Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство тоннелей и метрополитенов Минимаркер Сооружение стволов шахт обычными способами

Сооружение стволов шахт обычными способами

Страница 3 из 8

Разработка грунта

Технологическая схема проходки ствола и соответствующий ей комплекс проходческого оборудования зависят от диаметра, глубины ствола и требуемой скорости проходки. Сооружение неглубокого ствола в обычных инженерно-геологических условиях осуществляется с применением копра или без него по последовательной или совмещенной схеме.

Наиболее прогрессивной является совмещенная схема с возведением тюбинговой железобетонной или чугунной обделки или монолитной бетонной ввиду отсутствия в этом случае временной крепи. Разработку мягких грунтов (коэффициент крепости до 1,5) при проходке шахтных стволов производят отбойными молотками.

Разработку грунта ведут по одной из следующих схем.

Первая схема. Забой разрабатывают в три фазы. Углубляют на 0,5–0,6 м центральную часть забоя и разрабатывают грунт по всей площади ствола с оставлением бермы шириной 0,4–0,5 м у внутренних граней металлической крепи. Затем на такую же глубину разрабатывают второй уступ до полной заходки в 1 м. Берму и грунт под крепью ранее установленного кольца разрабатывают одновременно с установкой крепи нового кольца.

Вторая схема. Забой разрабатывают в две фазы – уступами по 0,5 м без оставления бермы. Под тюбингами ранее установленного кольца крепи производят выемку грунта в определенной последовательности. Тюбинги навешивают сразу же по мере выемки грунта. После замыкания кольца крепи разрабатывают остальную площадь забоя. Перебор грунта за внешней стороной крепи ствола не допускается.

При наличии притока воды сооружают водосборник (зумпф) размером от 1,0×1,0 до 1,5×1,5 м и глубиной не менее 1 м. Зумпф располагают несколько в стороне от бадьевого отделения.

Разработку твердых грунтов (коэффициент крепости более 1,5) производят с применением буровзрывных работ. При сооружении стволов шахт в крепких грунтах в качестве ВВ используют аммонит №1, скальный аммонал №3 и детонит М; в грунтах средней крепости – аммонит №6 ЖВ, динафталит, а при механизированном заряжании шпуров возможно применение гранулитов АС-4В и АС-8В.

В качестве средств взрывания целесообразно применять электродетонаторы короткозамедленного действия (ЭДКЗ) с интервалами замедления 15–125 мс. Расход взрывчатого вещества для вертикальных стволов шахт может быть определен по СНиП или по расчету, а затем уточнен опытными взрывами.

При проходке стволов круглого сечения в зависимости от их диаметра шпуры обычно располагают по трем – пяти концентрическим окружностям, описанным из центра ствола (рис. 6.5). На первой окружности с наименьшим диаметром располагают врубовые шпуры, на последней – оконтуривающие и на остальных – отбойные. Для увеличения коэффициента использования шпуров глубина врубовых шпуров должна быть на 15–20 см больше остальных.

Основные схемы расположения шпуров при проходке стволов

Рис. 6.5 – Основные схемы расположения шпуров при проходке стволов: а – с каноническим врубом; б – с цилиндрическим врубом; в – с пирамидальным врубом; г – с клиновым врубом

Бурение шпуров производится после окончания погрузки грунта. Шпуры бурят ручными бурильными машинами типов ПР-30, ПР-30П, ПР-30РШ, ПР-25Л и др., а также с помощью специальных бурильных установок БУКС-1М, СМБУ-3М и др.

Работы, относящиеся к заряжанию шпуров, состоят из приготовления патронов-боевиков, спуска взрывчатых материалов и заряжания шпуров. Заготовленные патроны-боевики укладывают в сумки, обшитые внутри войлоком, доставляют их в забой в бадьях отдельно от прочих взрывчатых материалов. Скорость движения бадьи не должна превышать 1 м/с. К заряжанию шпуров приступают после проверки взрывником соответствия комплекта шпуров (глубина, направление, число) паспорту буровзрывных работ. Монтаж электровзрывной сети производят взрывник и его помощник после подъема из ствола всех рабочих. Перед взрыванием зарядов насосы, грузчики грунта и другое оборудование должны быть подняты на безопасную высоту.

