книги / Технология строительства подземных сооружений. Строительство вертикальных выработок

где а — доля породы в первой фазе;		V — объем взорванной по­
роды, м3; iCp— коэффициент разрыхления			/породы; п — число
погрузочных	машин; Рт— техническая		производительность
машины, м3/ч;	Ко — коэффициент одновременности работы ма­
шин, равный	1 при п= 1 и 0,75—0,8	при	п= 2; Кп— коэффи­

циент, учитывающий просыпание породы при разгрузке грей­ фера в бадьи,

Kn-=(d6/0,8dry .

Здесь de — диаметр бадьи, м; dr — диаметр грейфера с раскры­

тыми челюстями;	Уб — вместимость	бадьи, м3; Кэ — коэффи­
циент заполнения	бадьи, равный 0,9;	tn— время простоя погру­

зочной машины по причине маневров бадьи в забое. Значение tn зависит от типа и числа подъемов и соотноше­

ния	между временем погрузки			бадьи	tn.e	и временем цикла
подъема Гц.п и принимается по табл. 6.2.
Время погрузки породы во второй фазе
„	_	fW tpO-cO
		ЛрРу	»
где	пР — численность рабочих,			занятых	на	погрузке породы во
второй		фазе, чел.;	Ру — производительность одного рабочего

на погрузке породы во второй фазе, равная 0,5—1 м3/ч. Под­ ставляя значения Г/ф и Тцф в Т„ и Рп получаем:

общее время погрузки породы (без подготовительно-заклю­ чительных работ)

а	atn	1 —а
ПРТ^Со^Сп	YfiK.	ПрРу ;)■
					Т а б л и ц а 6.2
	Соотношение		времени	по­	Время простоя, *п, с
Тип подъема	грузки	бадьи	*пб с	време­
	нем цикла подъема Т цп
П о д ъ е м с		п е р е ц е п к о й бадьи
Один одноконцевой.					30—40
Два одноконцевых.
Один одноконцевой и
один двухконцевой					35+7 цп—U\6
Два одноконцевых.
Один одноконцевой.					Тцн--3/цб
Один одноконцевой.			Ц П
Один дэухконцевой и
один оДноконцевой
П о д ъ е м б е з п е р е ц е п к и б а д е й
Один одноковшовый		t Пб ^	Т ЦП		Т Ц П
Два одноконцевых		/пб>ГЦП			о
		^Пб	Тцп		0,5(Тцп—/пб)

Производительность погрузки разрыхленной породы

Р ________________ !_____________

п	( 1	| 1п \ ,	(1 —«)Ф
	ф“ [пРтКоКп	V6K3) +	ПрРу

При погрузке породы грейферными грузчиками с ручным вождением и при одновременной работе в забое нескольких пневмогрузчиков их суммарная эксплуатационная производи­ тельность

^ Р э — К0Р3п.

где Ко — коэффициент одновременности работы грейферов, рав­ ный 0,83 для двух и 0,78 для трех машин; Рэ— эксплуатацион­ ная производительность одного пневмогрузчика, м3/ч; п — чис­ ло одновременно работающих машин.

Эксплуатационная производительность пневмогрузчиков за­ висит от давления сжатого воздуха, вместимости грейфера и ■бадьи, крепости и крупности фракций породы, параметров ствола.

Производительность погрузочной машины должна обеспе­ чить погрузку породы в расчетное по графику цикличности вре­ мя и заданную скорость проходки. Одним из показателей, ха­

рактеризующих		производительность			и скорость	погрузки по­
роды, являются		удельные	затраты времени (Гуд)			на погрузку
породы с 1 м подвигания забоя ствола
Т	=	ос		а*п	1— а
1	7 Д	nPrKoKn		V6K:	ПуРу

При проходке стволов со скоростью 50—60 м/мес удельные затраты времени на погрузку породы с 1 м ствола составляют 2,5—3,5 ч, а на скоростных проходках (250—400 м/мес). это время сокращается до 1—1,5 ч.

Основными направлениями сокращения времени погрузки породы являются:

применение погрузочных машин КС-2у/40, 2КС-2у/40, КС-1м и 2КС-2у с механическим вождением грейфера. Погрузка поро­ ды этими машинами позволяет увеличить по сравнению с ма­ шинами КС-3 скорости проходки в 2 раза, производительность

труда в 1,5 раза	и снизить трудоемкость			работ в 1,5	раза
(рис. 6.7) ;
повышение качества буровзрывных работ для обеспечения
равномерного дробления		породы, уменьшения		коэффициента
излишка сечения	(КИС)	и'увеличения	коэффициента исполь­
зования шпура" (КИШ) ;		погрузочной машины		с подъемом,	при.
соответствие работы
котором обеспечивается		непрерывная	погрузка породы в		пер-

Рнс. 6.7. Зависимость трудозатрат Р на

погрузку 1 м3 породы погрузочными ма­ шинами в массиве от различной крепости:

1— КС-1м; 2 — КС-2у/40; 3 — КС-2

вой фазе с минимальными простоями из-за маневров бадей в забойной части ствола;

совершенствование и механизация работ по уборке породы во второй фазе погрузки.

