Форми і розміри поперечного перерізу стволів

Вертикальні стволи шахт найбільш часто мають круглу ( рис. 2 , а ) і прямокутну (рис. 2 , б) форму , рідше криволінійну (рис. 2 , в) еліптичну (рис. 2 , г) і прямокутну з опуклими короткими сторонами (рис. 2 , д).

Залежно від призначення і розташування обладнання стовбур розділяється на відділення, число яких зазвичай коливається від трьох до п'яти і порівняно рідко більше.

Матеріал для кріплення стволів вибирають залежно від форми поперечного перерізу: при прямокутній формі стовбура кріплення його в більшості випадків застосовують дерево , рідше метал або залізобетон ;

При круглій , еліптичній і криволінійній формах ствола застосовують бетонне, цегляне і бетонітове кріплення.

Для кріплення стовбурів круглої форми широко застосовують залізобетонні або металеві тюбінги. Для розміщення обладнання найбільш раціонально вико користується поперечний переріз стовбура прямокутної форми. Для однієї і тієї ж корисної площі перерізу стовбура відно шення між всією площею поперечного перерізу і корисною його площею зазвичай становить:

для стволів прямокутної форми поперечного перерізу. . 1,0

для стволів криволінійної форми поперечного перерізу. . . 1,22

для стволів еліптичної форми поперечного перерізу. . 1,27

для стволів круглої форми поперечного перерізу ..... 1,30

Стволи криволінійній і еліптичної форм застосовують тільки при реконструкції стовбурів, при заміні дерев'яного кріплення кам'яної , коли при розширенні ствола бажано скоротити обсяг робіт з виїмки породи.
Обрана форма поперечного перерізу ствола повинна бути зручною для проходки ствола, технічно придатної для експлуатації та економічно ефективної за витратами .

При виборі форми ствола необхідно враховувати такі основні фактори : міцність, щільність і водоносність пересічних порід , термін служби і призначення стовбура, а

також матеріал кріплення.

Рис . 2 - Форми поперечного перерізу стволів шахт

Прямокутну форму поперечного перерізу доцільно застосовувати в породах щільних, міцних і середньої міцності для шахт з терміном служби до 10-15 років, оскільки дерев'яні кріплення , особливо в стволах з вихідним вентиляційним струменем , після 10-15 років служби потребує ремонту або повної заміни
Недоліками прямокутної форми є : труднощі висікання кутів , особливо в міцних породах ; можливість значних деформацій кріплення при наявності слабких і нестійких порід; водопроникність дерев'яного і металевого кріплення.

Кругла форма в порівнянні з іншими формами забезпечує найбільшу стійкість ствола. Кріплення стовбурів круглої форми (монолітний бетон , бетоніти , цегла , залізобетонні або металеві тюбінги ) краще протистоїть тиску порід , яке в цьому випадку розподіляється більш рівномірно , довговічніша , вогнестійка, а також не вимагає великих витрат на ремонт порівняно з дерев'яним кріпленням в аналогічних умовах. Крім того, стовбури круглої форми мають менший коефіцієнт аеродинамічного опору (за винятком стволів , закріплених тюбінгами ) .
Круглу форму доцільно застосовувати для стовбурів шахт з терміном служби більше 15 років.

Контрольні питання та завдання

1. Як існують стволи, за якими принципами їх поділяють?

2. Що таке наноси, які породи входять до складу наносів?

3. Які породи відносять до корінних та на які групи вони поділяються?

4. Як впливають підземні води на вибір способу проведення стволів?

5. Які існують форми поперечного перерізу стволів?

ТЕМА №2

Технологічні схеми проведення вертикальних стволів. Способи проведення. Технологія поведення стволів буровибуховим способом.

2 Технологічні схеми проходки стволів.

1. Поняття технологічної схеми проходки вертикальних стволів шахт.

2. Послідовна схема проходки вертикальних стволів шахт, переваги і недоліки.

3. Паралельна схема проходки вертикальних стволів шахт, переваги і недоліки.

