Сооружение ствола включает три основных вида работ: выемку породы, возведение постоянной крепи и армирование. В зависимости от последовательности зыполнения работ по выемке породы и возведению крепи применяются следующие пять технологических схем проходки стволов: последовательная, параллельная, параллельно-щитовая, совмещенная с передовой выработкой.
Армирование ствола, т.е. установка расстрелов, навеска проводников, прокладка труб и кабелей, а также оборудование лестничного отделения могут быть осуществлены по двум схемам:
– после окончания работ по выемке породы и возведению постоянной крепи на полную глубину ствола (сооружение с последующим армированием);
– отдельными звеньями совместно с выемкой породы и возведением постоянной крепи (сооружение ствола с одновременным армированием).
Последовательная схема проходки ствола предусматривает равномерное производство работ по выемке пород и возведению постоянной крепи.
Ствол по глубине разделяют на участки или звенья. Высота звена зависит от устойчивости боковых пород. В слабых породах высота звена (заходки) принимается 10–15 м, в крепких устойчивых породах – 20−40 м. В зарубежной практике на отдельных стволах величину заходки принимают 5−7 м. При деревянной крепи высота звена принимается равной 5−20 м.
Homo sapiens: Происхождение, становление и будущее вида | Станислав Дробышевский (Аудиокнига)
После подвигания забоя на полную величину звена с применением временной крепи или без неё работы по выемке породы прекращают, сооружают опорный венец и приступают к возведению постоянной крепи с подвесного полка в направлении снизу вверх.
В такой последовательности работы повторяются в каждом звене. Недостаток этой схемы – периодическая остановка проходки на период возведения постоянной крепи; значительные затраты времени на выполнение вспомогательных работ (переходы от выемки породы к возведению крепи); низкие скорости проходки. Достоинства – простая организация и малый объем работ по оснащению ствола. Скорость строительства стволов при этой схеме составляет 15−25 м/мес (максимальная – 62 м/мес).
В настоящее время последовательную схему применяют при строительстве стволов в неустойчивых и водонасыщенных породах с применением специальных способов, а также при строительстве стволов и шурфов небольшой (до 100 м) глубины.
Строительство стволов при разведке месторождений осуществляют только по этой схеме по причине небольшой их глубины и крепления деревом. Последовательную схему без временной крепи применяют при строительстве стволов в крепких устойчивых породах с набрызгбетонной крепью. После углубки ствола на 7–10 м с подвесного полка сверху вниз возводят постоянную набрызгбетонную крепь.
Параллельная схема проходки предусматривает одновременное производство работ по выемке породы и возведению постоянной крепи.
Различают параллельные схемы с временной крепью, со щитом-оболочкой и без временной крепи. Выемку породы и возведение постоянной крепи осуществляют одновременно в двух смежных звеньях.
После того как забой ствола продвинется на 10–12 м ниже горизонта, предназначенного для начала возведения постоянной крепи, выемку породы прекращают и на границе звеньев устанавливают неподвижный предохранительный полок (натяжной предохранительный полок), с которого начинают возведение постоянной крепи. Одновременно ниже полка (в следующем звене) возобновляют дальнейшую выемку породы и возводят временную крепь. Работа организуется таким образом, чтобы к моменту окончания выемки породы в пределах данного звена крепление в предыдущем звене также было закончено. Учитывая, что скорость возведения крепи в 2–4 раза выше скорости выемки породы, предусматривают меньшее число рабочих смен по креплению, чем при выемке породы.
Лекция 1 Технологические схемы очистных работ
Недостатки параллельной схемы с временной крепью: сложность организации и обеспечения безопасности работ, так как основные операции (выемка породы и возведение постоянной крепи) проводятся на двух горизонтах; частые задержки, связанные с началом возведения постоянной крепи в каждом звене; невозможность эффективного применения комплексной механизации проходческих работ; значительное увеличение массы и усложнение конструкции подвесного проходческого оборудования. Масса оборудования, монтируемого в стволе, достигает 150−180 т, а его монтаж занимает 5–6 мес и более. Схема может применяться для проходки стволов большого диаметра и значительной глубины.
Максимальная скорость проходки по параллельной схеме с временной крепью равна 202,1, средняя – 50–70 м/мес.
Параллельную схему строительства без временной крепи применяют в зарубежной практике в крепких устойчивых породах. В забое ствола производят работы по выемке породы. Постоянную крепь возводят сверху вниз с подвесного многоэтажного полка при помощи передвижной опалубки с поддоном. Подвесной полок расположен от забоя на расстоянии 20−25 м. При такой схеме была достигнута скорость 381,3 м/мес.
