Лекции_ВСЕ. Геотехнология строительная

• Название: Геотехнология строительная
• Анкор: Лекции_ВСЕ.docx
• Дата: 18.10.2017
• Размер: 1.71 Mb.
• Имя файла: Лекции_ВСЕ.docx
• Тип: Лекция; #9531
• страница: 5 из 11

Общие положения

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.

В случае, когда коренные породы выходят на поверхность, 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 0,15-0,20 м выше отметки поверхности промышленной площадки. В устье стволов, по которым подается свежий воздух, устанавливают стальные противопожарные ляды на нулевой отметке или на расстоянии 0,5-1,0 м ниже проема калориферного канала.

Наносные отложения пород, пересекаемые устьем, чаще представлены глинами, суглинками, песками, гравийно-галечниковыми отложениями, мергелями, мелом, сильно выветренными 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 схемы оснащения, технологии работ, при сооружении технологического отхода и в расчете параметров временной и постоянной крепи. Для крепления устья в зависимости от назначения ствола, расчетных нагрузок и горно-геологических условий применяют бетон, монолитный железобетон, чугунные тюбинги или комбинированную крепь (чугунные тюбинги и монолитный бетон, железобетонные тюбинги и монолитный бетон).



Конструкция устья определяется назначением ствола и формой его поперечного сечения; величиной вертикальных нагрузок, передаваемых на устье сооружениями, опирающимися на него; мощностью, условиями залегания и физико-механическими свойствами горных пород, в которых сооружаются устья стволов; размерами проемов для каналов; материалом крепи; способом сооружения и организации проходческих работ ствола и устья и др. Опорный венец устья устанавливают в коренных породах. Выбор места размещения устья ствола производят во взаимной увязке с генеральным планом и расположением горных выработок. При расположении устьев стволов санитарно-защитные зоны следует предусматривать в соответствии с нормами проектирования горных предприятий. Участок ствола, непосредственно прилегающий к земной поверхности (включая 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 70 м, при комбайновом способе проходки – до 25 м.

К проходке технологического отхода приступают после выполнения первоочередных работ подготовительного периода, связанных с освоением территории, отведенной под строительную площадку, сооружения магистральных инженерных линий и коммуникаций, а также разработки проекта производства работ.

Схемы оснащения

Наиболее часто применяются три основные варианта оснащения стволов для сооружения устья и технологического отхода. Выбор варианта производят на базе технико-экономического анализа. Первый вариант предназначен для стволов, где проектом предусматривается монтаж металлических копров (постоянных или проходческих временных).

Для проходки устьев вертикальных стволов и технологических отходов

используют известные передвижные установки, разработанные различными специализированными шахтостроительными организациями (ПК-1, ПАШ-100, ПАШ-150, НПУ, ПУ-1 и др., обеспечивающих выполнение операций проходческого цикла. При этом забой оснащается обычным облегченным оборудованием. Чаще для погрузки породы в бадьи используют породопогрузочные машины грейферного типа с ручным управлением КС-3, ПМС и другие, водоотлив – насосами Н-1м. Проветривание ведется по нагнетательной схеме вентиляторами типа ВМ по прорезиненным трубам, подвешенным на канате.

Постоянная крепь возводится с применением призабойной опалубки, бетонная смесь опускается в ствол в специальной емкости или по металлическим трубопроводам. Для технологического отхода используется либо опалубка, предназначенная для оснащения всего ствола, либо облегченная опалубка высотой до 2 м. В подготовительном периоде, одновременно с работами по проходке технологического отхода производят оснащение поверхности для сооружения всего ствола. Для этого осуществляют монтаж оборудования, предусмотренного проектом оснащения на проходку всего ствола передвижными проходческими лебедками, вентиляторами, подъемными машинами (передвижными, временными стационарными или постоянными). Производят подготовку оборудования для приствольного бетонно-растворного узла, канатов, бадей и производят в стороне монтаж проходческого копра, который затем надвигают на выполненные фундаменты.

По окончанию работ по сооружению технологического отхода демонтируют и выдают на поверхность забойное облегченное оборудование. Затем монтируют или надвигают копер с нулевой рамой и разгрузочным станком. На поверхности монтируют призабойную опалубку, опускают ее в ствол, а затем монтируют подвесной проходческий полок, породопогрузочные машины грейферного типа с механическим вождением, спасательную лестницу, технологические трубопроводы, проходческое оборудование освещения, связи и сигнализации. Тип и количество монтируемого оборудования, расположение его на поверхности и в стволе, продолжительность и стоимость оснащения ствола зависят от диаметра и глубины ствола, технологической схемы проходки, горно- и гидрогеологических условий и других факторов, и в каждом конретном случае определяются проектом.

