Характеристика различных способов проходки канав и траншей

Шурфы. Наибольшее количество горных выработок этого типа проектируется на поисково-оценочной стадии геологических исследований для проверки аномалий, вскрытых при проходке канав, для заверки результатов бурения при поисках и разведке россыпей.

Половина объемов шурфов проходятся в породах выше IV категории крепости, требующих предварительного разрыхления, почти 90 % шурфов проходятся на глубину до 10 м. В основном шурфы имеют прямоугольное сечение, 40 % шурфов требуют крепления.

Как правило, объем работ по проходке шурфов на одном участке невелик (исключая разведку россыпных месторождений); часто это одиночные выработки. Основная масса шурфов проходится с применением буровзрывных работ и с той или иной степенью механизации. Основной объем ручного труда приходится на трудоемкие операции по погрузке породы.

Для бурения шпуров, наряду с обычными перфораторами и отбойными молотками, используются мотоперфораторы и электроперфораторы. Из шурфов порода поднимается в проходческих бадьях вместимостью до 0,1 м³ при помощи специальных подъемников кранового типа. В бадьи порода загружается вручную. Вентиляция шурфов осуществляется портативными вентиляторами по нагнетательной схеме, откачка воды - насосами, с электроприводом. Основная часть прямоугольных шурфов крепится деревом вручную, на что тратится 60—70 % времени проходческого цикла. Организация горных работ при проходке канав, траншей и шурфов довольно простая и предполагает точное выполнение инструкций по технологии и плановых календарных графиков, а также соблюдение правил безопасности работ, особенно при работе со взрывчатыми материалами.

Режим работы при проходке, как правило, одно- или двухсменный с соблюдением общих выходных дней.

Подземные горные выработки.На долю горизонтальных выработок (штольни, квершлаги, штреки, орты, рассечки) приходится более 90 % общего их объема. Остальные – составляют стволы разведочных шахт, глубокие шурфы и наклонные выработки (восстающие, уклоны). Большинство выработок проходится в крепких породах (f=13 по шкале проф. Протодьяконова); преобладают штольни и штреки с площадью поперечного сечения 5—8 м² , крепится около 40 % всех горизонтальных выработок.

Организация проходки горно-разведочных выработок во многом определяется возможностями технических средств и технологических способов производства отдельных проходческих процессов. Отмечаются следующие главные тенденции развития научно-технического прогресса при проходке основных горно-разведочных выработок (штолен, кваршлагов, штреков):

- завершение комплексной механизации всех производственных процессов проходческого цикла, включая вспомогательные операции (поддерживание выработок, настилка путей, заряжание шпуров, перестановка перфораторов и т. д.);

- электрификация и гидрофикация основных проходческих механизмов;

- разработка и внедрение в практику комбинированного проходческого оборудования: буропогрузочных и погрузочно-доставочных машин; самоходных буровых кареток, оснащенных гидрофицированными бурильными машинами; приспособлений, обеспечивающих бурение строго параллельных шпуров глубиной до 3 м;

- создание и широкое применение высокоманевренных большегрузных (3—5 м³) проходческих бункеров с электровозной доставкой;

- применение новейших высокопроизводительных и экономичных взрывчатых веществ;

- замена традиционных деревянных крепежных рам высокопроизводительными и менее материалоемкими способами крепления выработок штангами, набрызг-бетоном и инвентарной металлической крепью, пригодной для многоразового использования;

- создание и внедрение средств малой механизации (роликовые перекатные платформы, самосвалы, быстроразъемные соединения трубопроводов и пневмозарядчиков и т. д.);

- замена части вспомогательных вентиляционных выработок скважинами.

Все это позволяет увеличить среднюю месячную производительность труда при проходке горизонтальных горных выработок с 8-10 м на подземного рабочего до 12-15 м, а расчете на горнопроходческую бригаду увеличить скорости проходки горизонтальных горных выработок с 90-110 до 150 м/мес.

Организация производства основных процессов проходческогоцикла итруда проходчиков.Основной формой организации труда при проходке горных выработок является комплексная горнопроходческая бригада, состоящая из рабочих, квалификация и профессиональные качества которых позволяют им выполнять все операции проходческого цикла (бурить шпуры, оказывать помощь взрывнику, погружать и откатывать породу, крепить выработки, настилать пути, подводить коммуникации).

