Способы проходки вертикальных и наклонных выработок

К вертикальным и наклонным нарезным выработкам относятся восстающие различного назначения (вентиляционные, ходовые, буровые, отрезные, закладочные) и рудоспуски (или породоспуски).

В зависимости от назначения восстающие проходят на одно, два или три отделения. Форма поперечного сечения восстающих может быть прямоугольной и круглой. Площадь их поперечного сечения составляет
2–8 м². В крепких породах в восстающих устанавливают распорную крепь, а в породах слабой и средней крепости – сплошную венцовую. Отрезные восстающие и рудоспуски, как правило, не крепят. Восстающие и рудоспуски располагают сбоку выработки, из которой их проходят. Рудоспуски проходят под углом не менее 60º. Их размер в поперечном сечении должен быть не менее четырехкратного размера наибольших пропускаемых по ним кусков руды или породы.

Существует несколько способов проходки восстающих.

Рис. 6.7. Схема проходки восстающего с двумя отделениями: 1 – рабочий полок; 2 – металлические крючья; 3 – шпуры для крючьев; 4 – подвесная канатная лестница; 5 – предохранительный полок; 6 – отбойный полок; 7 – отшивка; 8 – трубопроводы; 9 – ходовое отделение; 10 – рудоспускное отделение; 11 – распорная крепь

Буровзрывной способ с применением рабочих полков (рис. 6.7) из-за низкой эффективности в настоящее время применяют преимущественно при коротких (до 25–30 м) восстающих. Проходческий цикл при этом включает следующие операции: осмотр и оборку забоя, возведение крепи, сооружение рабочего и отбойного полков, бурение шпуров, разборку рабочего полка, взрывание шпуров
и проветривание забоя. Скорость проходки восстающих составляет 40–80 м /мес.

Недостатками данного способа проходки являются:

– опасные условия оборки забоя после взрывных работ;

– большая трудоемкость работ по возведению крепи, сооружению отбойных и рабочих полков, установке лестниц;

– вероятность повреждения крепи при взрывных работах и ее ремонта;

– значительные затраты времени на доставку материалов, инструмента и передвижение людей по восстающему;

– сложность проветривания выработки.

Перечисленные недостатки отсутствуют при проходке восстающих комплексами КПВ
и КПН. Такой способ применяется при проходке восстающих без крепления по устойчивым породам на полную высоту этажа.

Площадь поперечного сечения восстающих более 3 м², угол наклона 15–90°.

Рис. 6.8. Комплекс для проходки восстающих типа КПВ: 1 – блок питания; 2 – блок для отбора проб воздуха; 3 – блок управления комплексом с полка; 4 – предохранительный зонт; 5 – платформа; 6 – самоходный полок; 7 – монорельс; 8 – самоходный полок в камере; 9 – шланговая лебедка

Комплекс типа КПВ включает полок, представляющий собой самоходную платформу с кабиной, передвигающуюся по монорельсу при помощи механизма с цевочным зацеплением (рис. 6.8). Монорельс состоит из секций длиной по 1,5 м, которые крепят к висячему боку анкерной крепью. В каждой секции монорельса проложены три трубы, по двум из которых подают сжатый воздух и воду для перфоратора, а третья используется
в качестве переговорного устройства. Полок оборудован автоматическим ловителем, тормозом и другими предохранительными устройствами.

На высоту 4–6 м восстающий проходят обычным способом. Монтаж комплекса осуществляют в горизонтальной нише, длина и высота которой равны соответственно 4 и 3 м.

Поднявшись на полке в забой, проходчики обуривают его и заряжают шпуры. На время взрыва полок опускается и отводится в нишу. После взрывания шпуров дистанционно включается туманообразователь, вмонтированный в оголовок монорельса, для ускорения проветривания забоя
и подавления пыли.

Каждый цикл проходческих работ включает вывод полка из ниши
и подъем его к забою, осмотр забоя и оборку кровли, бурение шпуров под анкерную крепь и установку секции монорельса, раскрепление полка в рабочем положении в забое, обуривание забоя двумя перфораторами, уборку инструмента, подъем взрывника к забою, заряжание шпуров и монтаж взрывной сети, спуск полка и отвод его в нишу, взрывание шпуров и проветривание забоя.

Уборка горной массы, отбитой в восстающем, производится скреперными установками, погрузочной машиной и обычно совмещается с бурением.

Для проведения восстающих с углом наклона 35–47º на рудниках цветной металлургии применяется комплекс КПН-1М в виде самоходного полка с установленными на нем бурильными машинами на манипуляторах.

Рис. 6.9. Проходка восстающих с помощью подвесных клетей:
1 – скважина для каната; 2 – подъемная лебедка;
3 – подвесная клеть; 4 – погрузочная машина

Проходка восстающих с помощьюподвесныхклетей применяется
в крепких устойчивых породах (рис. 6.9). Для этого вдоль оси будущего восстающего сначала пробуривают скважину диаметром 100–150 мм, через которую пропускают канат, на который подвешивают клеть. Канат закрепляют на барабане тихоходной лебедки, установленной на верхнем горизонте. Бурение шпуров и их заряжание производят с крыши клети, которая служит рабочим полком. Перед взрывными работами клеть опускают, отцепляют канат, клеть убирают в камеру, а канат поднимают через скважину наверх. После взрывания шпуров и проветривания забоя канат с закрепленной на его конце стальной болванкой опускают к месту укрытия клети, подсоединяют ее к канату и начинают новый цикл проходческих работ [12].

Рис. 6.10. Схема расположения скважин и конструкция заряда при проходке восстающих секционным взрыванием глубоких скважин: 1 – пробка; 2 – заряд ВВ; 3 – забойка термин; 4 – электровзрывная сеть

Способ проходки восстающих секционным взрыванием глубокихскважинисключает необходимость пребывания людей в забое. Все работы по бурению, заряжанию и взрыванию скважин осуществляются из прилегающих к восстающему горизонтальных выработок (рис. 6.10). Для проходки восстающего этим способом на всю его длину из верхней выработки бурят несколько (5–7) скважин диаметром 100–110 мм. Расстояние между скважинами составляет 0,5–0,9 м. Восстающий формируют в результате последовательного взрывания зарядов ВВ, помещаемых в нижней части скважин на расстоянии 2–6 м. Нижнюю часть перед заряжанием скважин перекрывают деревянными составными коническими пробками, опускаемыми в скважину на шпагате или на проволоке. Заряды ВВ взрывают при помощи детонирующего шнура или электрическим способом. Этот способ применяется для проходки отрезных, вентиляционных
и рудоспускных восстающих, не требующих их крепления.

Способ проходки восстающихбурением обеспечивает безопасность работ при невысоких затратах как на проходку, так и на крепление выработок и позволяет почти полностью механизировать работы по проходке выработки (рис. 6.11). Наиболее широкое распространение для проходки восстающих бурением получили комбайны типа КВ, технические характеристики которых представлены ниже.

Комбайн………………………………... Диаметр буримой выработки, мм… .. Глубина (высота) бурения, м………… Угол наклона выработки к горизонту, град Диаметр передовой скважины, мм…. Установленная мощность термин, кВт…… Частота вращения бурового инструмента, с- Расход воздуха, м3/мин………………. Расход воды, м3/ч……………………... Масса, т…………………………………

1КВ До 93   75–105   0,08–0,43 1,8 59,5

2КВ До 100   60–120   0,98 2,4

Рис. 6.11. Схемы проходки восстающих бурением: 1 – буровой станок; 2 – шламоулавливающее устройство; 3 – рабочий инструмент; 4 – опорный фонарь

Комбайн спускают в шахту по частям и монтируют в камере длиной 3,5 м, шириной 2,5 м и высотой 4 м на двух швеллерах, уложенных на бетонную подушку. Камеры могут сооружаться как на нижнем, так и на верхнем горизонте.

При бурении снизу вверх (рис. 6.11, а) бурится передовая скважина диаметром 320 мм, после чего вместо долота устанавливают разбуриватель, расширяющий скважину снизу вверх на всю высоту восстающего. При установке комбайна на верхнем горизонте (рис. 6.11, б) сверху вниз бурится передовая скважина диаметром 270 мм. После выхода бурового инструмента на нижний горизонт к нему крепится разбуриватель, который расширяет скважину снизу вверх на всю высоту.

Процессом бурения управляют со специального пульта; все операции по наращиванию и демонтажу бурового става механизированы [11].