Второй вариант оснащения используют для условий, аналогичных первому варианту. При этом варианте, для окончания работ по сооружению технологического отхода, предусматривается использование комплекса блочнопередвижного проходческого оборудования, разработанного Донгипрооргшахтостроем. После окончания проходки форшахты на 8-10 м, сооружения фундаментов под ноги копра и приствольного бетонно-растворного узла, на поверхности монтируют оборудование, с помощью которого выполняются проходческие работы оставшегося участка технологического отхода, а затем, после демонтажа облегченного забойного комплекса и монтажа стволового проходческого агрегата, продолжаются работы по проходке основной части ствола. Для этого, в зависимости от диаметра ствола в свету и его глубины, проектом принимают следующее передвижное, проходческое оборудование:

копровые комплексы КПК-1, КПК-2, КПК-3 (соответственно для

глубины 800; 1200 и 1600 м);

подъемные машины МПП-6,3, МПП-9, МПП-17,5 со статическими натяжными канатами соответственно 61,8; 88,2 и 171,5 кН или временные стационарные машины ЦР-4×3/0,7; ЦР-5×3/0,6; ЦР-6×3/0,6;

проходческие передвижные лебедки ПЛПО-5; ПЛПЭ-5А; ПЛПЭ-10м;

ПЛПЭ-10АМ; ПЛП-18Б; ЛПЭРП-6,3; ЛПЭП-6,3; ЛПЭП-10; ЛПЭП-16,

ЛПЭП-45; ЛППР-6,3; ЛПП-10; ЛПП-16; ЛПП-45 – грузоподъемностью 50, 100, 160, 250, 450 кН;

компрессорные станции ПКС-150 производительностью 150 м³/мин;

котельная установка (из 2-6 блоков) ПКУ-1/9-2Т;

высоковольтная распределительная установка ПРУ-6А на 6кВ;

трансформаторная подстанция БЭС-630; БЭС-400 мощностью 630, 400 кВА;

вентиляторная установка УПВЦП-16Б производительностью 25 м³/с;

административно-бытовой комбинат КБП-125 на 125 человек и др.

Такое оснащение можно использовать для стволов центральных площадок, для одиночных стволов, но особенно эффективно оно – для фланговых стволов, так как позволяет интенсифицировать производственный процесс проходки ствола, а также вести горнопроходческие работы второго основного периода с высокими технологическими скоростями и малыми затратами времени и средств на переоборудование ствола. Такие проектные решения для стволов, расположенных на флангах, обусловлены еще и тем, что здесь проектируются постоянные копры легкой конструкции и небольших размеров, а постоянные подъемные машины – малой мощности (например, инспекторский подъем). Такая шахтная подъемная установка не может обеспечить высокие скорости работ и использование современных стволовых комплексов, а также осуществлять подъемно-транспортные операции при проведении горизонтальных и наклонных выработок. Поэтому для сооружения стволов и проведения горнопроходческих работ второго основного периода, необходима установка проходческих копров и подъемных машин в блочнопередвижном варианте, с последующей их заменой на постоянные перед сдачей шахты в эксплуатацию.

Третий вариант предназначен в основном для глубоких стволов центральных площадок, где используются постоянные башенные железобетонные, металлические или смешанные копры. Станковые копры проектируют с учетом нагрузок от подвесного проходческого оборудования. Копры, изготовленные без учета этих нагрузок, должны использоваться с дополнительными несущими конструкциями. Там, где предусматривают железобетонные башенные копры, используют их нижнюю часть до отметки 35-45 м. Подъемные машины применяют как в блочно-передвижном варианте, так и временные стационарные. На один ствол устанавливают, как правило, две одноконцевые машины и полный комплект передвижного проходческого оборудования. Возможен вариант проходки с постоянной подъемной машины, установленной на башенном копре, но до глубины 1000-1200 м он экономически нецелесообразен.

Сооружение оставшегося участка технологического отхода и переход к проходке основной части ствола ведется аналогично описанной последовательности по второму варианту работ. После окончания работ по технологическому отходу и замены забойного технологического оборудования на высокопроизводительный стволовой комплекс типа КС, приступают к проходке ствола, проведению выработок, сопрягающихся со стволами, а также армированию и переоборудованию ствола.