Важной задачей является повышение среднемесячной выра­ ботки погрузочных мдщин. Одна машина КС-2у/40 в среднем в

месяц грузит около 2000 м3		породы. Имеются резервы увели­
чения выработки машин в 1,5—1,75 раза.
6.7. ПОГРУЗКА ПОРОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПЕРЕДОВОЙ СКВАЖИНЫ
Сущность этого	способа	заключается в следующем	(рис.
6.8, а) . До начала	проходки	в центре будущего ствола	бурят

скважину диаметром 600—1000 мм. В слабых неустойчивых по­ родах скважину обсаживают металлическими трубами соот­ ветствующего диаметра. Скважину бурят до расположенной под стволом горной выработки (квершлаг, штольня и т. п.).- В этой выработке разделывают камеру для аккумулирования породы в объеме одного проходческого цикла. Затем' прохо­ дят устье ствола и монтируют горнопроходческое оборудование. Устье скважины перекрывают ‘затвором, который подвешивают на канате к лебедке грузоподъемностью 10 т.

Средства перекрытия устья определяются' в зависимости от

соотношения площади ствола 5 Вч к	площади передовой сква­
жины Sc(A=SB4/Sc). При А —15^70	в скважину сбрасывается

взрывом от 30 до 70% всей породы. В этом случае скважина перед взрывом не перекрывается, а во время зачистки -забоя и бурения шпуров в устье скважины опускается предохранитель­ ный каркас.

При Л > 7 0 скважину перед взрывом перекрывают стержне­ вым затвором, которым регулируется выпуск породы и преду­ преждается зависание породы над скважиной.

В производственной практике применяют жесткие стержне­ вые затворы-трубы, заполненные бетоном (рис. 6.8,6), и за­ творы с эластичной цепной подвеской (рис. 6.9,в). Для про-

Рис. 6.8. Схема проходки ствола со спуском породы через передовую сква­ жину:

а — общая	схема;	б — жесткий стержневой затвор; в — затвор с			эластичной
подвеской;	Î — копер; 2 — передвижная		подъемная	установка;	3 — спаса­
тельная лестница;		4 — подвесной полок;	5 — бадья;	6 — опалубка; 7 — по­
грузочная	машина	КС-3; 5 —затвор; 9 — передовая		скважина;	iO — каме­
ра; Î1 — скреперная установка

чистки скважины в случае образования пробоя в скважине про­ пускают канат.

Шпуры бурят ручными перфораторами. Врубовые шпуры бурят вертикально. Передовая скважина способствует повыше­ нию КИШ до 0,93. После взрыва шпуров и проветривания ствола затвор постепенно поднимают и порода пропускается через скважину в выработку, где ее грузят в 'вагонетку.

При обычной.-плоской форме забоя в скважину самопроиз­ вольно осыпается 40—50% разрушенной породы. Остальную часть породы подкидывают в скважину грейферами КС-3. В -за­ боях, имеющих коническую форму, объем ссыпающейся в сква­ жину породы увеличивается до 70%. Крепь возводят обычным способом с применением призабойной металлической опалубки и спуском бетона по трубам. Спуск породы через передовую скважину позволяет уменьшить трудоемкость и время погрузки породы.

Средняя производительность труда проходчиков на строи­ тельстве вертикальных стволов на шахтах Кузбасса с приме­ нением этой схемы составила 2,12, максимальная — 5,8 м3/смену; средняя -скорость проходки — 90, максимальная — 143,4 м/мес.

Проходить ствол с передовой скважиной можно при нали­ чии под стволом горизонтальной выработки (реконструкция шахты). Способ эффективен при скорости проходки, превыша­ ющей 60—70 м/мес.

6.8. ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТВОЛОВ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

При строительстве стволов забойные механизмы (буриль­ ные и погрузочные машины, насосы, лебедки.) работают во влажной среде и часто при капеже в виде дождя. В этих усло­ виях наиболее надежными в работе и безопасными в ‘обслужи­ вании являются п н е в м а т и ч е с к и е д в и г а т е л и , кото­ рые по сравнению с электродвигателями позволяют осущест­ вить более плавное регулирование работы механизмов.

Недостатком' пневмодвигателей является низкий КПД, что значительно повышает затраты на эксплуатацию механизмов.

