Технология проходки вертикальных шахтных стволов.

Технологическая схема проходки ствола и соответствующий ей комплекс проходческого оборудования зависят от диаметра, глубины ствола и требуемой скорости проходки. Сооружение неглубокого ствола в обычных инженерно-геологических условиях осуществляется с применением копра или без него по последовательной или совмещенной схеме, а также обычным способом.

Проходку ствола обычным способом ведут при помощи проходческого подвесного полка (рис. 3.1), который одновременно служит постоянной защитой для работающих в забое. На полке обычно устанавливают редукторную лебедку для монтажа обделки, вентилятор, выдвижную телескопическую лестницу для спуска людей в забой, электросборочный шкаф, насосы для откачивания воды из забоя.

К низу полка может быть прикреплен кольцевой монорельс и специальное приспособление с поворотными балками и электрическими талями для грейферного погрузчика и захвата тюбингов при монтаже обделки.

С подвесного полка ведут контрольное нагнетание и работы по армированию ствола, выполняемые одновременно с основными работами. При буровзрывных работах подвесной полок, находящийся на расстоянии нескольких метров от забоя, предохраняет от повреждения оставляемые на нем оборудование и рабочий инструмент.

В полке имеются отверстия с раструбами для пропуска бадьи и для вентилятора, люк для лестничного спуска, отверстия для пропуска троса редукторной лебедки и каната грейферного погрузчика (при подвеске его на длинном канате).

Полок подвешивают на тросах, закрепленных на барабане 5-тонной лебедки, установленной в верхней части копра.

Диаметр полка меньше внутреннего диаметра обделки. Это дает возможность периодически свободно опускать его на расстояние, соответствующее шагу установки расстрелов постоянной армировки (З м). В каждом новом положении полок раскрепляют на обделку при помощи выдвижных упоров.

Периодически опускаемый полок при отсутствии под ним грейферного погрузчика и другого подвесного оборудования постоянно находится на расстоянии 4-7 м от забоя. Если под полком имеется подвесное оборудование, то при ведении взрывных работ в забое полок поднимают на большее расстояние. При наличии грейферного погрузчика полок располагают на расстоянии 12-15 м от забоя.

Рис. 3.1. Подвесной механизированный полок для проходки ствола:
1 — тюбинговая обделка ствола; 2 — подвесной полок; 3 — упор; 4 — раструб для прохода бадьи; 5-рельсовые направляющие; 6 — прицепное устройство; 7-центральный узел; 8 — балка поворотная; 9 — таль электрическая; 10 — грейферное пневмопогрузочное устройство; 11 — бадья; 12 —— захват тюбинга нижнего (монтируемого) кольца; 13 — крюк для захвата бадьи; 14 — тельфер для установки тюбингов.

Для устройства бадьевого отделения, крепления труб водоотлива, спуска материалов устанавливают элементы временного армирования ствола. При проведении гидроизоляционных работ, установке резервных насосов и других вспомогательных работах устраивают временные рабочие полки: на расстрелы постоянной армировки укладывают деревянные прогоны, по которым делают настил из досок.

В устье ствола и на верхней приемной площадке бадьевое отделение перекрывают металлическими или деревянными створками - лядами, автоматически открывающимися для пропуска бадьи.

Бадья перемещается по направляющим — проводникам постоянного армирования (клетьевым) или временным направляющим из рельсов или стального троса.

По условиям техники безопасности при проходке стволов применяют только опрокидные бадьи (с глухим дном). Для опрокидывания бадьи используют короткий канат, один конец которого прикреплен к копру, а второй оканчивается специальным крюком. Прицепив крюк к кольцу, находящемуся под дном бадьи, ослабляют подъемный канат, при этом корпус бадьи переворачивается, и грунт высыпается по лотку в бункер.

Проходку стволов ведут с водоотливом. При небольшом притоке воду из забоя удаляют бадьями, перекачивая ее в бадью из углубления в забое (водосборника) небольшим забойным пневматическим турбонасосом.

