Войтов

1.Назначение и характеристика вертикальных стволов.

Вертикальные (стволы). В зависимости от назначения стволы различают на разведочные и эксплуатационные. Последние, в свою очередь, - на главные и вспомогательные. Главный ствол служит для подъема полезного ископаемого на поверхность. Вспомогательные в зависимости от выполняемых ими функций подразделяют на грузолюдские, грузовые, вентиляционные, иногда сооружают водоотливные. Часто стволы предназначены для выполнения нескольких функций, и их называют по главной из них. на некоторых рудниках сооружают слепые стволы. Это вертикальные горные выработки, не имеющие непосредственного выхода на дневную поверхность и оснащенные подъемными машинами. Срок службы стволов обычно равен сроку эксплуатации месторождения. Каждый ствол состоит из трех элементов: устья, основной части и зумпфа. Устьем ствола называется его верхняя часть с усиленным креплением, непосредственно примыкающая к поверхности. Устье обычно возводится в неустойчивых породах и является опорой для надшахтного здания. Основная и наиболее протяженная часть ствола располагается между устьевой и зумпфовой частями ствола и служит для соединения поверхности с эксплуатируемыми горизонтами. Зумпфом называется самая нижняя, расположенная ниже последнего эксплуатируемого горизонта, часть ствола. Зумпф служит для сбора воды, размещения подъемных сосудов в момент загрузки, а также для размещения грузов натяжения канатов при оборудовании ствола башенным копром. Известны следующие формы поперечного сечения: круглая, прямоугольная и эллиптическая.

2.Технологические схемы строительства вертикальных стволов.

Технологическая схема сооружения ствола — совокупность производственных процессов по выемке породы, возведению постоянной крепи и армированию ствола, выполняемых в определенной последовательности во времени и пространстве.

В практике строительства стволов применяют различные технологические схемы с последовательным, параллельным (одновременным) или частично совмещенным выполнением производственных процессов. В зависимости от последовательности работ по выемке породы и возведению постоянной крепи различают последовательную, параллельную и совмещенную схемы.

Технологические схемы подразделяют также по способу возведения постоянной крепи

— сверху вниз или снизу вверх, с применением временной крепи или без нее. Каждую технологическую схему применяют в определенных геологических условиях. Она предусматривает определенный набор проходческого оборудования в стволе и на поверхности.

3.Последовательная схема строительства вертикальных стволов.

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

4.Параллельная схема строительства вертикальных стволов.

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.

5.Совмещенная схема строительства вертикальных стволов.

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.

6.Проходка стволов с передовой скважиной.

По этой схеме взорванная порода поступает на оборудованный под стволом погрузочный пункт вскрытного горизонта, затем в вагонах доставляется к действующему подъему и выдается на поверхность.

Наибольшее распространение эта схема получила при проходке неглубоких верт стволов угольных шахт Кузбасса(до 200 м). Основными достоинствами являются : возможность увеличения скорости проходки за счет быстрого удаления породы из забоя, более простое решение вопросов водоотлива и проветривания. Недостатки: необходимость дополнительных затрат в связи с бурением скважины, значительная трудоемкость разбучивания скважны.(рисунок)

7.Проходка стволов способом расширения передовой выработки взрыванием глубоких скважин.

Схемы с расширением предварительно пройденного в сечении ствола восстающего применяются, как правило, в устойчивых породах при наличии вскрытого нижележащего горизонта. Расширение восстающего производится мелкошпуровым методом в направлении снизу вверх или одновременным взрыванием скважин сразу на всю глубину ствола. Наибольшее применение в настоящее время данные схемы находят при углубке стволов.

8.Оснащение вертикальных стволов к проходке.

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.

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 проведения 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.

9.Технологические схемы оснащения проходки вертикальных 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 дляпроходки постоянного копра (башенного или металлического) и постояннойподъемной машины; временная схема – временных проходческих копров иподъемных 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.

10.Подготовительный период строительства шахты.

Весь комплекс строительно-монтажных и земляных работ подготовительного периода подразделяют на работы, которые осуществляют за пределами промышленной площадки строящегося предприятия (внеплощадочные) и непосредственно на промышленной площадке (внутриплощадочные).

Внеплощадочные работы включают в себя строительство подъездных железнодорожных путей и автомобильной дороги, линии электропередачи с распределительными подстанциями, линии связи, водопровода, канализации с очистными сооружениями и других объектов При строительстве шахт, удаленных на значительные расстояния от источников

электроснабжения, начальные работы подготовительного периода обеспечиваются электроэнергией от передвижных электростанций с двигателями внутреннего сгорания. Эти электростанции оборудуются в виде энергопоезда с собственным локомотивом.

Линию телефонной связи (ЛТС) прокладывают от ближайшего телефонного узла к промплощадке шахты. ЛТС может быть воздушной, с подвеской проводов на столбах или кабельной, с прокладкой кабеля в траншее. Тип ЛТС определяют в зависимости от рельефа местности и удаленности телефонного узла.

Водоснабжение при строительстве шахты (рудника) осуществляют от ближайших водопроводов, а при отсутствии их из артезианских скважин. Внутриплощадочные работы непосредственно на территории промышленной площадки шахты включают в себя расчистку и планировку площадки, составление

геодезической сети для строительства зданий и сооружений на поверхности, разбивку

ификсирование осей будущих стволов шахты, сооружение подземных коммуникаций

ирезервуаров запасной воды и воды для тушения пожаров, строительство дорог на стройплощадке; рытье котлованов и траншей под фундаменты зданий и сооружений; возведение фундаментов, монтаж труб водопровода, канализации, силовых и слаботочных кабелей и др. Одним из важнейших мероприятий подготовительного периода является оснащение строящихся стволов необходимым оборудованием и механизмами. Тип и число единиц оборудования выбирают в соответствии с проектом организации работ по строительству и принятой технологической схемы проходки стволов. Проектом определяются тип подъемных установок, проходческий копер, типы и число проходческих лебедок, компрессоров, вентиляторов, набор оборудования для электроподстанций и др. На все оборудование должны быть своевременно представлены заявки с указанием технических характеристик. Подготовительный период начинается со строительно-монтажных и земляных работ на промплощадке строящейся шахты (рудника) и вне ее и длится до начала проходки стволов. Продолжительность этого периода зависит от мощности шахты, числа и глубины строящихся стволов, рельефа местности и степени освоения района строительства, расстояния промышленной площадки от магистральных железных и автомобильных дорог, источников электро- и водоснабжения и др