Совмещенная схема проходки предусматривает выполнение операции по выемке породы и возведению постоянной крепи в одном звене в едином проходческом цикле, при этом работа выполняется непосредственно на забое, т.е. совместно и в значительном объеме последовательно. Опалубка устанавливается на выровненную взорванную породу. После укладки быстротвердеющей бетонной смеси по всему периметру ствола на высоту около 1 м из центральной части забоя начинают погрузку породы. Остальную часть породы убирают после набора бетоном разопалубочной прочности (0,8 МПа).
Организация работ с частичным совмещением укладки бетонной смеси и уборки породы не нашла широкого применения в связи с усложнением технологии работ.
Совмещенную схему при параллельном выполнении операций применяют при скоростном сооружении стволов.
По этой схеме в настоящее время проводят 95−98% всех стволов в горнодобывающей промышленности. В разведке встречаются отдельные случаи строительства стволов, к примеру сооружение стволов в ПГО «Самаркандгеология».
Средние скорости проходки стволов по совмещенной схеме составляют 80–85 м/мес. Максимальная скорость – 321 м/мес. Совмещенная схема может применяться при строительстве стволов любой глубины в устойчивых породах.
Совмещенная схема с набрызгбетонной крепью отличается от ранее рассмотренной схемы величиной заходки. Порода убирается на 1−1,5 м и сверху вниз возводится тюбинговая или набрызгбетонная крепь. Постоянная крепь отстает от породы в забое на 1,5−2 м.
Параллельно-щитовая схема проходки предусматривает одновременное производство работ по выемке породы и возведению постоянной крепи в одном звене без применения временной крепи. В забое работы ведут под защитой щита-оболочки, подвешенного к натяжному полку или на направляющих канатах. Выше щита в направлении сверху вниз с трехэтажного подвесного полка возводят постоянную монолитную бетонную крепь с применением опалубки и опорного поддона, имеющих самостоятельные канатные подвески, которые фиксируются в плане с помощью направляющих втулок опалубки. Благодаря этому опорный поддон центрируется при спуске по опалубке, а после раскрепления опорного поддона по нему центрируется опалубка.
Такая схема обеспечила возможность достижения высоких скоростей и проходки глубоких стволов в Донбассе на шахте 17–17бис – 401,3 м/мес.
К достоинствам схемы относятся: максимально возможное совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи; отсутствие временной крепи; безопасность работ. К недостаткам – применение сложного оборудования в стволе и на поверхности; большие первоначальные затраты на оснащение; необходимость использования щита-оболочки.
Схема эффективна для сооружения глубоких стволов в устойчивых породах.
Строительство стволов с параллельным армированием предусматривает проходку ствола с одновременным его армированием (установка расстрелов, навеска проводников и устройство лестничного отделения).
При последовательной и параллельной схемах проходки ствола армирование производится в пределах каждой заходки (звена) после возведения постоянной крепи. При совмещенной – применяют два варианта организации работ. При первом − ствол углубляют на 3–4 м, прекращают работы по выемке породы и возведению крепи и проводят монтаж одного яруса армировки.
При втором – работы по армированию частично совмещают с проходкой ствола. Для установки расстрелов и лестничного отделения в стволе монтируется второй подвесной полок специальной конструкции.
К достоинствам рассматриваемой схемы относятся: сокращение времени переходного периода от проходки ствола к проведению горизонтальных выработок, упрощение оснащения ствола постоянным подъемом благодаря наличию армировки, сокращение расхода каната.
Рекордная скорость строительства ствола с постоянным армированием 92 м/мес. Эффективность схемы увеличивается при применении постоянного копра и подъемной машины.
Источник: studopedia.ru
Технологические схемы строительства стволов
Под технологической схемой строительства ствола подразумевается взаимосвязь во времени и пространстве выполнения основных проходческих процессов (выемки породы и возведения постоянной крепи) и армирования ствола.
Рис. 1. Классификация технологических схем строительства стволов
Существуют технологические схемы строительства ствола с последующим и параллельным армированием (рис.1).
В первом варианте (с последующим армированием) ствол проходят на полную глубину и затеи его армируют.
Во втором варианте (с параллельным армированием) — одновременно с проходкой ствола монтируют элементы армировки.
Технологические схемы строительства ствола с последующим армированием классифицируются по взаимосвязи а пространстве и времени выполнения работ по выемке породы и возведению постоянной крепи.
Основные процессы могут выполняться в одном призабойном звене (участке) ствола или в двух смежных участках — в призабойном и примыкающем к нему. Они могут выполняться одновременно (параллельно), последовательно или с частичным совмещением.
При классификации технологических схем учитываются также наличие и тип временной крепи и способ возведения постоянной крепи — сверху вниз или снизу вверх.