4. Паралельно - щитова схема проходки вертикальних стволів шахт, переваги і недоліки.

5. Сумісна схема проходки вертикальних стволів шахт, переваги і недоліки.

Залежно від прийнятої послідовності виконання робіт у вибої ствола по вийманню породи і зведенню постійного кріплення засто­совують такі схеми проходження стволів: послідовну, паралельну, суміщену чи паралельно-щитову (рис. ). Крім того, армування ствола може виконуватися одночасно з проходженням і після про­ходження ствола на повну глибину.

В особливих умовах при наявності підсікаючи ствол виробок нижче розміщеного горизонту може застосовуватися проходження ствола з використанням передової свердловини.

Проходження стволів за послідовною схемою (рис. , а) харак­теризується послідовним виконанням робіт по вийманню породи і зведенню постійного кріплення. При цьому ствол по глибині поділяється на ділянки, на кожній з яких здійснюється спочатку проходження з тимчасовим кріпленням або без нього, а потім знизу вгору зводиться на висоту ланки постійне кріплення. За такої схеми виникає потреба в нижній частині кожної ланки зводити опорний вінець, що значно збільшує обсяг робіт по кріпленню ствола. Нині цю схему використовують на проходженні шурфів та неглибоких стволів.

Проходження стволів за паралельною схемою (рис. , б) ведуть одночасно у двох суміжних ділянках ствола: на нижній виконують роботи по вийманню породи із застосуванням тимчасового кріплення або без нього, а на верхній з пересувного прохідницького помосту зводять постійне кріплення.

Проте ця схема складна й пов’язана з підвищеною небезпекою виконання робіт. Виникає потреба перекривати ствол захисним помостом (що ус­кладнює роботу прохідницького підйому) й використовувати велику кількість канатів та лебідок біля ствола. За цією схемою проходять переважно глибокі стволи великого діаметра.

У разі проходження стволів за паралельно-щитовою схемою (рис. в) слідом за пересуванням вибою зводять згори донизу з відставанням від вибою приблизно на ЗО м рухому опалубку. На незакріпленій ділянці ствола розміщують металевий щит-оболонку у вигляді тимчасового кріплення.

Виймання породи і зведення постійного кріплення повністю суміщаються в часі.

Пересувна опалубка та опорний піддон її мають самостійні під­вісні канати, тому опорний піддон та опалубка опускаються кроками на висоту опалубки.

Роботи по вийманню породи й бетонуванню ствола переривають лише на час підривних робіт і переміщення прохідницького облад­нання.

Незважаючи на великі капітальні затрати на оснащення ствола, значне ускладнення організації праці, ця схема проходження стволів досить ефективна при спорудженні глибоких стволів у стійких поро­дах.

У разі проходження стволів за суміщеною схемою (рис. г, д) роботи по вийманню породи й зведенню кріплення можна викону­вати як паралельно, так і послідовно. Якщо роботи виконуються паралельно (рис. , г), постійне кріплення зводять з невеликим відставанням від вибою. Для зведення постійного кріплення вико­ристовують секційну опалубку з опорним піддоном, що дає мож­ливість за умови встановлення опорного піддона з пікетажною пере­мичкою на відстані 1,5...2 м від вибою поєднувати роботи у стволі по прибиранню породи й зведенню постійного кріплення.

Рис. Технологічні схеми проходження стволів

1 – тимчасове кріплення; 2 – прохідницький підвісний міст; 3 – секційна опалубка; 4 – запобіжний натяжний поміст; 5 – пневнонавантажувач КСЗМ; 6 – опорний піддон опалубки; 7 – підвісний поміст породонавантажувальної малини; 8 – навантажувальна машини; 9 – щит-оболонка; 10 – затвор свердловини; 11 – свердловина; 12 – скреперна установка; 13 – розстріли армування; 14 – жорсткі провідники армування; 15 – напрямна рама бадді; 16 – прохідницька баддях

При послідовному виконанні робіт по вийманню породи та зве­денню постійного кріплення (рис. , д) після вибуху опалубку встановлюють на вирівняну підірвану породу. Після укладання швидко твердючої бетонної суміші по всьому периметру ствола на висоту понад 1 м з центральної частини вибою починається виван­таження породи. Решту породи вивантажують після того, як бетон набуде міцності, яка необхідна для утримання кріплення. У стволі можливе часткове суміщення операцій по укладанню бетонної су­міші й навантаженню підірваної породи.

