Обычный способ проходки стволов
Проходку стволов обычным способом ведут с использованием копра и постоянного шахтного подъема, обеспечивающего большую скорость выдачи грунта с помощью бадей. Для приема грунта и подачи в ствол тюбингов служат эстакады — бункерная и тельферная.
Копер возводят из тюбингов того же типа, какие используют для обделки ствола. Поскольку основанием копра служит устье ствола, копер является как бы продолжением обделки ствола.
Устье ствола сооружают в открытом котловане с использованием подвижного кранового оборудования. Котлован разрабатывают, как правило, без крепления с откосами, обеспечивающими устойчивость его стенок. Дно котлована зачищают вручную и выравнивают под рейку. На дне котлована устраивают кольцевую бетонную подготовку толщиной 15-20 см. После твердения бетона собирают кольца тюбинговой обделки, начиная с нижнего кольца и заканчивая верхним. Все свободное пространство между тюбинговыми кольцами и откосами котлована заполняют бетоном, который образует массивный воронкообразный воротник (см. рис. 96).
При разработке котлована с креплением кольцевой зазор между тюбингами и стенками выработки заполняют бетоном после монтажа каждого кольца, извлекая по возможности крепление, а для заполнения оставшихся пустот ведут нагнетание за обделку цементно-песчаного раствора.
Устье ствола, проходимого с предварительным замораживанием грунтов, сооружают обычно с воротником в виде кольцевой галереи, где размещают распределительный и коллекторный трубопроводы с отводами к замораживающим колонкам, которые пропускают через днище галереи.
Устье ствола перекрывают прочным настилом, оставляя в нем проем для пропуска бадьи и люк для спуска по лестничному отделению.
Проходку ствола обычным способом ведут при помощи проходческого подвесного полка (рис. 98), который одновременно служит постоянной защитой для работающих в забое. На полке обычно устанавливают редукторную лебедку для монтажа обделки, вентиля-тор,-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 поверждения 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. 98. 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.
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 во-дилом. Уборку грунта совмещают по времени с его разработкой, монтажом обделки ствола, а при проходке взрывным способом — с бурением шпуров на новую заходку.
Тюбинги опускают в ствол шахты при помощи траверсы, подвешиваемой на канате подъемной машины. Для подачи тюбингов в забое к месту их установки и для монтажа используют редукторную лебедку, установленную на подвесном полке, или тельферный укладчик под полком.
При монтаже обделки тельферным укладчиком применяют специальный захват. Боковые поверхности поданного к месту установки тюбинга очищают от грязи и масла и приподнимают его до совмещения болтовых отверстий ранее установленного кольца со штырями захвата. Отверстия центрируют оправками и тюбинг закрепляют болтами. Захват освобождают и начинают установку следующего тюбинга.
Первичное нагнетание цементно-песчаного раствора ведут за каждое собранное кольцо. При необходимости выправить дальнейшую проходку ствола, сооружаемого в достаточно устойчивых грунтах, собирают без нагнетания 3-4 кольца, подправляют при помощи распорок и клиньев положение нижнего кольца и после этого производят нагнетание за собранные кольца, начиная с нижнего и заканчивая верхним.
Первичному нагнетанию предшествует работа по устройству пикотажа — заделке зазора между тюбинговым кольцом и грунтом в нижней части кольца. Для пикотажа используют паклю, древесные стружки, которые уплотняют короткими досками и клиньями.
Контрольное нагнетание ведут обычно с подвесного полка, т. е. с некоторым отставанием от забоя. При необходимости его проводят повторно с рабочих полков в процессе гидроизоляционных работ. Для первичного и контрольного нагнетания используют нагнетательные аппараты, установленные в растворном узле на поверхности.
Особо важное значение имеет тщательное заполнение пустот за обделкой при проходке в замороженных слабых неустойчивых грунтах. Чтобы исключить подвижки грунта при размораживании, нагнетание следует полностью заканчивать до его оттаивания. Растворы для нагнетания готовят с добавками, предотвращающими их замерзание и ускоряющими процесс схватывания. По выходе из инъектора раствор должен иметь температуру не менее 20°C.
Гидроизоляционные работы при проходке стволов выполняют по-разному в зависимости от назначения ствола и степени обвод-ненности грунтов. В рабочих стволах при отсутствии притока воды гидроизоляционные работы не ведут. Обделку вентиляционных стволов в таких условиях гидроизолируют обычно в конце строительства после разборки постоянного армирования ствола.
В обводненных грунтах или замороженных водонасыщенных песках и плывунах гидроизоляционные работы выполняют в процессе проходческих работ. Это дает возможность уменьшить приток воды в ствол и улучшить условия труда проходчиков, исключить вынос частиц оттаявшего грунта, образование пустот и подвижки грунтового массива за обделкой. В этих условиях при монтаже обделки устанавливают сразу полные болтовые комплекты с гидроизоляционными шайбами, а контрольное нагнетание проводят в непосредственной близости от забоя с подвесного полка. Дополнительное контрольное нагнетание для уменьшения притока воды, подтяжку болтов и, если это необходимо, замену болтовых комплектов, а также чеканку швов тюбинговой обделки с предварительной очисткой их пескоструйным аппаратом ведут с временных рабочих пойков. Чеканку производят сначала свинцовой проволокой или освинцованным шнуром, а затем расширяющимся или безусадочным цементом. Чеканку цементными составами разрешается вести при температуре воздуха в стволе не ниже +5 °С.
Рис. 99. Опорный воротник шахтного ствола и домкратная система:
1 — домкрат; 2 — пакет балок; 3 — бетонный опорный воротник; 4 —г стойка, заан-керенная в бетон; 5 — глинистый тиксо-тропный раствор; 6 — тюбинговое кольцо опускной крепи ствола
Рис. 100. Схема соединения ножевого и уплотняющего колец:
1 — тюбинг обделки ствола; 2 — промежуточная вставка; 3 — ножевое кольцо; 4 — защитное наружное кольцо; 5 — уплотнительная манжета; 6 — уплотнение из жирной глины; 7 — тиксотропный раствор
При проходке стволов с применением буровзрывных работ гидроизоляционные работы ведут с временных полков на расстоянии 20-30 м от забоя, чтобы не расстраивать чеканку при взрывании.
В конце строительства в вентиляционных стволах производят ремонт гидроизоляции. Эту работу, как и гидроизоляцию вентиляционных стволов, в которых она не выполнялась, осуществляют обычно с временных полков, укладываемых на расстрелы.
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