После взрыва и проветривания забоя в ствол спускается начальник смены и взрывник, которые проверяют качество взрыва, наличие возможных повреждений крепи и механизмов, опускают осветительную люстру и включают насос, затем опускаются проходчики, которые устраняют повреждения от взрыва и опускают в забой проходческое оборудование.

Погрузка и подъем грунта на поверхность

Погрузка грунта в стволах производится механическими пневмогрузчиками грейферного типа, которые выпускаются с ручным вождением по забою (КС-3) и с механическим (КС-2у/40, КСМ-2У, КС-1МА). Пневмогрузчики с ручным вождением используются при проходке стволов небольшой глубины.

Пневмогрузчик КС-3 (рис. 6.6) состоит из шестилопастного грейфера (4) вместимостью 0,22 м3, пневмоподъемника (1), водила (3) и пневмосистем (2): Его достоинства – низкая стоимость, небольшой срок подготовительных работ (10–15 мин); недостатки – небольшая производительность (до 15 м3/ч) и сложность ручного вождения грейфера массой 900 кг. Пневмогрузчик КС-3 применяют при проходке стволов шахт глубиной до 150–200 м.

Пневмогрузчик КС-3

Рис. 6.6 – Пневмогрузчик КС-3

В стволах большей глубины погрузка грунта производится погрузочными машинами с механизированным вождением грейфера.

Подъемная установка при проходке вертикальных стволов шахт служит для спуска и подъема людей, подъема грунта, спуска материалов, спуска и подъема инструментов. В комплекс оборудования проходческого подъема (рис. 6.7) входят копер (3), подъемная машина (1) с канатом (2), прицепное устройство (6), бадья (7), направляющая рамка (5) и направляющие канаты (4), проходческий полок (8). Сложность подъема при сооружении ствола обусловливается постоянно растущей глубиной ствола, в результате чего изменяется режим работы подъема. При сооружении стволов применяют двухконцевые или одноконцевые подъемные установки. При двухконцевой установке, две бадьи прицеплены к канатам подъемной машины, груженая бадья движется вверх, а порожняя – вниз, в это время третья бадья отцеплена от каната и находится в забое под погрузкой.

Комплекс оборудования проходческого подъема

Рис. 6.7 – Комплекс оборудования проходческого подъема

При одноконцевом подъеме в движении по стволу находится одна порожняя бадья, которая опускается на забой, вторая бадья, отцепленная от каната, находится под погрузкой.

В настоящее время применяются проходческие бадьи БПС и БПСМ вместимостью 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,3; 3,5; 4,5; 5; 6,5; 8 м3.

Надшахтный копер, при сборной обделке стволов сооружают из тюбинговых колец. При монолитной обделке стволов копер сооружают из металлического проката с обшивкой.

Временное крепление

При сооружении стволов шахт для восприятия горного давления и изоляции применяется постоянная крепь (обделка). В случае необходимости устанавливают временную крепь. Применение только обделки характерно для сооружения стволов по совмещенной схеме производства работ, а применение временной и постоянной крепи – при последовательной и параллельной схемам работ.

Временная крепь предохраняет обнаженные стенки ствола от обрушения или отслаивания грунта до возведения обделки. При проходке стволов со сборной обделкой, когда углубление забоя производится на одно кольцо, временная крепь применяется редко. При сооружении стволов по последовательной или параллельной схеме с монолитной обделкой временному креплению подлежат значительные участки. Для крепления стволов круглой формы используют инвентарную крепь на металлических кольцах (рис. 6.8), Обычно кольцо состоит из четырех–восьми сегментов, изготавливаемых из швеллерных балок № 16–22, соединенных между собой накладками и штырями. Нижнее кольцо (4) подвешивают к верхнему кольцу на подвесках Z-образной формы из круглой стали диаметром 25–30 мм, через 1,5–2 м по периметру кольца. Расстояние между кольцами по вертикали принимают 0,7–1,2 м в зависимости от крепости грунта. Между кольцами забивают стойки (3) диаметром 10–12 см из дерева или из стальных труб диаметром 100 мм для придания крепи жесткости в вертикальном направлении. За кольца затягивают доски или горбыли (1) толщиной 30–50 мм, а пустоты между затяжкой и стенкой заполняют грунтом. Верхние концы крючьев первого кольца каждого участка заделывают в опорный башмак обделки, а нижние на 0,3–0,5 м выпускают ниже башмака и на них подвешивают первое кольцо временной крепи следующей заходки.