Незважаючи на досить великий обсяг послідовно виконуваних робіт, дана схема проходження стволів забезпечує високий рівень механізації всіх процесів, спрощене оснащення стовбура й підви­щену безпеку гірничопрохідницьких робіт. Проходження стовбурів за суміщеною схемою набуло повсюдного поширення.

У разі проходження ствола з передовою свердловиною (рис. , е) по центру бурять передову, свердловину при наявності підсікаючи виробок нижче розміщеного горизонту. Підірвана шпуровим методом порода надходить через свердловину на обладнаний під стволом на нижче розміщеному горизонті навантажувальний пункт, звідки у ва­гонетках подається до діючого підйому з нижче розміщеного гори­зонту й видається на поверхню. Роботи у стволі по проходженню та кріпленню ведуть за суміщеною схемою.

Для регулювання випуску породи та оберігання прохідників від падіння свердловину обладнують спеціальним жорстким або елас­тичним затвором, який підвішений на окремому канаті прохідницької лебідки.

Після підривання й приведення вибою в безпечний стан затвор під устям свердловини у стволі трохи піднімають на певну висоту, яка забезпечує самочинне потрапляння зруйнованої гірської породи.

Навантажувальні пункти під свердловиною роблять у вигляді акумулюючи камери на весь об'єм гірської породи, що видається із стовбура, і обладнують для завантаження вагонеток скреперними установками або навантажувальними машинами.

Така схема забезпечує скорочення тривалості прохідницького циклу за рахунок швидкого видалення породи з вибою. Тому питання водовідливу та вентиляції розв'язується просто. Схема набула най­більшого поширення на шахтах Кузбасу для проходження негли­боких вертикальних стволів (до 200 м), де є умови для її застосуван­ня.

При проходженні стволів з одночасним армуванням (рис. , є) у стволі суміщаються роботи по вийманню породи, зведенню постійного кріплення й встановленню елементів армування. Роботи по вийманню породи і зведенню постійного кріплення виконуються за суміщеною схемою, а процес армування здійснюється заходками згори донизу. На період армування кожної заходки роботи по про­ходженню ствола тимчасово припиняють. Для підйому використову­ють постійні провідники.

У зв'язку зі значною складністю робіт і зниженням швидкості проходження стволів ця схема спорудження стволів має обмежене поширення.

Підйомні пристрої під час проходження стволів призначено для спускання й піднімання людей, обладнання та інструментів, спус­кання матеріалів і піднімання породи. Застосовують одно- або дво-барабанні підйомні машини при одно- чи двокінцевому підніманні. Як підйомні використовують стальні круглопрядені канати, що не крутяться, діаметром 25...43,5 мм. Вантажі піднімають і спускають у прохідницьких самоперекидних баддях бочкоподібної форми.

2 Буропідривні роботи при проходці вертикального ствола

Розташування шпурів у вибої ствола.

Типи ВР і ЗІ, які застосовуються при проведення стволів.

Порядок заряджання шпурів у вибої ствола і проведення підривання.

Приведення вибою ствола до безпечного стану .

При проходженні стволів буро-підривним способом одним з самих трудомістких процесів є буріння шпурів, на яке припадає до 20...30 % загальної тривалості прохідницького циклу. Число пробурених шпурів та їхня глибина визначаються залежно від міцності порід і прийнятої технологічної схеми проходження ствола.