При больших притоках воду откачивают из забоя по трубам с помощью насосов центробежного типа, установленных на подвесном полке. При расстоянии до забоя, не превышающем 6-7 м, гибкий всасывающий шланг от насоса опускают в водосборник, куда стекает вода. При большем расстоянии до забоя насосы откачивают воду из промежуточного бака, куда он закачивается забойными насосами. Размеры водосборника для водоотлива 1 — 1,2м в плане, глубина 0,8-1,5 м.

Разработку забоя при проходке обычным способом ведут по-разному в зависимости от крепости и устойчивости грунтов. Пески и глинистые грунты разрабатывают отбойными молотками и другим ручным механизированным инструментом. Для разработки скальных грунтов и особо твердых глин применяют буровзрывной способ.

В достаточно устойчивых нескальных грунтах забой разрабатывают одновременными заходками на высоту одного кольца обделки. Забой доводят сразу до внешнего контура обделки с возможно меньшим перебором грунта.

Неустойчивые грунты разрабатывают уступами в две захватки (каждая на половину высоты кольца). Выемку грунта начинают от центра ствола и заканчивают у внутренней поверхности кольца, оставляя берму шириной 40-50 см. Дальнейшую разработку грунта ведут по мере установки тюбингов. При возможных вывалах грунта устанавливают временное крепление из досок, концы которых заводят за ранее собранное кольцо обделки.

Разработку грунта буровзрывным способом ведут, как правило, заходками, соответствующими высоте одного кольца обделки. При составлении паспорта буровзрывных работ учитывают не только крепость грунтов и их трещиноватость, но и близость расположения жилых зданий на территориях, примыкающих к шахтной площадке.

В зависимости от крепости грунтов забой обуривают перфораторами, пневмо - или электросверлами. Буры применяют длиной от 1,3 до 1,5 м. Пробуренные шпуры забивают деревянными колышками для предохранения от засорения и быстрого обнаружения при заряжании.

Так же может быть применена применена бурильная установка БУКС-1М. Технические показатели этой установки приведены в таблице 3.1 .

Технические показатели	БУКС-1у5
Диаметр ствола вчерне	4...9
Число бурильных машин	2…5
Глубина бурения шпуров, м	4.4
Усилие подачи, кН	8.8
Расход сжатого воздуха, м3/с	0.75
Наибольший наклон бурильных машин, град
Расстояние между шпурами, м	0.6...0.8
Габариты, мм высота диаметр описанной окружности	10.3
Масса, т	10.8

Таблица 3.1

Шпуры располагают по трем или четырем концентрическим окружностям. При расположении шпуров по трем окружностям по первой окружности диаметром 2 м располагают 4-6 врубовых шпуров, по второй диаметром 4м— 10-12 отбойных шпуров и по третьей диаметром 5,5 м-16-17 контурных. Врубовые шпуры бурят с наклоном 60-75° к центру ствола, отбойные — с меньшим наклоном в ту же сторону или вертикально, а контурные-с наклоном во внешнюю сторону. При расположении шпуров по четырем окружностям число их доводят до 50.

По окончании бурения бадью, насосы, осветительное и другое оборудование, а также рабочий инструмент поднимают на полок. По сигналу взрывника все рабочие поднимаются на поверхность. Взрывники заряжают шпуры и проверяют электрические цепи, после чего поднимаются на поверхность. Взрывание шпуров производят в один прием с применением электродетонаторов не менее чем четырех ступеней замедления. Первыми одновременно взрывают врубовые шпуры, создавая вторую обнаженную плоскость, через 2 с одновременно или последовательно — отбойные шпуры и в последнюю очередь по частям — контурные.

После взрывания проветривают забой, опускают необходимое оборудование и рабочий инструмент, откачивают воду из забоя и начинают новый цикл работ. Взорванный грунт убирают при помощи пневматических погрузчиков грейферного типа с ручным водилом. Уборку грунта совмещают по времени с его разработкой, монтажом обделки ствола, а при проходке взрывным способом -с бурением шпуров на новую заходку.

