Обычные способы проходки применяют когда
21.2. Технологические схемы проходки вертикальных стволов
Различают обычные и специальные способы проходки. Обычные способы проходки применяют по малообводненным и устойчивым породам, когда вода из забоя может быть удалена на поверхность в проходческих бадьях вместе с породой или насосами, а стенки ствола до возведения постоянной крепи остаются устойчивыми. Специальные способы проходки рекомендуется применять в рыхлых и неустойчивых породах при притоках воды более 8 м3/ч.
Проходка ствола включает три основных вида работ: выемку породы, возведение постоянной крепи и устройство армировки.
В зависимости от средств выемки породы при обычных способах проходки различают: проходку в крепких породах с применением буровзрывных работ и стволопроходческими комбайнами типа ПК, а также проходку в мягких породах, где выемку породы ведут механическими инструментами (отбойными молотками, пневмоломами) или бурением стволов на полное сечение. При проходке геологоразведочных стволов получили распространение два способа выемки породы: буровзрывной и механическим инструментом.
Проектом проходки ствола предусматривают деление всей его глубины на звенья. Длина звена определяется устойчивостью пород, зависит от схемы проходки и составляет от нескольких до десятков метров. В зависимости от последовательности работ в звеньях по выемке породы и возведению постоянной крепи различают следующие технологические схемы проходки: последовательную, совмещенную, параллельную и
параллельно-щитовую (рис. 21.1). Поскольку стволы разведочных шахт редко превышают глубины 400—500 м, то наибольшее распространение получили последовательная (до 100 м) и совмещенная схема проходки.
Рис. 21.1. Схемы проходки вертикальных стволов:
а — последовательная, б — совмещенная с бетонной крепью; в — совмещенная с тюбинговой крепью; г — параллельная, д — параллельно-щитовая, 1 — временная крепь, 2 — двухэтажной проходческой полок, 3 — опорный венец, 4 — створчатая опалубка; 5 — труба для спуска бетона, б — тюбинги; 7 — щитовая оболочка
Последовательная технологическая схема проходки (см. рис. 21.1, а) характерна для неглубоких стволов с деревянной венцовой крепью и заключается в последовательном выполнении работ по выемке породы и возведению постоянной крепи в одном и том же звене ствола. Максимальная скорость проходки при этом достигает не более 35 м/мес.
В зависимости от устойчивости стенок ствола длина звена до возведения опорного венца колеблется от 2 до 10 м. Поскольку временную крепь в забое не применяют, то чаще всего длина звена редко превышает 3—4 м. Сплошную венцовую крепь возводят от опорного венца снизу вверх. Если встречается участок крайне неустойчивых пород, то после установки опорного венца (в крепких породах) к нему подвешивают на строительных скобах рядовые венцы. Длина такого участка должна быть не более 2—3 м. Выемку породы ведут с помощью отбойных молотков или вручную на глубину, равную толщине одного венца. Элементы венца заводят поочередно и расклинивают со стороны забоя перед забиванием скоб. Кроме скоб, венцы сшиваются металлическими планками толщиной 10 м и длиной 1—1,5 м со штырями через каждые 20 см, чтобы подвеска была более надежной.
Существенным недостатком этой технологической схемы при деревянной крепи является трудность механизации ее возведения. Последовательная схема проходки ранее применялась при тюбинговой и каменной крепях.
Совмещенная схема проходки получила наибольшее распространение во всех горнодобывающих районах страны, в том числе при сооружении геологоразведочных стволов диаметром 4 м и более. Работы по выемке породы и возведению постоянной крепи производят непосредственно в призабойном пространстве вслед за подвиганием забоя без применения временной крепи. При применении этой схемы проходки обеспечивается комплексная механизация, высокая экономическая эффективность и безопасность работ. По сравнению с параллельной и параллельно-щитовой схемами улучшаются технология и организация работ, уменьшается число лебедок на поверхности. При совмещенной схеме наибольшее применение находит монолитная бетонная крепь, которая возводится с помощью передвижной опалубки. Временная крепь отсутствует. Последовательность работ заключается в следующем. После буровзрывных работ и проветривания забоя начинают уборку породы в стволе на высоту металлической передвижной опалубки. Опалубку устанавливают на поверхности оставшейся в стволе породы и за опалубку укладывают бетонную смесь. После укладки бетона возобновляют уборку породы.
Средние скорости проходки по совмещенной схеме составляют 60—75 м/мес. Максимальные скорости достигнуты на стволе № 4 шахты «Красноармейская-Капитальная» (200,3 м/мес) и в ЧССР (321 м/мес). Эта схема может применяться при любой глубине ствола.
