2) Проведення і кріплення гірничих виробок

Проведення виробки, проходження виробки, проходка виробки — комплекс робіт, руйнування та видобування гірських порід у межах контура поперечного перерізу підготовчої виробки, встановленого відповідним паспортом.

Виконується в процесі утворення розкривної або підготовчої виробки. Точної класифікації способів П.в. не існує. Розрізняють П.в. при підземних та наземних гірничих роботах. У вітчизняній практиці виділяють такі основні способи П.в.: звичайні та спеціальні, в однорідних та неоднорідних породах, з однорідним і змішаним вибоєм, з вузьким і широким вибоєм, одним або двома зустрічними вибоями або декількома зустрічними та наздоганяючими вибоями, відразу на повну площу перерізу або з проходженням випереджаючої виробки меншої площі перерізу, окремим вибоєм або декількома вибоями, що рухаються паралельно, з сусідньої виробки (з недозарядом свердловин)

Проходку п і д з е м н и х гірничих виробок здійснюють бурінням, вибуховими роботами, проведенням виробок вузьким або широким ходом, з підриванням підошви або покрівлі, зустрічними виробками та ін. способами. Проходку стволів здійснюють звичайними (механічними, вибуховими) та спеціальними способами (із заморожуванням, цементацією, з опускним кріпленням та інші). В залежності від послідовності виконання операцій власне проходки та кріплення ствола розрізняють послідовні, паралельні та поєднані (комбіновані) схеми проходки. Світовий рекорд швидкості проходки ствола належить тресту «Донецькшахтопроходка», — 402,3 м готового ствола за місяць, встановлений при проходці у 1969 році вертикального ствола на шахті «17/17 біс».

При н а з е м н і й проходці гірничих виробок (наприклад, траншей) виділяють два способи: — проходка виробки (траншеї) відразу на всю глибину; — пошарова проходка траншеї. За конструкцією вибою розрізняють проходку траншеї торцевим (лобовим) або бічним вибоєм. За наявністю або відсутністю транспортних засобів розрізняють без транспортні, транспортні та комбіновані способи проходки.

Проходку с в е р д л о в и н здійснюють бурінням. При цьому основний спосіб руйнування гірської породи — механічний. Інколи застосовують гідравлічний, хімічний та ін. На початку XXI ст. успішно випробувано кавітаційно-пульсаційне промивання вибою (запропоноване Р. С. Яремійчуком у 1996 р.), що дозволяє радикально (до 3-х разів) збільшити швидкість поглиблення свердловини.

Кріплення гірничих виробок забезпечує їх провітрювання, безперебійну роботу підземного транспорту, необхідні для безпеки гірничих робіт. Правила техніки безпеки дозволяють не закріплювати виробки, пройдені в особливо міцних породах. Конструкція та спосіб кріплення залежать від виду та призначення виробки, розмірів і форми її поперечного перерізу, величини й характеру гірничого тиску, терміну служби кріплення тощо. Залежно від призначення, терміну служби, властивостей бічних порід використовують такі кріпильні матеріали, як дерево, метал, бетон, залізобетон, штучне й натуральне каміння. При проходженні гірничорозвідувальних виробок з коротким терміном експлуатації традиційно використовують дерев'яне кріплення; поперечний переріз таких виробок має трапецієподібну або прямокутну форму. При проходці експлуатаційних і гірничорозвідувальних виробок з тривалим терміном служби використовується кам'яне, бетонне, залізобетонне кріплення.

Існує кріплення жорстке й податливе.

Жорстке під дією гірського тиску зберігає свою форму та розміри, тому його застосовують у стійких гірських породах.

Податливе ж під дією великого гірського тиску змінює свою форму й розміри, зберігає стійкість. Його застосовують у малостійких породах. Податливість забезпечується шарнірним сполученням елементів кріплення, введенням у кріплення еластичних прокладок тощо.

За часом використання кріплення поділяється на тимчасове та постійне.

Тимчасове підтримує виробку до встановлення постійного кріплення.

Постійне будується слідом за тимчасовим на деякій відстані від нього.

Тимчасове кріплення використовується для прискорення прохідницьких робіт, а зведення постійного вимагає багато часу. Тимчасове кріплення завжди застосовується в нестійких слабких породах і в тих випадках, коли постійним кріпленням має бути бетонне або кам'яне. Вимоги до тимчасового кріплення: багаторазовість використання, легкість встановлення, портативність.

