходки с помощью под­ весных клетей: возможность проходки полным сечением емкостей диаметром 3 м и выше без последующей раскоски, улучшение условий проветривания, упрощение маркшейдерского контроля.

Особое место при сооружении бункеров занимают камеры щеко-

вых и конусных дробилок, перегрузочных и	погрузочных узлов,
а также других камер, площадь поперечного	сечения которых до­

стигает 150 ма и более, ширина таких камер составляет 10— 12 м, а высота достигает 20 м.

Существует целый ряд способов проходки таких камер, однако наиболее часто применяется способ горизонтальных уступов в на­ правлении сверху вниз.

Сущность способа заключается в следующем: в первую очередь на всю длину камеры в верхней и Нижней ее частях проходятся вы­ работки с небольшой площадью поперечного сечения (до 10 м2). В на­ чале и конце камеры между этими выработками проходят восстаю­ щие (ходовые, вентиляционные, породные). В дальнейшем камера разрабатывается постадийно горизонтальными заходками в направ­ лении сверху вниз. Высота отдельной заходки составляет 4 м. Шпуры бурят перфораторами ПР-22, ПР-25МВ, ПР-30 на пневмо­ поддерживающих колонках П-8, Г1-11, П-13. Хорошо зарекомендо­ вали себя скреперные полки, оборудованные скреперными лебед­ ками 55-ЛС, 100-ЛС. Порода через скреперные полки убирается в проходческие скипы вместимостью до 3 м8. В этом случае порода через вибролюки типа АШЛ разгружается в вагоны на вышележа­ щем горизонте. Существуют схемы, предусматривающие загрузку породы в вагоны через вибролюки непосредственно без дополни­ тельного скипового подъема. Эта схема находит применение при сооружении бункеров I типа.

Одним из трудоемких процессов при сооружении бункеров, осо­ бенно камер большого поперечного сечения, является крепление их монолитным железобетоном. При выполнении этого процесса воз­ никает ряд неудобств — необходимость сооружения и последующей разборки сложной опалубки, устройство большого количества пол­ ков, вязка арматуры на месте производства работ и т. д. В результа­ те сроки сооружения выработки удлиняются.

При выполнении работ по бетонированию применяется инвен­ тарная металлическая сборно-разборная каркасная опалубка. Бе­ тон доставляется но вертикальным и горизонтальным выработкам в специальных вагонах с боковой и торцевой разгрузкой.

Бетонные смеси непосредственно к месту укладки транспорти­ руются по трубам 0 168 мм с быстроразъемными соединениями.

Для укладки бетона за опалубку применяются бетоноукладчики типа УБ-1 и др.

Впоследнее время для крепления выработок бункеров широко применяются облегченные комбинированные набрызгбетонные кре­ пи. Основными элементами ее являются железобетонные анкеры длиной 2000 мм, металлическая сетка, арматура периодического профиля диаметром 16 мм и набрызгбетон толщиной 120— 150 мм. Такая крепь имеет значительный запас прочности как по стенам, так и по своду за счет увеличения длины анкеров и их диаметра, применения металлической сетки и каркаса арматуры.

Врезультате применения облегченной набрызгбетонной крепи время на сооружение отдельных камер бункера сокращается в сред­ нем на 30 %, трудозатраты — на 20 %. При этом уменьшается объем выемки породы, расход бетона и арматурной стали, повыша­ ется производительность труда проходчиков.

Наиболее распространенный способ проходки приемных воро­ нок (разгрузочных ям опрокидывателей) — это раскоска на ранее пройденном восстающем. При этом раскоску, как правило, проводят сверху вниз уступным мелкошпуровым способом. Породу от про­ ходки по восстающему опускают на нижележащие выработки, от­ куда имеется механизированный подъем на основной подготавли­ ваемый горизонт. Проходка воронок описанным способом часто сдерживает или исключает возможность параллельной проходки камеры дробилки или камеры питателей.

Более перспективен способ проходки приемных воронок, когда

вготовой камере опрокидывателя монтируется двутавровая балка, служащая монорельсом для подвески комплекса КС-2у/40. Приемную воронку проходят сверху вниз полным сечением. Для уборки поро­ ды используется грейфер от комплекса КС-2у/40, подвешенный на

стационарном электрическом тельфере грузоподъемностью 5 т. У правление тельфером и грейфером — дистанционное с пульта управления, расположенного в районе загружаемого вагона.

В последнее время применяется способ проходки приемных во­ ронок, при котором массив будущей воронки разбуривают глубо­ кими скважинами длиной до 11 м. Заряжают и взрывают скважины после проходки емкости с нижележащего горизонта, которая вмес­ те с камерой опрокидывателя служит компенсационным простран­ ством.

Армирование выработок бункера отличается сложностью, тру­ доемкостью и малой степенью механизации. На 1 м3 выемки бунке­ ра приходится 25—35 кг металла. Наряду с заготовкой отдельных элементов на месте производства работ шире внедряется блочное армирование. Каркасы колонн подкранового пути мостовых кра­ нов, фундаментов щековых и конусных дробилок изготавливаются в механических мастерских отдельными блоками, размеры которых определяются по условию спуска через вертикальный ствол. Арми-

рование приемных Еоронок, емкостных частей, колонн и фундамен­ тов ведется с помощью лебедок ЛПТ-3, ЛПЭР, ЛППР, канатных дорожек и других монтажных приспособлений. Наиболее рациональ­ ным является армирование приемной воронки с помощью постоян­ ного мостового крана грузоподъемностью 5 т, смонтированного в ка­ мере опрокидывателя.

Технология и механизация проходки бункеров постоянно со­ вершенствуются. Основными путями в этом направлении являются:

проведение экспериментальных исследований для обоснования проектного решения. (Конструкция особо крупных бункеров долж­ на еще во многом совершенствоваться. Опыт строительства и экс­ плуатации бункеров убедительно доказывает, что отдельные про­ ектные решения устарели. Например, армировка емкостных час­ тей после 3—4 лет работы подлежит 100 %-ному ремонту);

внедрение комплексной механизации и научной организации работ, а также разработка обоснованных проектов производства ра­ бот на весь период строительства, включая монтажные работы; разработка и конструирование буровых платформ, позволяю­ щих проводить выработки площадью сечения до 35 м2 на полный

профиль; применение в камерах большого поперечного сечения способа

контурного взрывания с бурением оконтуривающих глубоких скважин;

широкое применение в выработках бункера, особенно в камерах большого поперечного сечения, облегченной комбинированной же­ лезобетонной крепи;

внедрение в производство комплексной системы управления качеством работ. Значительную роль играет повсеместное внедрение бригадного подряда.

МЕХАНИЗАЦИЯ ГОРНОПРОХОДЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Улучшение основных технико-экономических показателей со­ оружения приствольных выработок во многом зависит от уровня механизации горнопроходческих работ: бурения шпуров, погрузки, транспортирования и выдачи на поверхность породы, возведения постоянного крепления и др.

В общем объеме работ по проведению сопрягающихся со стволом выработок на долю БВР приходится до 30 %. Бурение шпуров до недавнего времени производилось с помощью ручных перфораторов. ПР-22, ПР-24Л, ПР-30ЛС, ПР-25МВ. Применение высокопроизво­ дительных бурильных машин вращательно-ударного бурения ис­ ключалось из-за большой вибрации, вредно влияющей на организм' человека. Поэтому для сокращения продолжительности процесса бурения в забое задалживалось большое количество бурильщиков, большая часть которых при выполнении других проходческих опе­

раций (уборка породы, возведение крепи и др.) не могла быть ис­ пользована.

С целью устранения этих недостатков в последнее время в Кривбассе и других бассейнах страны применяют буровые каретки СБКНС-2, СБКН-2П, БУР-2, СБУ-2м и др. Их применение в ка­ мерных выработках большого поперечного сечения дает возможность существенно повысить производительность труда бурильщиков за счет использования высокочастотных бурильных машин и обслужи­ вания одним рабочим нескольких перфораторов. Особенно эффек­ тивна при обуривании камерных выработок самоходная буровая каретка на пневмоколесном ходу СБКН-2п в комплексе с погру- зочно-доставочиой машиной ПДВ-2.

Наиболее трудоемким процессом проходческого цикла является погрузка породы. При проведении сопряжений и приствольной ча­ сти околоствольного двора по последовательной схеме породу уби­ рают погрузочными машинами ППН-2 и ППН-3. Однако примене­ ние такого типа погрузочных машин на рельсовом ходу является малоэффективным, так как использовать в создавшихся условиях стрелочный перевод, перегружатель или конвейер невозможно изза отсутствия фронта работ. Применение скреперпых лебедок типа Л2-16, ЛС-28 и других позволяет механизировать процесс уборки породы, однако при рассечке сопряжений на большую длину про­ изводительность этих механизмов резко снижается. Кроме того, приходится затрачивать много времени на монтаж и демонтаж ле­ бедок, перестановку и крепление блочка и пр.