По данным зарубежного опыта в каждом конкретном случае работы подготовительного периода и сооружения технологического отхода максимально совмещаются, однако в зависимости от местных условий принимаются различные технические решения. В ФРГ фирма "Тиссен" при оснащении стволов широко использует временные здания и проходческое оборудование. Наибольший интерес представляют работы по сооружению стволов на рудниках богатейших золотоносных и урановых руд, залегающих на глубине 2000 м и более, в ЮАР, где создана высокоэффективная техника и технология сооружения вертикальных стволов. Например, на руднике "БеффельсФонтейн" кампания "Дженерал Майнинг", где достигались высокие скорости проходки, подготовительный период длился от 2,5 до 3,5 лет. В этот период совмещались работы по оснащению стволов, велись работы по предварительному тампонажу водоносных пород. С использованием различных кранов велась проходка форшахты до глубины 10-11 м. Затем оснащали стволы временными проходческими копрами и машинами.

Первый период проходки

на разных стволах продолжался от 4 до 12 месяцев с временного оборудования, при этом стволы углубляли до 900 м и более. С глубины 1200 м осуществили переход на постоянное оборудование.
Оснащение устьев для проходки обычным способом

Для проходки устьев и технологических отходов в обычных горно-геологических условиях применяют комплексы оборудования КПШ, "Темп", НПУ и др.

Для оснащения поверхности при сооружении технологического отхода по бескопровой схеме применяют надствольное проходческое устройство НПУ, разработанное в республиканском объединении Укршахтострой. Устройство НПУ предназначено для проходки устьев и технологических отходов стволов диаметром до 9 м и глубиной до 60 м.

Надствольное проходческое устройство используют для подъема и спуска людей, материалов, оборудования, а также погрузочно-разгрузочных работах на поверхности и складирования материалов в рабочей зоне устройства. С помощью этого комплекса, оборудованного грейфером КС-2у/40, без постоянного присутствия людей в забое можно выполнять разработку грунта крепостью до 2-3 и выдавать его до глубины шейки 15-20 м этим грейфером на поверхность в бункер. При большей глубине погрузка осуществляется в бадьи. В более крепких породах применяется буровзрывной способ разрушения породы забоя ствола. Погрузка породы в бадьи может осуществляться при оснащении ствола двумя установками НПУ. Схема оснащения устья с применением устройства НПУ приведена на рис. 12.2.

Техническая характеристика НПУ

Кроме самого устройства НПУ в состав оборудования для оснащения устья входят оборудование для возведения постоянной крепи, снабжения забоя сжатым воздухом, вентиляции, маркшейдерского обслуживания, лебедки для подвески вспомогательного проходческого оборудования и др.
Лекция 5. ОСНАЩЕНИЕ СТВОЛОВ К ПРОХОДКЕ

Общие положения

Оснащение – это комплекс стволового проходческого оборудования, зданий и сооружений производственно-технологического, вспомогательного и санитарно-бытового назначения, инженерных коммуникаций и горнопроходческого оборудования на поверхности, подлежащих монтажу и производству строительных работ и обеспечивающих выполнение горных и строительномонтажных работ при строительстве шахты. В состав работ по оснащению входят: планировка промплощадки, сооружение устья ствола, подготовка к сооружению технологического участка ствола и его проходка, строительство зданий, сооружений (временных и постоянных), монтаж проходческого оборудования и копрового комплекса на поверхности, монтаж и опробование стволового проходческого оборудования, а также прокладка инженерных коммуникаций. К оснащению проходки ствола, как к одному из основных факторов, оказывающих существенное влияние на технико-экономические показатели не только сооружения стволов, но и шахты в целом, предъявляются повышенные требования. Это объясняется тем, что оснащение проходки стволов в значительной мере определяет темпы, продолжительность выполнения основных объемов горнопроходческих работ и ритмичность всего хода строительства шахты.

