Расположение шпуров и скважин при проходке восстающих выработок

Термином восстающийв практике горнорудного дела, а также в горнотехнической литературе принято называть вертикальную или наклонную подземную горную выработку, пройденную снизу вверх по рудному телу или по вмещающим породам.

В зависимости от назначения, крепости и устойчивости пересекаемых пород восстающие имеют круглое или прямоугольное сечение и одно, два или три отделения: ходовое, породное, материальное.

Наиболее перспективными способами проходки восстающих являются те, которые исключают пребывание рабочих в забое выработки, значительно повышают производительность труда и снижают стоимость проходки.

В настоящее время в зависимости от технической оснащенности горных предприятий с учетом горно-геологических условий применяют следующие четыре способа проходки восстающих выработок:

с отбойкой породы шпуровыми зарядами,

с отбойкой породы скважинными зарядами;

комбинированный метод;

проходка восстающих бурением на все сечение.

Выбор способа проходки восстающих на горных предприятиях зависит не только от объективных факторов — параметров восстающего, его назначения, крепости породы, экономической целесообразности, но и от субъективных — наличия необходимого оборудования, квалифицированных работников и т. д.

Способ проходки восстающих с отбойкой породы шпуровыми зарядами является наиболее распространенным в горнодобывающих отраслях и благодаря его универсальности будет еще длительное время применяться на горных предприятиях, в условиях проходки восстающих небольшой высоты в устойчивых породах, по условиям эксплуатации которых необходимо наличие крепи, а также где скорость проходки восстающих выработок по условиям производства не влияет на условия работы предприятия.

Этот способ заключается в бурении с полков телескопными перфораторами комплекта шпуров длиной 1,5—2 м, заряжании и взрывании зарядов ВВ и последующем креплении стенок выработки. Восстающие с одним отделением проходят площадью сечения 1,5—4 м2, с двумя, тремя отделениями — 2,7—6,5 м2. Крепление восстающего является наиболее трудоемким и малоподдающимся механизации процессом, занимающим до 50 % всех трудовых затрат, а установка и демонтаж полков — 25—30 % времени.

Количество шпуров в зависимости от сечения выработки и крепости породы принимается в пределах 3—5 шпуров на 1 м2. Заряды отбойных шпуров работают в стесненных условиях, поэтому независимо от схемы расположения врубовых шпуров расстояние между ними и врубовыми шпурами принимают наименьшим (от 0,2 до 0,6 м). Схемы расположения шпуров с различными типами врубов, широко применяемых на горных предприятиях при проходке восстающих, показаны на рисунке 29.

Рисунок 29. Схема расположения шпуров при проходке восстающих выработок

а – конусная; б – клиновая; в – спиральная; г – боковая; д – призматическая; ж – ярусная
Способ проходки восстающих с отбойкой породы шпуровыми зарядами обладает следующими недостатками: низкая производительность; присутствие рабочего в забое; наличие тяжелого физического труда; сложность проветривания; высокая себестоимость.

Разработка оборудования для механизированной доставки людей, машин и материалов в призабойное пространство с помощью подвесных клетей, проходческих щитов и особенно механизированных комплексов типа КПВ, КПН и др. обеспечили вывод этого способа проходки на новый технический уровень.

Механизация спуска и подъема людей, оборудования и инструментов, снабжения сжатым воздухом и водой, ускоренное проветривание забоя после взрыва, повышение безопасности работ позволили повысить в 5—6 раз скорость проведения восстающих выработок по сравнению с обычным способом проходки

Способ проходки восстающих с отбойкой породы скважинными зарядами является универсальным, простым в применении: исключает пребывание человека в забое, улучшает санитарно-гигиенические условия и безопасность работ, повышает темпы проходки и производительность труда.

Способ проходки восстающих с отбойкой породы скважинными зарядами начал применяться на рудниках бывшего СССР в конце 40-х годов. Советские инженеры и ученые являлись пионерами разработки этого способа образования восстающих. Данный способ в связи с развитием буровой техники получает все более широкое распространение и является наиболее эффективным при высоте восстающего до 30 м. Невозможность его использования на большую высоту объясняется отсутствием надежных буровых машин, обеспечивающих буренье точно ориентированных скважин. Важным достоинством способа является возможность применения для образования восстающего того же оборудования, что и для бурения взрывных скважин при отбойке руд.

Применяются два способа проходки восстающих взрыванием скважинных зарядов:
1.С секционной отбойкой скважин; с отбойкой на компенсационную скважину; с отбойкой без компенсационной скважины.

2.С отбойкой на высоту восстающего; безврубовая схема; врубовая схема.

До настоящего времени не обоснованы параметры БВР, обеспечивающие надежную проходку при отбойке на высоту восстающего, так как при этом часто происходят запрессовка отбитой породы, прострел скважин и значительное законтурное разрушение массива.
Способ проходки восстающего с секционной отбойкой скважин осуществляется следующим образом: Между двумя горизонтальными выработками проводят бурение комплекта скважин сверху вниз или снизу вверх. Заряжание нижней части скважин производят с верхнего горизонта секциями, высота которых в зависимости от различных условий изменяется от 2 до 20 м. В крепких породах при диаметре скважин до 105 мм рациональная высота секции составляет 2—3 м, при увеличении диаметра скважин и уменьшении крепости породы эффективная высота секции достигает 10 и даже 20—26 м. Взрывание секций производят на забой восстающего или для компенсации используют одну или несколько незаряженных скважин. Схемы расположения скважин при проходке восстающих выработок показаны на рисунке 30.

Рисунок 30. Схема расположения скважин при проходе восстающих выработок

а – простой конверт; б – сложный конверт; в – со щелевым врубом; г – с компенсационной скважиной; д – с компенсационным кольцом скважин; е – с ярусным врубом.

Недостатки секционной отбойки, скважинами: многократное повторение операций заряжания, взрывания, проветривания; пережимы и деформация скважин; запрессовка при взрыве породы в контуре выработки; сильные разрушения устья восстающего; обязательное наличие верхнего горизонта.

Комбинированный способ проходки восстающих выработок представляет собой сочетание изложенных выше методов. Это применение опережающих скважин при шпуровой отбойке породы, позволяющее резко увеличить глубину заходки, сократить удельный расход ВВ.

Широко применяется проходка отрезных восстающих комбинированным способом — первоначально мелкошпуровым взрыванием породы с последующей бессекционной скважинной отбойкой (последние 10—15 м восстающего).

Примером сочетания методов является способ проходки восстающего большого диаметра (стволов) с первоначальной проходкой комплексом КПВ восстающего сечением 1,8—2 м2, с последующим разбуриванием и взрыванием скважин из специально пройденных буровых камер на полное сечение восстающей выработки (60—80 м2) при высоте отбиваемой секции 10—40 м.