Инвентарная крепь на металлических кольцах

Рис. 6.8 – Инвентарная крепь на металлических кольцах

Все сегменты каждого кольца опускают в ствол одновременно. Погрузку грунта в период возведения крепи не производят.

В крепких, трещиноватых грунтах может быть применен набрызгбетон, который наносится на стенки ствола с подвесного полка, или анкерная крепь в сочетании с металлической сеткой.

Длина участка с временной крепью не должна превышать 40 м.

Монтаж сборной обделки

В ствол отдельные тюбинги опускают на траверсе (5) (рис. 6.9), которая подвешена к канату (6) подъемной машины. У забоя тюбинг (4) освобождают и перецепляют с помощью траверсы (3) к тросу (2) тельфера (1).

Схема подвески тюбингов с помощью тельфера

Рис. 6.9 – Схема подвески тюбингов с помощью тельфера

Если на строительстве отсутствует тельфер, то применяют специальное устройство для подвески тюбингов (рис. 6.10), которое состоит из редукторной лебедки (3) с крановой стрелой (5) и поворотного круга (4), расположенных на подвесном полке (2). Тюбинг (7) подают захватом (6) к месту установки, центрируют оправками, устанавливают болты и закрепляют их гайками. Полок подвешен на канатах (1) к двум пятитонным лебедкам.

Устройство для подвески тюбингов

Рис. 6.10 – Устройство для подвески тюбингов

В качестве гидроизоляционных работ выполняются следующие операции: первичное нагнетание цементно-песчаного раствора за обделку, третье-четвертое кольцо, контрольное нагнетание цементного раствора с отставанием от забоя на 8–10 колец, очистку швов между тюбингами и их последующую чеканку.

Возведение монолитной бетонной обделки

Прогрессивная технология бетонных работ при любой схеме сооружения ствола основывается на применении переносной металлической опалубки и бетононасосов.

При последовательной схеме организации работ возведение бетонной обделки производится после проходки ствола на глубину звена (25–40 м). В устойчивых грунтах на дне забоя сооружают опорный венец (башмак), устраивают настил из досок, на котором устанавливают первую секцию металлической опалубки. Опалубка состоит для удобства спуска и установки в стволе из отдельных сегментов, соединяемых болтами; диаметр ее равняется внутреннему диаметру обделки ствола, высота чаще всего составляет 1 м. После проверки правильности установки секции опалубки ее раскрепляют и пространство между ней и стенками ствола заполняют слоями бетонной смеси, которая уплотняется. После окончания укладки бетона на высоту секции на нее устанавливают следующую, соединяют их болтами и затем продолжают возводить обделку. Бетонирование второй и последующих секций производят с подвесного двухэтажного полка, на нижнем этаже которого находятся рабочие, а верхний этаж является предохранительным. При установке всех секций опалубки временную крепь разбирают для повторного использования.

На участке с неустойчивыми грунтами допускается оставление временной крепи в бетоне. Для установки расстрелов при бетонировании в обделке оставляются лунки. В опорный венец заделывают крючья для подвески первого кольца временной крепи при дальнейшей проходке ствола.

Разборку опалубки производят после набора бетоном достаточной прочности обычно через 3–5 суток.

При параллельной схеме организации работ сооружают опорный башмак на расстоянии 10–15 м от забоя. Для этого опускают натяжную раму, выдвижные пальцы которой подводят под кольцо временной крепи. На выдвижные пальцы натяжной рамы укладывают кольцо из таких же балок, как кольцо временной крепи, на них укладывают поддон из досок толщиной 40 мм, на котором устанавливают секцию металлической опалубки. На поддон настилают толь и на него насыпают слой песка толщиной 10–15 см. Далее за опалубку укладывают бетон, опускают подвесной двухэтажный полок и возводят обделку так же, как и при последовательной схеме работ. Временную крепь снимают и выдают на поверхность. При параллельной схеме скорость сооружения ствола на 30% выше последовательной.

При совмещенной схеме организации работ по сооружению ствола шахты бетонную обделку возводят сверху вниз вслед за подвиганием забоя, а быстротвердеющую бетонную смесь укладывают снизу вверх за передвижную металлическую опалубку.