•Потребное количество сжатогр воздуха определяется от­ дельно для бурения шпуров и погрузки породы. Из полученных расчетом двух величин принимается наибольшая.

Расход сжатого воздуха:

при бурении шпуров	Q6= 1,2 n6V6K0K„,
при погрузке породы	Qn= 1,2лпКп/С0Ки,
где 1,2 — коэффициент,	учитывающий утечки	сжатого воздуха
в воздухопроводе и работу пневмонасосов		и пневмолебедок;

ni и	na— число соответственно	бурильных	и погрузочных	ма­
шин;	Уб и Уп — расход сжатого	воздуха	соответственно	бу­

рильной и погрузочной машиной, м3; /Си— коэффициент износа машины, равный 1,15.для бурильных машин и 1,1 для погру­ зочных машин; Ко— коэффициент одновременности работы ма­

шин, равный для бурильных машин	0,9—0,95 при	Пб=3-^5;
0,82—0,9 при Лб=6-И0 и 0,8—0,82	при Лб= 11^ 15.	Для по­

грузочных машин в зависимости от числа грейферов, находя­ щихся в работе, Ко= 1 при одном грейфере; при двух грейфе­ рах /Со=0,8->0,9.

Мощность компрессорной станции (м3/мик)

QK=	l« 3 (Q i+ Q 2+	+ Q n ),
где	1,3 — запас мощности		на случай выхода из строя компрес­
сора; Qi, Qz, ...,		Qn — максимальное потребление сжатого воз­
духа на каждом		стволе,	который обслуживаёт компрессорная
станция.			с т а н ц и и	к о м п р е с с о р а м и
К о м п л е к т о в а н и е

производится с таким расчетом, чтобы суммарная подача комп­ рессоров была равна расчетной мощности станции. При про­ ходке стволов компрессорные станции комплектуются поршне­

выми й двойного действия компрессорами.								к о м п ­
При проходке устья		применяют			п е р е д в и ж н ы е
р е с с о р н ы е	у с т а н о в к и		ЗИФ-ВКС-10			и ПК-10		подачей
5 м3/ч.	время	применяют			к о м л л е к т н о - т р а н с - .
В последнее
п о р т н ы е в р ё м е н н ы е к о м п р е с с о р н ы е							с т а н ц и и
ПКС-150/8 или п е р е д в и ж н ы е				к о м п р е с с о р н ы е				стант
ц и и ЦКВ-25/8	и ПКВ-50/8		конструкции			ДонгипрооргШахто-
строя. Станция	ПКВ-25/8 состоит				из пяти транспортабельных
блоков, в которых. размещены в				полной заводской			готовности

пять компрессоров ВКМ-25/8 с оборудованием для очистки воз­ духа, аппаратурой управления и контроля.

Подача компрессорной станции ПКВ-25/8 150 м3/мин, мас­ са 73 т. Применение станции ПКВ-25/8 дает значительный эко­ номический эффект и снижает трудовые затраты (на 2062 чел.- дня) по сравнению со стационарными компрессорными стан­ циями.

Компрессоры оборудуются концевыми охладителями, фильт­ ром для очистки воздуха, манометрами и расходомерами. Для охлаждения компрессоров к'станции подводят водопровод. При нормальном охлаждении температура сжатого воздуха равна 115—145 °С. Охлаждение сжатого воздуха между ступенями сжатия производится в промежуточных холодильниках. Конце­ вые холодильники понижают температуру сжатого воздуха от

150 до	45 °С	при перепаде температуры охлаждающей воды
10 °С.	Расход	воды для охлаждения поршневых компрессоров

3,5—4,5 л на 1 м3 сжатого воздуха. Охлаждение воды проис­ ходит в градирне. Горячая вода =36ч-42 °С) от • компрессо­ ров поступает в колодец, откуда насосом подается на градир­

ню, в которой вода	охлаждается	на 10—13 °С	(до t= 25ч-
-нЗО °С) и поступает	в бассейн. Из	бассейна вода	насосом по­

даётся в компрессоры. Вместо градирен применяют брызгальные бассейны глубиной 1,5—2 м. Над бассейном прокладыва­ ется трубопровод-коллектор с распылительными линиями на высоте 1,5 м от воды.

Воздухосборники предназначены для выравнивания давле­ ния сжатого воздуха и улавливания воды и масла. Выпускают­ ся. воздухосборники Р-5, Р-5,5, Р-8, Р-10, Р-16, р-20 (цифра ^обозначает вместимость воздухосборника в м3).

Общая вместимость воздухосборников (м3)

¥ = 1 2 ,4 y'Q ,

где Q — суммарная подача компрессоров, м3/ч.