Технические решения по оснащению проходки вертикальных стволов должны обеспечивать:

�� минимальную продолжительность сооружения ствола;

�� минимальную стоимость и трудоемкость строительно-монтажных работ по оснащению;

�� высокую производительность подъемных установок по выдаче горной массы как при проходке ствола, так и при проведении горизонтальных горных выработок;

�� минимальную продолжительность переоснащения ствола для вроведения горизонтальных горных выработок, возможность строительства в подготовительном периоде и при проходке ствола постоянных зданий, сооружений и максимальное использование их для целей строительства;

�� высокий уровень индустриализации строительно-монтажных работ за счет широкого использования комплексно-блочных и мобильных инвентарных) зданий, строительных конструкций повышенной заводской готовности.

Технологические схемы оснащения проходки стволов

Технологические схемы оснащения вертикальных стволов характеризуются принятым типом подъемного комплекса, т.е. копра и подъемной машины, и условно подразделяются на три типа: постоянную, временную и комбинированную. Постоянная схема оснащения ствола предусматривает использование для проходки постоянного копра (башенного или металлического) и постоянной подъемной машины; временная схема – временных проходческих копров и подъемных машин; комбинированная схема – сочетание различных типов оборудования подъемного комплекса, например, постоянного копра и временных подъемных машин в передвижном варианте, и наоборот. Правильно выбранная технологическая схема оснащения ствола способствует достижению высокой производительности труда, высокого уровня механизации производственных процессов, позволяет сократить продолжительность и стоимость строительства горного предприятия. При выборе технологической схемы оснащения вертикального ствола необходимо учитывать назначение ствола, его диаметр и глубину, характеристику постоянного подъемного комплекса при эксплуатации стволов, принятую технологическую схему проходки ствола, использование ствола во втором периоде строительства. Рассмотрим сущность, область применения, достоинства и недостатки названных технологических схем оснащения.

Постоянная схема оснащения. После подготовки промышленной площадки к строительству над стволом сооружают постоянный металлический копер, монтируют металлоконструкции подшкивной площадки, разгрузочного станка, нулевой рамы. При этом если при проектировании копра не были учтены нагрузки от проходческого оборудования, то усиливают отдельные элементы копра. Вокруг ствола возводят здания и монтируют проходческое оборудование для сооружения ствола. В качестве подъемных машин используют постоянные подъемные машины, при этом учитывают, что их производительность должна обеспечивать высокие скорости проходки ствола и проведения горизонтальных и наклонных горных выработок. После проходки и армирования ствола производят его переоснащение для работы по постоянной схеме. По этой схеме оснащения к началу работ требуется запроектировать копер, выполнить деталировочные чертежи и изготовить металлоконструкции постоянного копра. Кроме того, при использовании постоянных подъемных машин необходимо их заказать и получить от заводов-изготовителей как сами подъемные машины, так и комплектующее электрооборудование.

В связи с этим постоянная схема характеризуется значительным увеличением сроков оснащения ствола к проходке по сравнению с временной схемой, но вместе с тем позволяет снизить стоимость оснащения и продолжительность переходного периода от проходки ствола к строительству горизонта шахты.

Применение постоянной схемы наиболее целесообразно для оснащения клетевого ствола, расположенного на центральной площадке будущей шахты, так как позволяет значительно сократить переходной период переоснащения подъема с бадей на клети. В то же время, как показывает практика, при постоянной схеме из-за определенных ограничений и стесненных условий достичь больших темпов проходки ствола не удавалось. Оснащение главного ствола к проходке по постоянной технологической схеме вообще нецелесообразно, так как во втором периоде строительства постоянный скиповой комплекс использованным быть не может, а выполнение работ по этой схеме связано с большой трудоемкостью и значительным увеличением сроков оснащения, а следовательно, и сроков строительства шахты в целом. Кроме того, постоянные подъемные машины имеют большие установочные мощности, что приводит к нерациональному расходу электроэнергии.

Применение постоянных металлических и монолитных бетонных башенных копров в сочетании с многоканатными подъемными машинами имело место при строительстве шахт им. А.А. Скочинского, "Шахтинская-Глубокая", "Должанская-Капитальная" и других, однако, эта схема характеризуется сложностью технических решений по переоборудованию многоканатных подъемных машин и постоянных копров. Из-за больших переделок с постоянного на временное в башенном копре, а затем с временного на постоянное этой схемой не реализуется главный критерий – экономическая целесообразность ее применения. Существенным недостатком этой технологической схемы является большая продолжительность оснащения, составляющая от 1,5 до 2,5 лет, низкие темпы проходки и увеличение срока строительства всей шахты, как минимум, на 2 года. В связи с этим постоянная схема оснащения в последние 20 лет не находит широкого применения.