Наиболее прогрессивной является совмещенная схема с возведением тюбинговой железобетонной или чугунной обделки или монолитной бетонной ввиду отсутствия в этом случае временной крепи. Разработку мягких грунтов (коэффициент крепости до 1,5) при проходке шахтных стволов производят отбойными молотками.

Разработку грунта ведут по одной из следующих схем.

Первая схема. Забой разрабатывают в три фазы. Углубляют на 0,5–0,6 м центральную часть забоя и разрабатывают грунт по всей площади ствола с оставлением бермы шириной 0,4–0,5 м у внутренних граней металлической крепи. Затем на такую же глубину разрабатывают второй уступ до полной заходки в 1 м. Берму и грунт под крепью ранее установленного кольца разрабатывают одновременно с установкой крепи нового кольца.

Вторая схема. Забой разрабатывают в две фазы – уступами по 0,5 м без оставления бермы. Под тюбингами ранее установленного кольца крепи производят выемку грунта в определенной последовательности. Тюбинги навешивают сразу же по мере выемки грунта. После замыкания кольца крепи разрабатывают остальную площадь забоя. Перебор грунта за внешней стороной крепи ствола не допускается.

При наличии притока воды сооружают водосборник (зумпф) размером от 1,0×1,0 до 1,5×1,5 м и глубиной не менее 1 м. Зумпф располагают несколько в стороне от бадьевого отделения.

Разработку твердых грунтов (коэффициент крепости более 1,5) производят с применением буровзрывных работ. При сооружении стволов шахт в крепких грунтах в качестве ВВ используют аммонит №1, скальный аммонал №3 и детонит М; в грунтах средней крепости – аммонит №6 ЖВ, динафталит, а при механизированном заряжании шпуров возможно применение гранулитов АС-4В и АС-8В.

В качестве средств взрывания целесообразно применять электродетонаторы короткозамедленного действия (ЭДКЗ) с интервалами замедления 15–125 мс. Расход взрывчатого вещества для вертикальных стволов шахт может быть определен по СНиП или по расчету, а затем уточнен опытными взрывами.

При проходке стволов круглого сечения в зависимости от их диаметра шпуры обычно располагают по трем – пяти концентрическим окружностям, описанным из центра ствола (рис. 3.2). На первой окружности с наименьшим диаметром располагают врубовые шпуры, на последней – оконтуривающие и на остальных – отбойные. Для увеличения коэффициента использования шпуров глубина врубовых шпуров должна быть на 15–20 см больше остальных.

Рис. 3.2 – Основные схемы расположения шпуров при проходке стволов: а – с каноническим врубом; б – с цилиндрическим врубом; в – с пирамидальным врубом; г – с клиновым врубом

Бурение шпуров производится после окончания погрузки грунта. Шпуры бурят ручными бурильными машинами типов ПР-30, ПР-30П, ПР-30РШ, ПР-25Л и др., а также с помощью специальных бурильных установок БУКС-1М, СМБУ-3М и др.

Работы, относящиеся к заряжанию шпуров, состоят из приготовления патронов-боевиков, спуска взрывчатых материалов и заряжания шпуров. Заготовленные патроны-боевики укладывают в сумки, обшитые внутри войлоком, доставляют их в забой в бадьях отдельно от прочих взрывчатых материалов.

Скорость движения бадьи не должна превышать 1 м/с. К заряжанию шпуров приступают после проверки взрывником соответствия комплекта шпуров (глубина, направление, число) паспорту буровзрывных работ. Монтаж электровзрывной сети производят взрывник и его помощник после подъема из ствола всех рабочих. Перед взрыванием зарядов насосы, грузчики грунта и другое оборудование должны быть подняты на безопасную высоту.

После взрыва и проветривания забоя в ствол спускается начальник смены и взрывник, которые проверяют качество взрыва, наличие возможных повреждений крепи и механизмов, опускают осветительную люстру и включают насос, затем опускаются проходчики, которые устраняют повреждения от взрыва и опускают в забой проходческое оборудование.