Более эффективными средствами для уборки породы при соору­ жении приствольных выработок большой длины являются погру­ зочные и погрузочно-доставочные машины на гусеничном и пиевмоколесном ходу типа МПДР-0,12, ПВД-2, ПДН-1 иППН-2Г. В Кри­ ворожском бассейне эти механизмы нашли широкое применение при сооружении камерных выработок из стволов, оборудованных

мощными	подъемными установками и бадьями вместимостью 3 м8
и более,	раструбы которых позволяют свободно опускать погрузоч­
ные машины в ствол и выдавать их на поверхность.

Отбитая порода в зависимости от применяемого типа погрузоч­ ных средств может грузиться непосредственно в бадыо или достав­ ляться в забой ствола с последующей загрузкой в бадьи с помощью пневмопогрузчиков.

С удалением забоя на 5— 10 м погрузочно-доставочная машина может не выдаваться на поверхность, а перегоняться в другую ветвь

сопряжения или убираться	в нишу сигнализации, на		обходную
и т. д.		от ствола для	повышения
При значительном удалении забоя
производительности уборки	породы	целесообразно	применять

в комплексе с погрузочной машиной типа ППН-2Г самоходный ва­ гон ВС-5П.

Все сооружаемые камерные выработки, как правило, крепят мо­ нолитным бетоном. Наиболее трудоемкой операцией при возведе­ нии крепи является укладка бетонной смеси за опалубку. В Кривбассе для механизации этой операции нашли применение бетоно­ укладчики типа УБ-1, УБС и УБМЗ-5, что позволяет уменьшить затраты труда при креплении камер на 20—25 % по сравнению

сручной укладкой смеси за опалубку.

Сцелью механизации возведения бетонной крепи в дозаторных камерах, сооружаемых одновременно с проходкой ствола, комбина­ том «Кривбассшахтопроходка» разработана призабойная шарнир­ но-секционная металлическая опалубка. Она состоит из отдельных

прямоугольных секций, идентичных секциям стволовой, опалубки,

иподвешивается на тех же канатах, что и опалубка в стволе. Ствол

идозаторная камера крепятся одновременно.

Применение такой опалубки при сооружении дозаторной каме­ ры на шахте «Юбилейная» (ПО «Кривбассруда») позволило сущест­ венно упростить технологию крепления ствола и камеры и отка­ заться от использования временной крепи.

В последние годы на железорудных шахтах для поддержания горных выработок в качестве временной и постоянной крепи приме­ няются набрызг- и торкретбетон, а для возведения крепи — бето­ ноукладчики БМ-60, БМ-60П, ПБМ-1; 1, 5; 2 и аппарат КТ-1.

При сооружении приствольных выработок одним из сложных вопросов является их проветривание. Это связано с тем, что венти­ ляционный став находится в стволе и подача свежего воздуха в со­ пряжение затруднена.

Для интенсивного проветривания горных выработок ВНИИБТГ (г. Кривой Рог) разработан эжектор Э-230. Применение эжектора при сооружении приствольных выработок позволяет решить вопрос проветривания их в короткий промежуток времени. Он может ис­ пользоваться также для кратковременного увеличения скорости воздушного потока, работать как туманообразователь (на водовоз­ душной смеси) и тем самым повысить интенсивность проветривания, орошать поверхность выработки, что способствует снижению кон­ центрации пыли и ядовитых газов.

Внедрение более совершенных средств механизации горнопро ходческих работ, четкая их организация позволили на ряде шахт достичь высоких технико-экономических показателей при сооруже­ нии выработок, сопрягаемых со стволом.

Так, например, высокая степень механизации проходческих процессов была достигнута при рассечке околоствольного двора на шахте им. 7-го ноября (Егсровское ШСУ «Ленинскшахтостроя») [14].

В стволе диаметром в свету 6,5 м, пройденном до конечной от­ метки, рассечка сопряжений осуществлялась сразу на обе стороны.

Взорванную породу магазинировали в зумпфовой части ствола, откуда с помощью бадей вместимостью 2 м3 выдавали на поверх­

ность. Бадьи загружались двумя пневмопогрузчиками КС-3. По­ стоянная крепь возводилась вслед за подвиганием забоя. Бетонная смесь подавалась за опалубку пневматическим бетоноукладчиком непрерывного действия, который крепился к концу бетонного ста­ ва. К бетоноукладчику приваривался патрубок, по 'которому под­ давался сжатый воздух для транспортировки смеси. Дальность транспортирования смеси составляла 25 м. Применение бетоно­ укладчика позволило в пять раз перекрыть нормы выработки на од­ ного проходчика по возведению постоянной крепи.