Из основных конструкций металлических опалубок наибольшее распространение получили секционные опалубки. Секции изготавливают из листовой стали толщиной 6–8 мм и усиливают ребрами жесткости из стальных уголков. Опалубка имеет поддон, она легко отрывается от бетона с помощью стальных стяжек (фаркопфов), при этом ее диаметр уменьшается на 100–200 м, что обеспечивает перемещение ее по стволу. Подвешивается опалубка в стволе на четырех канатах, рабочая высота ее 3–4 м. Применение указанной технологии значительно повысило производительность труда и скорость возведения обделки ствола шахты.

При параллельно-щитовой схеме организации работ возведение бетонной крепи производится сверху вниз со значительным отставанием от забоя. Работы по выемке грунта и возведению монолитной бетонной обделки производятся одновременно на различной высоте в стволе. Схема применима в относительно устойчивых грунтах и имеет более длительный подготовительный период в связи с монтажом и демонтажем оборудования по сравнению с совмещенной технологической схемой.

Возведение набрызгбетонной крепи

Набрызгбетонную или же комбинированную крепь из набрызгбетона, анкеров и металлической сетки применяют в следующих случаях: в обычных инженерно-геологических условиях, за исключением наносов, слабых, рыхлых, сильнотрещиноватых и выветренных пород, а также грунтов, склонных к пучению; при притоке воды не более 8 м3/ч; для обеспечения большей устойчивости обнаженных грунтов в забое с обязательным применением контурного взрывания шпуров.

Для возведения набрызгбетонной крепи в стволах применяются как набрызгбетономашины, предназначенные для работы в горизонтальных выработках (БМ-60 и др.), так и специальные однокамерные машины типов БМС-3М и БМС-5 для работы в стволах.

Возведение набрызгбетонной крепи в стволах возможно по одному из следующих вариантов.

Первый вариант – бункер для цемента и инертных заполнителей, бетономешалка и машина для нанесения набрызгбетона монтируются на поверхности земли у ствола. Цемент и инертные заполнители после дозировки из бункера подаются в бетономешалку, где перемешиваются, и сухая смесь поступает в машину для набрызгбетона, а затем в ствол по металлическим трубам, к которым присоединяется материальный шланг с соплом. В этом случае возможно использование обычных машин камерного типа (БМ-60, БМ-68 и др.). Достоинство варианта – упрощение монтажа и обслуживания оборудования. Недостатком является сложное регулирование подачи сухой смеси и воды, а также осложнение связи между рабочим, обслуживающим сопло, и машинистом набрызгбетонной машины, находящимися на различных горизонтах.

Второй вариант – на поверхности монтируют бункер для цемента и инертных заполнителей и бетономешалку. Набрызгбетонную машину и бак для воды устанавливают на подвесном полке. Загрузка машины сухой смесью производится с поверхности по трубам, проложенным по стволу. Достоинства варианта – упрощение регулирования давления сухой смеси и воды и оперативная связь между обслуживающими рабочими. Недостаток – загромождение подвесного полка и увеличение его массы.

Третий вариант – предусматривается применение машины типа БМС-5, которая загружается на поверхности земли и опускается в ствол, где и производится возведение набрызгбетонной крепи. После опорожнения машину поднимают на поверхность земли для последующей загрузки. Выбор варианта организации работ устанавливается проектом на основании технико-экономического сравнения.

Армирование ствола

Армирование ствола производится одновременно с выемкой грунта и возведением обделки и входит как составная операция в проходческий цикл.

Установка расстрелов, устройство лестничных отделений, прокладка трубопроводов и кабелей, предназначенных для постоянной эксплуатации ствола, выполняются частично в период проходки и окончательно после ее завершения.

Армирование ствола (рис. 6.11) включает установку постоянных расстрелов (8), монтаж постоянных трубопроводов (3), (7) и электрокабелей (4), устройство временного лестничного (5) и бадьевого (6) отделений. Расстрелы устанавливают через 3 м по высоте; на них укладывают прогоны (1) из бревен диаметром 16 см, по которым настилают доски (2) толщиной 50 мм.

Армировка ствола

Рис. 6.11 – Армировка ствола

После проходки ствола на полную глубину снимают временное армирование, сооружают постоянные лестничное и лесоспускное отделения, устанавливают деревянные проводники (направляющие) для клетей, завершая постоянную армировку ствола.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика