Тема 1. Горнопроходческие работы. 1. Общие сведения

• Название: 1. Общие сведения
• Дата: 27.09.2019
• Размер: 0.92 Mb.
• Имя файла: Тема 1. Горнопроходческие работы.docx
• Тип: Документы; #87854
• страница: 2 из 7

4. Горнопроходческие работы при строительстве вертикальных выработок. Организация и производство работ

В подготовительный период проходят устье стволов и технологический отход.

Устьем вертикального ствола называется его верхняя часть, выходящая на поверхность. В большинстве случаев устье сооружают в слабых, рыхлых, неустойчивых наносных породах, мощность которых колеблется в широких пределах. Поэтому глубину устья в каждом отдельном случае устанавливают проектом. Она равна 12-35 м.

Если коренные породы выходят на поверхность, то устьем ствола является его участок протяженностью до отметки, расположенной ниже почвы проема для вентиляционных, калориферных, кабельных, трубных и других каналов.

Для защиты ствола от поверхностных вод устье сооружают на 0,15-0,2 м выше отметки поверхности промышленной площадки.

Наносные отложения пород, пересекаемые устьем, чаще представлены глинами, суглинком, песками, гравийно-галечниковыми отложениями, мергелями, мелом, сильновыветренными и нарушенными коренными породами.

Такие породы при незначительном насыщении их водой создают большие нагрузки на постоянную и временную крепь. Поэтому следует учитывать эти условия при выборе технологии работ, сооружении технологического отхода и в расчете размеров временной и постоянной крепи. Кроме того, следует принимать во внимание, что крепь устья стволов испытывает вертикальные и горизонтальные нагрузки. Вертикальные нагрузки складываются из собственного веса крепи, веса оборудования и сооружений, опирающихся на крепь. Вертикальные нагрузки, как правило, преобладают над горизонтальными. После выбора рациональной конструкции устья по вертикальным нагрузкам оно проверяется на горизонтальное давление Устье заканчивается опорным венцом. Опорные венцы устья рассчитываются на срез.

Конструкцию устьев определяют исходя из назначения ствола, величин вертикальных и горизонтальных нагрузок; условий залегания и физико-механических свойств горных пород, наличия фильтрации грунтовых вод, материала крепи и способа ведения работ. Устье в зависимости от назначения ствола может служить фундаментом для проходческого или постоянного копра, опорой для подвески временной крепи и части проходческого оборудования при проходке технологического отхода.

Устье состоит из оголовка, средней части и опорного венца.

Оголовком называют его сопряжение с земной поверхностью.

В зависимости от условий применения устья разделяют на 4 группы.

1 группа. Ступенчатые устья. Применяются при наличии плотных грунтов и небольших вертикальных нагрузках, действующих на устье.

2 группа. Венцовые устья. Применяются при любых нагрузках на устье, при наличии каналов, в прочных горных породах, залегающих на глубине 6-15 м от земной поверхности.

3 группа. Ступенчато-венцовые устья. Применяются при сооружении устьев в слабых горных породах.

4 группа. Специальные устья. Применяются при проходке стволов способом замораживания.

Крепь устьев стволов чаще сооружают монолитной бетонной и железобетонной, реже из металлических и железобетонных тюбингов. При тюбингах утолщение крепи для восприятия вертикальных нагрузок выполняют из монолитного бетона. Конструкции крепи устьев стволов проектируют в зависимости от действующих нагрузок, размеров проемов каналов, а также диаметров стволов. Толщина крепи устья верхнего уступа 1-1,5 м, среднего - 0,6-0,9 м и нижнего - 0,4-0,7 м.

Проходка устьев и технологических отходов при благоприятных горно-геологических условиях осуществляется по двум схемам оснащения:

- с применением передвижного проходческого оборудования для проходки устья ствола и технологического отхода;

- с применением проходческого оборудования, используемого для проходки основной части ствола.

Проходку устьев стволов с применением передвижного проходческого оборудования могут выполнять по совмещенной или последовательной технологической схеме.

При последовательной технологической схеме выемку породы и возведение временной крепи производят звеньями при недостаточно устойчивых горных породах или на всю глубину - при устойчивых горных породах.

Постоянную крепь возводят снизу вверх после проходки каждого звена или устья - на всю глубину. Очередность работ следующая. Производят выемку грунта с помощью экскаватора Э-153 на глубину оголовка, затем возводят его из монолитного бетона или железобетона с заделкой на нижнем обрезе анкерных крючьев для подвески временной крепи. После этого устанавливают раму-шаблон, монтируют все проходческое оборудование. располагая его вокруг ствола. Производят выемку породы на всю глубину устья или звена с возведением временной крепи вслед за подвиганием забоя. Разделывают место под опорный венец и возводят на него постоянную монолитную бетонную или железобетонную крепь, постоянно демонтируя (если позволяют условия) временную крепь. Заменяют раму-шаблон на основную проходческую (нулевую) раму.

Достоинства схемы

Малый объем подготовительных работ.

Недостатки схемы

1. Большая трудоемкость работ.

2. Наличие временной крепи.

При совмещенной технологической схеме проходки устья выемку породы и возведение постоянной монолитной бетонной крепи производят заходками сверху вниз с использованием секционной или створчатой металлической опалубки. или с навеской железобетонных (чугунных) тюбингов. Высоту заходки выбирают исходя из устойчивости горных пород, высоты опалубки и организации работ.

Достоинства схемы

1. Небольшой объем подготовительных работ.

2. Меньшая трудоемкость и стоимость работ.

3. Отсутствие временной крепи.

4.Более высокая скорость прохолки.

Недостатки схемы

Большая продолжительность подготовительного периода.

Участок ствола, непосредственно прилегающий к земной поверхности (включая и устье ствола), предназначенный для монтажа стволопроходческих комплексов и начала их эффективной эксплуатации, называют технологическим отходом.

Глубина технологического отхода зависит от принятой технологической схемы проходки и составляет для совмещенной - 40-50 м, параллельной - до 60 м.

После окончания проходки устья и технологического отхода производят оснащение ствола промышленной площадки оборудованием, необходимым для дальнейшей проходки. На поверхности монтируют подъемную машину, проходческий копер с нулевой рамой и разгрузочным станком, лебедки для подвески проходческого оборудования, приствольный бетонорастворный узел или приемные бункера для бетонной смеси и другое оборудование.

В стволе монтируют или спускают в него собранный на поверхности подвесной проходческий полок, под нижним этажом которого расположены машины с механическим вождением грейфера для погрузки породы. Лебедки для подвески грейферов с ручным вождением устанавливают на нижнем ярусе полка. В забое из отдельно спускаемых секций или створок собирают призабойную опалубку для возведения постоянной монолитной бетонной крепи (при совмещенной технологической схеме).

По всей глубине устья и технологического отхода монтируют ставы труб для сжатого воздуха, вентиляции. водоотлива, спуска бетона, осветительную сеть, оборудование связи и сигнализацию.
5. Технологические схемы строительства стволов

Проходка стволов по последовательной схеме.

В зависимости от последовательности выполнения работ по выемке породы и возведению постоянной крепи во времени и пространстве выделяют следующие основные технологические схемы проходки стволов: последовательную, параллельную, параллельно-щитовую и совмещенную.

Проходка стволов по данным схемам может производиться разновременно и одновременно с армированием.

Последовательная схема..

При данной схеме строительства ствол по глубине разделяют на участки (звенья) высотой 10-15 м в слабых и средней устойчивости породах и 20-40 м - в крепких породах (Рис.5.1).

Звеном в данном случае называют участок ствола по вертикали, который по мере выемки пород крепится временной крепью. При возведении опорных венцов постоянной крепи величина звена равна расстоянию по вертикали между опорными венцами.

В зависимости от устойчивости и крепости пород каждый участок проходят на полную глубину с временной крепью или без нее. Проходку ведут обычно с погрузкой породы грузчиком КС-3. Породу поднимают в бадьях вместимостью 1-1,5 м³.

В пределах каждого участка работу выполняют в следующей последовательности. В соответствии с графиком цикличности заходками по 2-3 м с применением БВР проходят ствол на глубину звена с возведением временной крепи из металлических колец. После проходки участка на проектную величину, работы по выемке останавливают, разделывают углубление в породных стенках по периметру под опорный венец в непосредственной близости от забоя, устанавливают на частично неубранную и выровненную породу опалубку и укладывают за опалубку бетонную смесь. Затем опускают подвесной полок к забою, с которого заходками по 1,5-2 м снизу вверх на всю глубину звена возводят постоянную крепь. После окончания возведения постоянной крепи наращивают ставы всех трубопроводов, устанавливают подвесной полок на высоте 15-20 м от забоя и начинают проходку ствола на глубину нового участка.

В настоящее время последовательную схему применяют в основном при строительстве устьев стволов и технологических отходов, участков стволов в неустойчивых и водоносных породах с применением специальных способов, а также шурфов и стволов глубиной до 100 м.

Достоинства схемы.

Простая организация и малый объем работ по оснащению ствола.

Недостатки схемы.

Последовательное выполнение работ по выемки породы и возведению временной и постоянной крепи, наличие временной крепи, значительные затраты времени на выполнение вспомогательных работ, связанных с периодическими переходами от выемки породы к возведению крепи, низкие скорости строительства за счет применения малопроизводительных погрузочных машин и бадей малой вместимости.

До 1953 г данная схема широко применялась во всех угольных и рудных бассейнах СССР. При этом средняя скорость проходки составляла 25 м/мес, а максимальная скорость - 62 м/мес.

Проходка стволов по параллельной схеме.

Параллельная схема характеризуется одновременным производством работ по выемки породы и возведению постоянной крепи на двух смежных по высоте участках.

При параллельной схеме с временной крепью работы ведут на двух смежных участках, высота каждого из них 15-30 м в зависимости от устойчивости пород (Рис.5.2)

На нижнем призабойном участке заходками по 2-3 м производят выемку породы с разрушением ее БВР и возводят временную крепь из металлических колец и деревянной затяжки. На смежном верхнем участке возводят постоянную крепь снизу вверх. Работы на верхнем участке выполняются в следующей последовательности. Двух этажный проходческий полок устанавливают так, чтобы нижний этаж находился на уровне нижней границы верхнего участка, разделывают углубление в породных стенках по периметру под опорный венец; устраивают поддон и опалубку в пределах углубления; укладывают за опалубку бетон (если необходимо создать усиленный опорный венец, то перед укладкой бетона монтируют арматурный каркас); поднимают проходческий полок на высоту опорного венца и заходками по

1,5-2 м в направлении снизу вверх возводят постоянную крепь до ранее закрепленного участка.

Если позволяют горно-геологические условия перед возведением постоянной удаляют временную крепь.

Так как скорость возведения постоянной крепи выше скорости работ по выемки породы, число рабочих смен по креплению меньше, чем по выемке породы.

Средняя скорость проходки стволов по данной схеме в 2-2,5 раза выше, чем по последовательной схеме. Максимальная скорость 202,1 м /мес была достигнута в 1955 г на шахте №5/6 им. Калинина.

Схема применяется главным образом для проходки стволов большого диаметра и значительной глубины.

Достоинства схемы.

Совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи, появляется возможность повторного использования элементов временной крепи без выдачи ее на поверхность.

Недостатки схемы.

Сложная организация работ - необходима увязка основных и вспомогательных операций на двух участках ствола по глубине, повышение опасности работ при одновременности их выполнения на двух уровнях, наличие дополнительного перекрытия ствола натяжной рамой усложняет работу подъема.