У разі проходження стволів з круглим поперечним перерізом по породах з горизонтальним і похиленим заляганням шпури розмі­щують по концентричних колах (рис. , а), а у випадку крутого залягання порід — по їх простяганню, утворюючи клиновий вруб (рис. , б). При прямокутній формі поперечного перерізу ствола застосовують пірамідальний (рис. , в) або клиновидний (рис. , г) вруб.

Вруб призначений для створення додаткових вільних площин, а також для того ,щоб інші шпури мали більшій КВШ і підривали основну масу породи. Враховуючі це врубові шпури мають довжину на 0,3 – 0,5м більше ніж інші. Крім того у врубових шпурів величини заряду більше на 20-30%. Шпури розташовуються по концентричним колам (3-4). Кількість кіл вибирається в залежності від діаметру ствола, діаметри кіл визначаються розрахунком. Як правило, в центрі вибою ствола пробурюється центральний шпур, який на 0,3 – 0,5м менше за інших. Від цього шпуру потрібно викреслити кола розташування шпурів і розмітити схему шпурів для подальшого буріння. Відбійні шпури відбивають і руйнують основну частину породи, а контурні – надають стволу форму.

Для буріння шпурів використовуються перфоратори, або бурильні установки, які входять в склад прохідницьких комплексів.

Після повного оббурювання вибою приступають до заряджання шпурів. Якщо метан не виділяється, застосовують скельний амоніт № 1, а в разі розкриття газоносних пластів — амоніт Ф5-300. Як засіб підривання використовують електродетонатори миттєвої та короткоуповільненої дії. Перед підриванням обладнання з вибою піднімають на безпечну висоту.

Заряджання шпурів виконує майстер – підривник і його помічники. Майстер – підривник виготовляє патрони – бойовики, досилає їх в шпури і монтує підривну мережу. Якщо вибій ствола підтопляється водою, то використовуються антенні дроти, які встановлюються на дерев’яні коли. При цьому кінці електродетонаторів повинні бути замкнуті накоротко. Після монтажу підривної мережі майстер – підривник вимірює вміст газу метану і піднімається на поверхню, де знаходяться всі прохідники і керівник підривних робіт. З поверхні проводиться підривання і провітрювання вибою після підривання на період 30 хвилин. Після цього майстер – підривник і керівник підривних робіт спускаються у вибій і перевіряють його. Якщо всі шпури підірвалися і немає небезпеки роботи з проходки ствола подовжуються.

Після виконання підривних робіт і провітрювання ствола у вибій опускаються гірничий майстер і майстер – підривник, оглядають підірвану породу, стінки стволу, кріплення, прохідницький полок, визначають стан механізмів. Потім по їх сигналу прохідники спускаються у вибій, під керівництвом бригадира(ланкового) ліквідують виявлені недоліки і приводять його до безпечного стану. Для цього обладнання спускають у вибій ствола, збирають породу, яка нависає у вибій, залежності від схеми проведення встановлюють тимчасове кріплення. Крім того у вибій опускають рятувальну драбину, кабелі сигналізації, нарощують вентиляційний трубопровід, трубопровід стислого повітря, бетонопровід, опускають прохідницький полок і готують механізми до вантажу породи. Час підготовчих робіт до вантажу породи займає 30-60 хвилин.

ТЕМА №3

Проведення стволів комбайнами.

Проходка вертикальних стволів ЗВИЧАЙНИМ СПОСОБОМ

При підземній розробці вугільних родовищ гірничі роботи починають з проходки вертикальних стволів. Вертикальні стволи - це капітальні гірничі виробки, термін служби яких дорівнює терміну служби шахти (50-60 років і більше). Понад 20% знаходяться у будівництві шахтних стовбурів будуть мати глибину більше 1000 м

ТЕМА №4

Допоміжні роботи при проведенні стволів.

Армування стволів.

4Технологічні схеми армування шахтних стволів. Послідовна схема, засоби армування.

41 Підготовчі заходи і роботи з армування.

42 Технологічні схеми армування шахтних стволів.

43 Послідовна схема, засоби армування.

44Суміщена схема армування. Паралельна схема армування шахтних стволів. Засоби армування.