Ответы на вопросы по Основам горного дела. Ответы по Основам горного дела. 1. Принципы организации горностроительных работ. Пос и ппр
 Скачать 47.95 Kb.
|
|
1. Принципы организации горно-строительных работ. ПОС и ППР. Рациональная организация горно-строительных работ при сооружении горнотехнического объекта устанавливается проектами организации строительства (ПОС) и проектами производства работ (ППР). В ПОС указывается сколько времени и как строить рассматриваемый горнотехнический объект, в ППР детализируются решения, принятые в ПОС: уточняются сроки строительства комплекса и его компонентов; разрабатываются современные технологии производства горностроительных и монтажных работ; приводятся мероприятия по обеспечению безопасности и безаварийности. ПОС разрабатывается генеральной проектной организацией, ППР составляется инженерными службами подрядной организации и утверждается ее главным инженером. Объем и состав документации ПОС устанавливаются нормативными документами. Для подземных комплексов обязательными материалами являются: ситуационный план района строительства; строительный генеральный план; Календарные планы - графики (в горизонтальных и наклонных линиях, отражающих последовательность и сроки выполнения работ или сетевые графики строительства (рис. 2.1); графики изготовления и поставки необходимого технологического оборудования и материалов. В состав ППР входят пояснительная записка и графические материалы: чертежи, схемы, технологические карты, исполнительные графики. Все виды горно-строительных работ носят циклический характер. Одной из главных задач инженерной службы предприятия является расчет горно-строительного цикла, обусловливающего оптимальную последовательность и совмещение технологических процессов горной выработки, безопасность и безаварийность выполняемых работ. Основные принципы цикличной организации горно-строительных работ сводятся к следующему. 1. Все технологические процессы должны быть увязаны между собой в единую технологическую цепочку, называемую циклом. Цикл должен предусматривать выполнение работ в запланированные сроки, высокое качество строительства, безопасность горнорабочих и горного надзора. 2. Цикл состоит из основных и вспомогательных технологических операций (процессов). Основными технологическими процессами при сооружении подземных горных выработок являются: - отбойка горной массы (отделение части полезного ископаемого или породы от массива внешними силами с дроблением для последующего перемещения); - проветривание выработки; - приведение забоя в безопасное состояние (оборка и установка временной крепи); - погрузка горной массы; - возведение горной крепи (обделки) или крепление. 2. Циклограмма проходки горной выработки. Циклограмма проходки тоннельной выработки является документом отражающим последовательность выполнения операций проходческого цикла, продолжительность этих операций, необходимое число рабочих. При составлении циклограммы использовались данные сооружения тоннелей в соответствующих условиях [6] и расчеты производительности проходческого оборудования. Работы ведутся непрерывно в 4 смены по 6 часов на протяжении 6 дней в неделю. Кроме основных работ предусмотренных при сооружении тоннеля существуют вспомогательные работы, обеспечивающие их производство, а также безопасность. Вентиляция выработки в период строительства. Объем проветривания определяется исходя из наибольшего количества людей, одновременно находящихся в подземной выработке, включая бригаду проходчиков; минимальной скорости движения воздуха; объема ядовитых газов, образующихся при взрывных работах; объема вредных газов, выделяемых двигателями внутреннего сгорания. 3. Конструкция вертикального ствола. Понятие «технологический отход». Устьем вертикального ствола называют его верхнюю часть, непосредственно примыкающую к земной поверхности. Конструкция устья определяется назначением ствола и формой его поперечного сечения; величиной вертикальной нагрузки; условиями залегания и физико-механическими свойствами пород, в которых сооружается устье; материалом крепи и другими факторами. На рис. 115 изображены распространенные конструкции устьев стволов при различных типах копров. Глубина устья зависит от размеров оголовка и проемов вентиляционных каналов, а также глубины расположения плотных пород, в которых закладывается опорный венец, и обычно равна 10...20 м. Толщина крепи (бетон, железобетон) в средней части равна 0,6...0,9 м. При строительстве стволов в наносных породах, где невозможно заложить опорный венец, устье проходят на глубину 10... 12 м такой конструкции, в которой вертикальную нагрузку воспринимает только оголовок. Конструкция с нижним опорным венцом применяется, когда коренные породы выходят на поверхность земли, а копер имеет самостоятельные фундаменты. На стволах с башенным копром устье имеет более сложную конструкцию. Устье сооружается обычно в более сложных горно-геологических условиях (чем остальная часть ствола). При выборе конструкции, материалов и размеров крепи необходимо учитывать то, что крепь испытывает значительные нагрузки. Обычно крепь устья рассматривается как полый цилиндрический фундамент, опирающийся через кольцевой венец на породу. Внешние усилия, действующие на крепь устья, слагаются из бокового горизонтального асимметричного давления грунтов внешних вертикальных сил, передаваемых стойками копра, влияния фундаментов колонн надшахтного здания или башенного копра, подъемных машин, а также других внешних нагрузок, в том числе массы крепи устья. С учетом этого крепь устья рекомендуется выполнять из монолитного бетона или железобетона. Технологический отход - примыкающая к устью верхняя часть ствола, в которой монтируется горнопроходческое оборудование (подвесной полок, погрузочные машины, ставы труб и пр.). Размер его зависит от проходческого оборудования, технологии проходки и колеблется в пределах 30...60 м. Сооружение устья и технологического отхода при благоприятных гидрогеологических условиях осуществляется обычным способом по двум схемам: с применением комплексов передвижного проходческого оборудования и с использованием проходческого оборудования, предназначенного для проходки основной части ствола. При этом в том и другом вариантах могут быть применены последовательная и совмещенная схемы проходки устья ствола. Последовательная технологическая схема проходки с временным креплением и последующим возведением постоянной крепи обычно применяется при недостаточно устойчивых породах на участке устья и технологического отхода, а совмещенная - с использованием металлической опалубки или железобетонных тюбингов при устойчивых породах. При проведении стволов в практике разведки месторождений крепь устья может быть и деревянной, но обработанной огнестойким покрытием. Работы по проходке устьев стволов в горнорудной промышленности начинают с укладки рамы-шаблона, служащей для подвески первого кольца временной крепи, образования контура сечения ствола и контроля за ним. В настоящее время при сооружении устьев стволов чаще применяют металлическую раму-шаблон, которая изготавливается из двутавровых балок, устанавливаемых на столбчатых бетонных фундаментах. На балки помещают кольцо из швеллеров, состоящих из 5-7 сегментов в зависимости от диаметра ствола. Кольцо, к которому на крючках подвешивают кольца временной крепи в стволе, к двутавровым балкам крепят с помощью металлических скоб. 4. Строительство вертикальных стволов по последовательному способу. При проходке ствол по всей глубине делят на звенья. Выемку породы и возведение постоянной крепи при последовательной схеме осуществляют в одном призабойном звене последовательно ( 5.1). По окончании выемки породы на принятую высоту звена сооружают опорный венец и далее снизу вверх отдельными заходками возводят постоянную крепь до слияния ее с крепью верхнего смежного звена. Возведение крепи осуществляют с подвесного полка. Высота звена зависит от устойчивости боковых пород и их угла падения. Средняя высота звена в практике строительства стволов при наличии устойчивых пород и пологом залегании составляет 30-40 м, в породах средней устойчивости и крутом залегании 15—20 м. В устойчивых породах проходку ствола по этой схеме можно вести без применения временной крепи. Достоинствами этой схемы являются простая организация работ, минимальная потребность в оснащении ствола проходческим оборудованием. К недостаткам относят низкую скорость проходки из-за периодической остановки работ по выемке породы и возведению крепи, значительные затраты времени на возведение, а затем на демонтаж временной крепи, потери времени на выполнение вспомогательных работ, связанных с откачкой воды, непрерывными переходами от выемки породы к возведению крепи и т.д. В связи с отмеченными недостатками последовательную схему в настоящее время применяют в основном при строительстве устьев стволов, технологических отходов, а также стволов в неустойчивых водоносных породах с применением специальных способов и стволов небольшой глубины (до 100 м) главным образом в городском подземном строительстве 5. Строительство вертикальных стволов по параллельному способу. При параллельной схеме строительства стволов выемку породы и возведение постоянной крепи осуществляют одновременно в двух смежных звеньях, т.е. крепь возводят с отставанием от забоя на одно звено. Параллельную схему применяют в двух вариантах: со сборно-разборной временной крепью из швеллерных колец ( 5.2) и со щитом-оболочкой ( 5.3). По первому варианту работы выполняют в следующей последовательности: на стыке двух звеньев монтируют натяжную раму, к которой крепят направляющие канаты. Раму перекрывают глухим настилом, он служит одновременно предохранительным полком, предохраняющим рабочих, которые заняты в забое. В нижнем призабойном звене осуществляют выемку породы и возведение временной крепи. В смежном звене снизу вверх возводят постоянную крепь. Демонтаж временной крепи и возведение постоянной выполняют с двухэтажного подвесного полка. Для обслуживания работ в верхнем и нижнем звеньях ствол оснащают двумя независимыми подъемами. Проходку ствола по этой схеме организуют так, чтобы к моменту окончания выемки породы в нижнем звене была закончена работа по возведению постоянной крепи в верхнем звене. Достоинством этой схемы является то, что работы по выемке породы и возведению постоянной крепи совмещаются, что обеспечивает увеличение средней скорости проходки на 20-25% по сравнению с этой скоростью при использовании последовательной схемы. Недостатки схемы — сложная организация работ одновременно на двух уровнях в стволе, что связано с возникновением дополнительной опасности при выполнении операций; частые перерывы в работе во время перемещения подвесного полка по стволу; наличие в стволе натяжной рамы с перекрытием и подвесного полка осложняет проходческий подъем и тахограмму подъема. Максимальная скорость проходки по параллельной схеме с временной крепью была достигнута на шахте им. М.