Различают последовательную, параллельную и совмещенную схемы строительства ствола. Основные характеристики этих схем приведены на рис.1.
Последовательная схема
Последовательная схема строительства ствола (рис. 2) характеризуется разновре-менным (последовательным) выполнением работ по выемке пород и возведению крепи в одной призабойной заходке (участке).
При этой схеме ствол по глубине разбивается на отдельные заходки (участки).
Высота заходки зависит от устойчивости пород. В слабых породах высота заходки при-нимается 10-15м, в крепких устойчивых породах — 20-40 м.
Рис. 2. Последовательная схема проходки стволов:
а — выемка породы; б — возведение крепи; 1—подвесной полок;
2 — временная крепь; 3—опорный венец; 4 — постоянная крепь
В зарубежной практике па отдельных стволах величину заходки принимают 5 – 7 м. Проходка ствола по последовательной схеме может производиться с использованием временной крепи и без временной крепи.
В пределах каждой заходки осуществляется следующая последовательность работ: ствол углубляют на величину заходки с возведением временной крепи из металлических колец; сооружают опорный венец: вверх (на высоту заходки) с подвесного полка возводят постоянную крепь; наращивают ставы труб. Достоинства схемы — простая организация и малый объем работ по оснащению ствола. Недостатки: последовательное выполнение работ по выемке породы и возведению крепи; наличие временной крепи; значительные затраты времени на выполнение вспомогательных работ, связанных с непрерывными переходами от выемки породы к возведению крепи; погрузка породы производится малопроизводительными машинами с ручным вождением грейфера — КС-3, а подъем породы — в бадьях вместимостью 1 — 1,5 м 3 .
При последовательной схеме организации работ собственно проведение ствола занимает 65%, а возведение постоянной крепи и переходные операции — 35% общего времени. Как правило, эта схема организации работ не обеспечивает высокой скорости проходки.
В связи с указанными недостатками скорости строительства стволов при этой схеме низкие и составляют 15 -25 м/мес. (максимальная — 62 м/мес.).
В настоящее время она рекомендуется для неглубоких стволов и шурфов диаметром меньше 4 м и глубиной до 200 м.
Последовательная схема широко применялась до 1952 г. (85% общего объема строительства стволов). В 1953 г. объем строительства стволов по последовательной схеме снизился до 60%, а в 1960 г. — до 4%.
Параллельная схема
Параллельная схема строительства стволов характеризуется: одновременным производством работ по выемке породы и возведению постоянной крепи.
Различают параллельные схемы с временной крепью, со щитом-оболочкой и без временной крепи.
 |
 |
| Рис. 9. Параллельная схема сооружения стволов с временной крепью: 1 — подвесной полок; 2 — постоянная крепь; 3 — натяжная рама; 4 — временная крепь | Рис. 10. Параллельная схема со щитом-оболочкой: 1 — опалубка; 2 — опорное кольцо (поддон); 3 — натяжная рама; 4 — щит-оболочка; 5 — подвесной полок; 6 — погрузочная машина; 7 – забойный насос. |
При параллельной схеме с временной крепью (рис. 9) работы ведут в двух смежных заходках. В нижней призабойной заходке производится выемка породы и возведение временной крепи из металлических колец. В смежной заходке снизу вверх возводят постоянную крепь. На стыке заходок монтируется полок, который предохраняет рабочих, занятых в забое.
К этому полку крепят направляющие канаты. Демонтаж колец временной крепи и возведение постоянной крепи выполняют с двухэтажного подвесного полка. Ствол оснащается двумя независимыми подъемами; один — для подъема породы и спуска временной крепи, другой — для обслуживания работ по возведению постоянной крепи.
Работы организуют так, чтобы выемка породы на глубину призабойной заходки и возведение постоянной крепи по всей высоте смежной заходки по времени совпадали. Так как скорость возведения постоянной крепи больше скорости выемки породы, число рабочих смен по возведению постоянной крепи принимается меньшим.
Основным достоинством этой схемы является совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи, что позволяет увеличить среднюю скорость проходки до 50 — 70 ч/мес Максимальная скорость проходки по параллельной схеме с временной крепью равна 202,1 м/мес.
Недостатки параллельной схемы с временной крепью:
• сложная организация работ — основные операции (выемка породы и возведение постоянной крепи) проводятся на двух горизонтах, что уменьшает безопасность работ,
• частые перерывы в работах — во время перемещения по стволу подвесного полка все работы в забое прекращаются,
• перекрытие ствола по вертикали натяжной рамой, подвесным полком и нулевой рамой, что осложняет тахограмму подъема и снижает ею производительность,
• наличие крепи из металлических колец, что увеличивает время и трудоемкость работ.