Параллельная технологическая схема (см. рис. 21.1,г) характеризуется тем, что возведение постоянной креки и выемку породы ведут одновременно, но в смежных звеньях. В нижнем звене ведут работы по подвиганию забоя с последовательным возведением временной крепи под защитой натяжного предохранительного полка, а в верхнем звене снимают временную крепь и возводят постоянную монолитную бетонную или тюбинговую крепь. Параллельная схема применяется редко в связи с определенными трудностями оснащения ствола и сложностями организации работ. Ее применяют на стволах диаметром более 5 м и глубиной более 300—400 м.
Параллельно-щитовая технологическая схема проходки (см. рис. 21.1,д) отличается от параллельной тем, что в забое роль временной крепи выполняет металлический щит-оболочка. В отличие от временной крепи щит не раскрепляет боковых пород и не исключает возможности их обрушения, так как между щитом и стенками ствола имеется зазор 150—200 мм. Схема применима в относительно устойчивых породах в стволах глубиной свыше 700 м и имеет более длительный подготовительный период по сравнению с совмещенной технологической схемой в связи с монтажом и демонтажом оборудования.
Источник
Способы проходки вертикальных шахтных стволов.
План
Общее понятие о вертикальных шахтных стволах.
2. Способы проходки вертикальных шахтных стволов
3. Технология проходки вертикальных шахтных стволов.
4. Техника безопасности при проходке вертикальных шахтных стволов.
Список использованной литературы. 1. Общее понятие о вертикальных шахтных стволах.
Вертикальным шахтным стволом называют горную выработку, соединяющую тоннель с поверхностью земли и предназначенную для обслуживания подземных работ в период строительства. Через ствол шахты осуществляют подъем на дневную поверхность грунта, спуск и подъем людей, он также служит для целей энергоснабжения, вентиляции и водоотлива.
Места расположения стволов обязательно увязывают с принятой системой вентиляции тоннелей для рационального их использования в качестве постоянных сооружений. При строительстве горных тоннелей стремятся использовать площадки с удобным подъемом, при строительстве метрополитенов выбирают места, наиболее свободные от городской застройки.
Материалом для обделки стволов шахт круглого поперечного сечения в зависимости от горно-геологических условий может быть монолитный бетон, сборный железобетон и в тяжелых горно-геологических условиях – чугунные тюбинги. При прямоугольном сечении в качестве материала используют дерево, иногда сборный железобетон.
Основными элементами шахтного ствола являются (рис. 1.1): устье ствола (оголовник) (1), вертикальный ствол (2), сопряжение ствола с околоствольным двором (3), водосборник (зумпф) (5), околоствольный двор (4). Устье ствола обычно сооружается в малоустойчивых грунтах, поэтому оно должно иметь достаточно надежную крепь, которая наряду с восприятием горного давления будет также воспринимать давление от копра, крана и других механизмов и машин.
Рис. 1.1 – Конструкция шахтного ствола
При проходке ствола в слабых грунтах (рис. 1.2, а) применяется конструкция устья с воротником (1) в виде железобетонной плиты. Цилиндрическая часть (2) устья при сборной обделке бетонируется вместе с первым кольцом тюбингов (3). В более крепких грунтах (рис. 6.2, б) устраивается устье из нескольких тюбинговых колец (6) обделки ствола, прикрепленных болтами к верхнему кольцу (4), которое опирается на бетонную подушку (5).
Рис. 1.2 – Конструкции устьев ствола: а – с воротником; б – из тюбинговых колец; в – из монолитного бетона
При монолитной обделке (рис. 1.2, в) сооружается опорный венец (башмак) (8) в виде уступа, выше которого располагается устье (7).
Околоствольным двором называют горизонтальную выработку, примыкающую к стволу и расположенную на уровне сооружаемых тоннелей, предназначенную для пропуска грузов, передаваемых – с горизонтальных выработок в ствол шахты, а также для вентиляции, водоотлива и др.
В зависимости от расположения относительно ствола шахты различают односторонний и двусторонний околоствольные дворы (рис. 1.3). Односторонний околоствольный двор представляет собой выработку диаметром 5–6 м (она может быть сводчатой формы), располагаемую с одной стороны шахтного ствола. Двусторонний околоствольный двор сооружается с обеих сторон ствола шахты. Длина одностороннего околоствольного двора составляет 18–20 м, а при двустороннем дворе с противоположной стороны добавляется еще 12–15 м.
Рис. 1.3 – Схемы околоствольных дворов: а – односторонний (тупиковый) околоствольный двор; б – двусторонний околоствольный двор; 1 – клетевой подъем; 2 – шахтный ствол; 3 – лесоспуск; 4 – ходок в насосную камеру, 5 – путевые съезды; 6 – рельсовые пути; 7 – подходная штольня; 8 – обходная штольня
Двусторонний околоствольный двор сооружают при больших грузопотоках, что соответствует проходке четырех-пяти тоннельных забоев диаметром до 6 м. Такие дворы устраивают у стволов шахт, обслуживающих сооружение станций метрополитенов.
До проходки ствола производится уточнение геологических и гидрогеологических условий сооружения ствола шахты, физико-механических свойств грунта, определение возможной величины притока воды. Для этой цели бурят три добавочные разведочные скважины по вершинам равностороннего треугольника, описанного вокруг сечения проектируемого ствола.
Место заложения шахтного ствола и способ его проходки выбирают с учетом инженерно-геологических условий по трассе тоннеля, рельефа местности, наличия и расположения наземных и подземных сооружений. В подготовительный период строительства маркшейдерская служба производит разбивку и вынесение оси ствола.
В случае сооружения ствола в затопляемый паводковыми водами зоне создают незатопляемую площадку, на которой предусматривается размещение всех необходимых устройств и обеспечение транспортной и телефонной связи. При невозможности устройства такой площадки устье шахты поднимают на 1 м выше максимального горизонта паводковых вод.
До начала сооружения ствола в зависимости от принятого способа проходки надо выполнить следующие работы: сделать устье ствола (воротник), соорудить участок ствола для монтажа проходческого оборудования (подвесного полка, устройств для монтажа обделки и погрузки грунта) и смонтировать это оборудование.
Сооружение устья (воротника) и верхнего участка ствола следует осуществлять в открытом котловане. Котлован разрабатывают с помощью грейфера и пневматических инструментов. Возведение сборной или монолитной обделки на всю высоту устья необходимо производить с использованием подвижного кранового оборудования.
Способы проходки вертикальных шахтных стволов.
В зависимости от устойчивости и водообильности грунтового массива различают обычные и специальные способы сооружения стволов.
Обычные способы проходки стволов глубиной до 50 м применяют в устойчивых грунтах: глинистых, гравиино-галечниковых, щебенистых и песчаных, расположенных выше уровня капиллярного поднятия воды, а также в крепких скальных грунтах при ожидаемом притоке воды в забое до 50 м 3 /ч.
Проходку стволов обычными способами глубиной более 50 м в устойчивых грунтах следует производить при притоках воды в забой до 8 м 3 /ч. При соответствующем технико-экономическом обосновании можно производить проходку стволов обычным способом при притоках воды в забой до 20 м 3 /ч с последующим подавлением и доведением притока до 8 м 3 /ч. Обычные способы являются основными и наиболее распространенными.
Специальные способы сооружения стволов шахт применяют в рыхлых, неустойчивых или плывунных грунтах, а также при пересечении крепких, трещиноватых водоносных грунтов. Выбор способа проходки стволов шахт специальным способом следует осуществлять на основании сопоставления технико-экономических показателей с учетом данных согласно СНиПа.
При обычных способах проходки различают проходку в крепких грунтах с применением буровзрывных работ и проходку в мягких грунтах, где разработку ведут с применением отбойных молотков или пневмоломов.
По глубине шахтный ствол разбивается на звенья, длина которых в зависимости от устойчивости грунтов принимается от нескольких метров до нескольких десятков метров. В зависимости от очередности производства работ в звеньях различают технологические схемы: последовательную, параллельную, параллельно-щитовую и совмещенную.
При последовательной схеме в каждом звене сначала производят выемку грунта, а затем возводят обделку. По окончании производят аналогичные работы в нижнем звене и т. д. Такая схема сооружения стволов шахт может быть рекомендована для стволов глубиной до 100 м, а также в неустойчивых и водоносных грунтах с применением специальных способов.
При параллельной схеме работы ведут в двух звеньях, в нижнем производят выемку грунта в направлении сверху вниз и при необходимости устанавливают временную крепь, в верхнем смежном звене с подвесного полка снизу вверх возводят обделку. Эту схему применяют при диаметре стволов более 4,5 м и глубине ствола более 250 м. Однако, в связи со сложностью работ, применение такой схемы ограничено.
При совмещенной схеме возведение сборной обделки входит в проходческий цикл. По этой схеме очередное кольцо обделки монтируют одновременно с уборкой грунта из забоя. Простота организации работ позволяет достигнуть высоких скоростей проходки. Совмещенная схема получила небольшое распространение и может быть рекомендована для сооружения стволов любых размеров поперечного сечения и глубины.
Сущность параллельно-щитовой схемы заключается в том, что обделка ствола возводится одновременно с выемкой грунта сверху вниз. Вместо временной крепи применяют щит из листовой стали толщиной 10–20 мм, высотой от 5 до 18 м, который по мере выемки грунта опускают. Обделку возводят сверху вниз с подвесного трехэтажного полка. Эта схема сооружения стволов может быть рекомендована только при достаточно устойчивых грунтах. Основным недостатком этой схемы является большая масса проходческого оборудования (150–180 т) и значительный срок его монтажа (5–6 месяцев и больше).
Источник