Уборку породы и бурение шпуров в забоях сопряжений осущест­ вляли с помощью погрузочной машины ППМ-4 и бурильной уста­ новки БУ-1. Перед взрыванием установку БУ-1 ставили в нишу, а машину ППМ-4 отгоняли в противоположный забой. С целью уменьшения разброса породы при взрыве в 3 м от забоя вешали на Крючках гибкую штору из транспортерной ленты.

После проходки одной ветви сопряжения на расстояние 20 м при­ ступали к проходке второго забоя. В пройденной выработке возво­ дили в это время постоянную крепь. Высокая механизация горно­ проходческих работ позволила за 25 дней пройти сопряжение объ­ емом 380 м3 в свету и перевыполнить норму выработки на 16 %.

Высокие технико-экономические показатели были достигнуты при сооружении околоствольного двора одновременно с проходкой ствола на одной из шахт ПО «Донецкуголь».

Проходка околоствольного двора осуществлялась с помощью проходческого комбайна ПК-9Р, смонтированного в стволе после рассечки сопряжения на глубину 5 м. Отбитая порода из забоя пе­ регружалась на подошву выработки сзади комбайна, откуда двумя погрузочно-доставочными машинами МПДН-1 транспортировалась к стволу. На поверхность порода выдавалась в бадьях, загружа­ емых стволовой погрузочной машиной КС-2у/40.

Использование погрузочно-доставочных машин создавало воз­ можность автономности работы комбайна и обеспечивало свободную зону для его перемещения.

Постоянная железобетонная крепь возводилась с отставанием от забоя на 20 м, что позволяло параллельно с работой в забое вес­ ти сборку арматурных каркасов и монтировать сборно-разборную металлическую опалубку. Бетонная смесь к месту укладки подава­ лась от пневмобетоноукладчика БУК-1, установленного у ствола, по бетонопроводу диаметром 168 мм.

Работы по сооружению околоствольного двора были организо­ ваны в четыре смены при непрерывной рабочей неделе. Комплекс­ ная проходческая бригада состояла из 41 чел. При месячном нор­ мативе 330 м3 готовой выработки бригада за три месяца прошла 1230 м3.

В дальнейшем комбайн использовали для проведения выработок околоствольного двора

ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ СООРУЖЕНИЯ ПРИСТВОЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ СОПРЯЖЕНИЙ СТВОЛОВ

Существующая конструкция сопряжений стволов не обеспе­ чивает надежной устойчивости этих выработок на больших глу­ бинах.

Одним из методов по определению устойчивости формы конструк­ ции сопряжений является метод фотоупругости [15; 19]. Были вы­ полнены исследования на моделях с наклонной (существующей) и овальной формой кровли сопряжения стволов (рис. 15).

Рис. 15. Графики определения напряжений в модели сопряжения ствола при на­ клонной (/) и овальной (2) кровле.

Анализ эпюр касательных напряжений тмакс вдоль линий (/—«■ I) — (111—111) показывает, что эти напряжения при овальной форме

кровли по сравнению с наклонной уменьшились на 37—45 %, а гла­

вные нормальные ах и	<т2 — на 15—25	%.	Максимальные рас­
тягивающие напряжения	о, находятся	на	расстоянии 2—2,5 м
от контура кровли сопряжения.

Придание кровле сопряжения овальной формы позволит обес­ печить ее устойчивость и увеличить срок службы ствола. Длину анкерных болтов необходимо принять на 0,5— 1 м больше расстоя­ ния расположения максимальной зоны растягивающих напряжений и тем самым закрепить ее.

Установка анкерной крепи с учетом напряженного состояния Массива была выполнена при рассечке сопряжения Южно-венти-

1-д N этап

ртап

Рис. 16. Рассечка ствола ЮВС гор. 127 м шахты № 13-13-бис.

ляционного ствола (ЮВС) гор. 127 м шахты № 13-13-бис (СУБР) (рис. 16).

Ствол ЮВС диаметром в свету 5,5 м проходился по темно-серым битуминозным известнякам (/ = 10) с прожилками кальцита и глины. Толщина постоянной крепи из монолитного бетона, со­ гласно проекту, составляет 250 мм. Ствол оснащен подъемной ма­ шиной ЦР-4 X 3,2/0,6 и бадьями вместимостью 1,5 м®. Порода уби­