Каждыйвоздухосборник оснащается предохранительным клапаном, манометром, краном для спуска конденсата и мас­ лоотделителя. Канализация сжатого воздуха от компрессор­ ной станции к. стволу и постволу до подвесного полка осуще­ ствляется по стальным водогазопроводным сварным трубам, диаметром 100 мм или стальным бесшовным горячекатаным тру­ бам диаметром 150—200 мм. На поверхности трубы соединяют­ ся электросваркой, в стволе — свободными фланцами. Между фланцами устанавливаются прокладки из паронита, асбеста и других материалов, устойчивых к воздействию тепла, влаги и масла. Прокладка из картона, резины и других горящих ма­ териалов запрещена.

В стволе ставы труб подвешиваю^ на канатах или к крепи ствола (рис. 6.9). Ставы труб на уровне подвесного полка за­ канчиваются воздухораспределителем. Воздухораспределитель состоит из патрубка с тремя отводами, к которым присоединя­ ются шланги диаметром 75 мм, длиной по 10—15 м. На концах шлангов закреплены вентили и патрубки с отводами для при­ соединения пневматических шлангов. Перед взрыванием. ВВ шланги поднимаются на полок, перед, буренйем опускаются в забой.

Применяются также воздухораспределители, выполненные в виде кольцевой трубы, которая монтируется на первом эта­ же полка или на призабойной опалубке. Это кольцо соединено со ставом труб сжатого воздуха одцим или двумя шлангами диаметррм 75 мм и имеет отводы с кранами для подсоединения пневматических шлангов.

Бурильные машины соединены с воздухораспределителями пневматическими прорезиненными рукавами длиной 8— 10 м с внутренним диаметром 10 и 25 мм. Для погрузочных машин

Рис. 6.9., Подвеска труб сжатого воздуха к крепи ствола:

1— анкеры; 2 — подвески; 3 — упор; 4 —

хомуты

пневматические шланги имеют диаметр 52 и 75 мм. Давление в сети сжатого воздуха в забое должно быть не менее 0,55— 0,6 МПа, что контролируется манометрами.

7. ПОДЪЕМ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СТВОЛОВ

7Д. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Проходческий подъем предназначен для спуска и подъема людей, материалов, оборудования и выдачи породы.

К оборудованию проходческого подъема (рис. 7.1) относят­ ся: подъемная машина 1 с канатом 2, копер 3 с подшкивной

Рис. 7.1. Схема оснащения подъема

площадкой 4 и разгрузочным устройством ' 5, направляющие канаты 6, направляющая рамка 7, прицепное* устройство 8, бадья. 9 и раструб 10 в подвесном полке И.

Режим работы проходческого подъема находится в более тяжелых условиях, чем на эксплуатационных горнорудных предприятиях.

Специфическими особенностями проходческого подъема яв­ ляются:

переменная глубина подъема. По мере углубления ствола производится уточнение рабочей длины подъемного каната; сложный режим работы подъемной машины. В течение одного подъема режим работы одноконцевого подъема изменяется 10—13 раз, а двухконцевого подъема до 30 раз;

в качестве подъемного сосуда применяется бадья, которая перемещается в стволе по направляющим канатам. В забойной части ствола бадья перемещается без направляющих канатов.

Главными вопросами оснащения подъема являются выбор типа Копра, подъемной машины и вместимости бадьи. Подъем­ ная машина и копер должны соответствовать специфическим условиям проходки ствола, обеспечивать заданную .скорость

проходки ствола и горизонтальных выработок при втором пе­

риоде	строительства,	иметь	минимальные		затраты	средств,
т;руда	и времени на	монтаНс	и	минимальную стоимость экс­
плуатации.		стволов		применяют	временные	и посто­
При строительстве

янные копры и подъемные машины. Временные копры и подъ­ емные машины после окончания проходческих работ демонти­ руют. Постоянные копры и подъемные машины после проходки ствола остаются для эксплуатации шахты.

В зависимости от типа копра и подъемной машины в про­ изводственной практике применяют четыре схемы оснащения подъема (рис. 7.2).

С х е м а I — подъем комплектуется временным проходче­ ским копром- и временной подъемной, машиной. Эта схема в прошлом имела широкое применение. Из 112 стволов, постро­ енных в Донбассе до 1970 г., 109 стволов строили по этой схеме.

Достоинством данной схемы является то, что проходческие копры и подъемные машины спроектированы с учетом особен­ ности проходки ствола. Это оборудование находится на балан­ се шахтостроительной организации и поставляется на площад­ ку в необходимые сроки. Недостатки схемы — дополнительные затраты средств и времени на монтаж и демонтаж временного оборудования; значительное время переходного периода от проходки ствола к проведению горизонтальных выработок.

Рис. 7.2. Классификация схем оснащения проходческого подъема