И. Калинина № 5/6 и составляла 202,1 м/мес. В настоящее время объем строительства стволов по этой схеме незначителен и равен 5—8% общего объема. 6. Строительство вертикальных стволов совмещенным способом. Совмещенная схема строительства стволов предусматривает выполнение операций по выемке породы и возведению постоянной крепи последовательно или с частичным совмещением в призабойной части ствола на высоте одной заходки (3-5 м). Проходку ствола ведут без применения временной крепи. Работы в забое выполняют в следующем порядке: бурят и заряжают шпуры, поднимают полок и другое проходческое оборудование на безопасную высоту, взрывают, проветривают, приводят забой в безопасное состояние, опускают полок, убирают породу на высоту, равную высоте опалубки, оставшуюся породу разравнивают, опускают и центрируют опалубку, укладывают за нее бетонную смесь. После этого убирают оставшуюся породу в забое. В дальнейшем все операции повторяют в такой же последовательности. При проходке стволов по этой схеме с применением в качестве постоянной крепи тюбингов (см. 5.4, б) породу в забое убирают отдельными заходками на высоту тюбинга (1 —1,5 м) и поочередно сверху вниз монтируют тюбинговые кольца. Достоинством совмещенной схемы является то, что все работы проводят непосредственно в забое ствола, поэтому упрощается организация и повышается безопасность работ, обеспечивается высокая механизация основных процессов проходки и упрощается оснащение ствола. К недостаткам этой схемы относят увеличение числа «холодных швов» при возведении постоянной крепи отдельными заходками,, вследствие чего повышается водопроницаемость крепи. Кроме того, при этой схеме отсутствует полное совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи. Совмещенную схему начали применять в 60-е годы, и в настоящее время она получила широкое распространение. Свыше 95% всех стволов строят по этой схеме. Средняя скорость проходки по совмещенной схеме составляет 65— 75 м/мес. Максимальная скорость в отечественной практике строительства стволов была достигнута в 1985 г. на шахте им. 50-летия СССР ПО «Краснодонуголь» и составляла 221,3 м/мес, в зарубежной практике на шахте «Стартича» (Чехия) — 321 м/мес. Совмещенную схему с успехом применяют с набрызгбетонной постоянной крепью. При этом набрызгбетон наносят на стенки ствола отдельными заходками высотой 1 —1,5 м сверху вниз. Работы по уборке породы и возведению набрызгбетонной крепи осуществляют с частичным совмещением. 7. Специальные способы строительства стволов. Проходкой ствола называют процесс его строительства. В устойчивых породах ствол проходят обычным буровзрывным способом, а в неустойчивых и обводненных – с применением специальных способов. При проходке ствола буровзрывным способом в проходческий цикл входят следующие операции: - бурение шпуров; - взрывание; - проветривание (не более 30 минут); - погрузка и выдача породы на поверхность; - возведение временной и постоянной крепи; - армирование; - водоотлив. В настоящее время проходку стволов осуществляют с применением комплексной механизации всех основных операций проходческого цикла (бурение шпуров, погрузка породы и возведение крепи) с полной технологической увязкой с остальными (вспомогательными) операциями. Комплексы разработаны для стволов трех групп: - неглубоких – не более 300 м (комплексы КБ-1, ОСК); - средней глубины – 300-700 м (комплексы КС-2у, 2КС-2у); - глубоких и сверхглубоких – соответственно 700-1200 м и более К специальным способам проходки стволов относятся проходка с забивной и опускной крепями, под сжатым воздухом, с помощью водопонижения, тампонированием, с предварительным замораживанием пород. Сущность способа проходки с забивной крепью заключается в том, что проходке предшествует предварительное ограждение участка ствола временной крепью (сваями), под защитой которой производится выемка породы и возведение постоянной крепи. Опускная крепь, также как и забивная, является опережающей. Опускная крепь имеет форму цилиндра и сооружается из кирпича, бетона, железобетона и металлических тюбингов. После сооружения опускного цилиндра приступают к выемке породы. При этом крепь опускается под действием собственного веса. Если собственного веса опускной крепи окажется недостаточно, производят принудительное задавливание ее дополнительным грузом или гидравлическими домкратами. |