Канави традиційно не закріплюються, а після складання геологічної документації і випробування засипаються. При проведенні канав у нестійких породах закріплюються або вирівюбються борти до кута стійкого укосу. Стінки канав закріплюються при проходці пісків, гальки, суглинків, завалів кам'яних порід (міцних, але з великими тріщинами), а також у випадках, коли канави зберігаються протягом тривалого строку (запобігають вивітрюванню).

Залежно від стійкості породи та глибини канави використовуються кріплення трьох видів:

розпірне – якщо породи стійкі, але розбиті системою паралельних вертикальних тріщин;

в розгін – якщо породи малостійкі; вздовж стінок канав укладаються горбилі або дошки (рідко) попарно на однаковій висоті, на відстані 0,5-1 м один від одного, їх розклинюють розпірками через кожні 1-1,5 м по довжині канави; обаполи або дошки можна вкладати горизонтально або вертикально;

суцільне закріплення – якщо породи нестійкі, а термін використання канави тривалий.

Кріплення розвідувальних канав: 1 – розпірки; 2 – стояки; 3 — затяжки

Дерев'яне кріплення.

Горизонтальні виробки закріплюються:

· неповними дверними окладами, які застосовується при значному тиску з боку покрівлі виробки і складається з перекладини (верхняка) та двох стояків (ніжок);

· повними дверними окладами, які застосовуються при випиранні ґрунту виробки і складається з перекладини (верхняка) та двох стояків (ніжок) і лежня;

· стояками з підлапками, які застосовуються при невеликому тиску зверху і встановлюються між ґрунтом і покрівлею виробки з одного або двох боків.

а)б)

Неповні дверні оклади: а – врозгін; б – суцільним кріпленням

1 – переклад (верхняк); 2 – стояк; 3 – затяжка

Штангове кріплення. Суть його полягає в тому, що породи покрівлі (а інколи стінок і ґрунту) закріплюються за допомогою металевих болтів, у такому разі порода покрівлі, стягнута болтами, працює як породна балка. Застосовують штанги металеві, залізобетонні і дерев'яні. За характером роботи металеві штанги поділяються на клинові та розпірні.

Пневмобетонування нанесення на тверду поверхню за допомогою стисненого повітря цементного розчину або бетону з тонкозернистим заповнювачем. Для цього використовуються спеціальні машини, які називаються торкрет-гарматами: в них засипають портландцемент із піском або суху бетонну суміш, що перемішується і з нижньої частини машини видувається крізь сопло стисненим повітрям.

2.1) Форми поперечного перетину виробок Форма поперечного перетину горизонтальних виробок встановлюється відповідно до фізико-механічних властивостей порід та стану порід, якими вони проводяться, величини та напрямку гірничого тиску, терміну служби та прийнятої конструкції кріплення.

Якщо виробку не кріплять, їй надається склепінна форма поперечного перетину, яка наближається до форми склепіння природної рівноваги.

Прямокутна форма найчастіше використовується при відсутності бокового тиску порід й у тих випадках, коли виробки кріпляться дерев'яним, штанговим або змішаним кріпленням (бетонні стінки і перекриття з металевих балок).

Трапецієподібна форма сприймає як вертикальний, так і боковий тиск. При цій формі виробки звичайно кріплять деревом, металом, збірним залізобетоном. Поширено при проведенні нарізних виробок.

Склепінну форму застосовують при кам'яному або бетонному кріпленні. При цьому склепіння буває трьох центрове (коробкове) і півциркульне з прямолінійними або криволінійними стінками.

Аркове кріплення використовується за наявності вертикального і бокового тиску гірських порід. Звичайно виробки кріпляться металевими арками різних конструкцій.

Розміри поперечного перетину виробки у світлі залежить головним чином від її призначення та зумовлюється габаритами рухомого складу або конвеєра, кількістью рейкових шляхів, зазорами між кріпленням та найбільш виступаючою частиною рухомого составу або конвеєра, способом переміщення людей та кількістю повітря, яке проходить виробкою. При проектуванні поперечного перетину виробки у світлі необхідно також враховувати запаси на можливі усадки порід, що залежить від типу виробки, умов її підтримання і потужності пласта.