В настоящее время эта схема применяется как исключение.
Параллельная схема со щитом оболочкой (рис. 10) характеризуется также одновременным выполнением работ по выемке породы и возведению постоянной крепи. Работы проводятся в одной заходке. Постоянную крепь возводят сверху вниз.
Наличие щита-оболочки позволяет вести работы по параллельной схеме, но без применения временной крепи, т.к. роль временной крепи выполняет щит-оболочка.
Благодаря совмещению работ по проведению и креплению скорость может быть на 50—60% выше, чем при совмещенной схеме, и достигать 300 м/мес.
Параллельно щитовая схема может применяться при строительстве глубоких (800 — 1300 м) стволов диаметром больше 5 м в устойчивых породах, в малоустойчивых породах возможно заклинивание щита.
Организация работ по строительству ствола следующая. В забое ствола проводят работы по выемке породы бурение, заряжание и взрывание шпуров и погрузка породы. Щит-оболочка подвешен на канатах и опускается по мере углубления ствола.
Постоянную крепь возводят над щитом оболочкой с подвесного многоэтажного полка. При этом сначала опускают поддон, затем заделывают зазор между поддоном и породными стенками ствола, опускают опалубку и за опалубку укладывают бетонную смесь. Полное совмещение работ по углубке ствола и возведению постоянной крепи позволяет проходить стволы с высокой скоростью. С применением этой схемы в Донбассе были установлены рекордные скорости строительства стволов (390,1 и 401,3 м/мес).
Основным недостатком указанной схемы является значительное увеличение и усложнение подвесного проходческого оборудования. Масса оборудования, монтируемого в стволе, достигает 150 — 180 т, а его монтаж занимает 5 — 6 мес. и больше.
Параллельную схему строительства без временной крепи применяют в зарубежной практике в крепких устойчивых породах. В забое ствола производятся работы по выемке породы. Постоянную крепь возводят сверху вниз с подвесного многоэтажного полка при помощи передвижной опалубки с поддоном. Подвесной полок расположен от забоя на расстоянии 20 — 25 м. При такой организации работ были достигнуты скорости до 381,3 м/мес.
Совмещенная схема
По совмещенной схеме( рис. 11) постоянную крепь возводят с частично неубранной породы вслед за подвиганием забоя. Работы проводятся в призабойной части ствола на высоте 3 — 5 м. Временная крепь отсутствует.
Последовательность работ при совмещенной схеме следующая. В забое ствола производят буровзрывные работы, проветривают, устанавливают опалубку, за которую укладывают бетонную смесь. После укладки бетонной смеси возобновляется уборка породы.
При этом способе скорость проведения выше, чем при последовательной схеме, но ниже, чем при параллельной.
Совмещенная схема обеспечивает наиболее простую организацию работ и значительно более высокую производительность труда, чем при последовательной и параллельной схемах.
Совмещенная схема может применяться при любых породах и диаметрах стволов и любой их глубине. Поскольку не требуется временной крепи, при этом способе повышается безопасность труда и возможно эффективно осуществить комплексную механизацию.
Достоинства совмещенной схемы заключается в том, что все работы проводятся в забое ствола, что упрощает организацию и повышает безопасность работ, обеспечивается высокая механизация основных процессов, отсутствует временная крепь и упрощается оснащение ствола.
Недостатки схемы — возрастает число «холодных» швов в бетонной крепи, что увеличивает ее водопроницаемость, отсутствует полное совмещение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи.
Рис. 11 Совмещенная схема строительства стволов
а – с бетонной крепью, б — с тюбинговой крепью;
в – уборка породы и возведение постоянной крепи
1 — бетонопровод, 2 – подвесной поток, 3 — погрузочная машина, 4 – призабойная опалубка
Совмещенная схема строительства стволов разработана советскими инженерами и впервые была применена в 1957г. В дальнейшем эта схема получила широкое распространение.
По совмещенной схеме было построено 85% всех стволов. В настоящее время по этой схеме строят 95—98% всех стволов.
Средние скорости проходки стволов по совмещенной схеме составляет 65 — 80 м/мес.
Максимальная скорость строительства была достигнута 321 м/мес.
Совмещенная схема строительства стволов с набрызгбетонной и тюбинговой крепью отличается от ранее рассмотренной схемы величиной заходки. Порода убирается на 1-1,5 м и сверху вниз возводится тюбинговая (рис.11, б)или набрызгбетонная крепь. По этой схеме постоянная крепь отстает от породного забоя на 1,5—2 м. Работы по возведению постоянной крепи производят с большим совмещением по погрузке породы, чем при крепи из монолитного бетона.
Источник: poisk-ru.ru