Бригада делится на звенья соответственно числу рабочих смен (1—3, реже 4). Число рабочих в звене зависит от площади сечения выработки, быстроты продвижения забоя, средств механизации и колеблется от 2 до 4 проходчиков. В комплексной бригаде наиболее полно используется принцип кооперации труда, рабочее время членов бригады максимально уплотнено, происходит взаимообучение работников смежным процессам. Во главе комплексной бригады стоит бригадир, одновременно выполняющий рабочие функции проходчика в одном из звеньев. Комплексные горнопроходческие бригады, как правило, работают по единому наряду-заданию, в котором оговорены все условия работы, приведен полный расчет необходимого количества трудозатрат, материалов и услуг (ремонтных бригад, транспорта, энергии), перечислен состав оборудования и инструмента, а также подсчитана сумма стоимости всей работы по статьям затрат. Такая структура основного документа прихорошо поставленном учете фактических затрат служит основой для участия рабочих в оперативном планировании и организации своей работы.

Основой организации горнопроходческих работ является проектирование и точное исполнение графика цикличности. Проходческий цикл - это периодически повторяющаяся совокупность большого количества разнообразных рабочих процессов, выполняемых в заданной последовательности с расчетной скоростью в соответствии с технологическим паспортом и обеспечивающих заранее запланированную величину продвижения забоя. Такими процессами являются: бурение шпуров, их заряжание, взрывание, проветривание выработки, уборка, откатка и подъем породы, крепление выработки, наращивание коммуникаций (рельсы, трубы, кабель).

В зависимости от характера геологического задания, горно-геологических условий и технической оснащенности горно-разведочные выработки могут быть пройдены по одной из трех схем организации проходческого цикла:

1. последовательное выполнение основных производственных процессов проходческого цикла в одном забое без совмещения их во времени;

2. параллельное выполнение основных производственных процессов проходческого цикла в одном забое с совмещением их во времени;

3. комбинированное выполнение производственных процессов в нескольких забоях.

При последовательном выполнении основных производственных процессов проходческого цикла (рис. 10, А) бурение шпуров, уборка породы, крепление и другие работы производятся в одном забое, причем каждый последующий производственный процесс начинается только после окончания предыдущего. Преимуществами этого метода являются: сравнительная простота организации работ; рассредоточенное потребление энергии, позволяющее осуществлять работы при небольшой мощности энергетического оборудования (компрессоров и передвижных электростанций). Чаще всего эта схема используется при проходке выработок с малой площадью сечения со стесненным забойным пространством.

Среди недостатков этого метода следует отметить низкий коэффициент использования горнопроходческого оборудования и возможность нарушения сроков исполнения последующего процесса, возникающая при задержке выполнения предыдущего.

При параллельной схеме основные процессы проходческого цикла совмещаются во времени полностью или частично в зависимости от конкретных горнотехнических условий работы (рис. 10, Б). Такая организация позволяет сокращать продолжительность проходческого цикла и более полно использовать горнопроходческое оборудование во времени. Реализация параллельной схемы дает возможность форсировать темпы проходки выработки, поэтому она часто применяется при проведении основной выработки, проходка которой позволит в дальнейшем расширить фронт работ (штольни). Однако здесь возникает необходимость в более мощном энергетическом оборудовании; кроме того, в стесненных условиях горной выработки одновременное выполнение работ заметно усложняет их организацию.

В

Рис. 10.Циклограммы проходки горно-разведочных выработок. Выполнение работ: А - последовательное, Б - параллельное; В - последовательно-параллельное

При комбинированной схеме работа ведется одновременно в нескольких (двух-трех) забоях. В каждом из них основные процессы выполняются последовательно и совмещаются во времени в разных забоях (рис. 10, В). Если в одном забое бурятся шпуры, то в другом в это время убирается порода, а в третьем крепятся выработки, настилаются рельсовые пути, подвешиваются трубы и выполняются другие вспомогательные работы. В данной схеме суммируются основные преимущества первых двух схем. Кроме того, ее применение способствует более полному использованию квалификации рабочих и более эффективному использованию горнопроходческого оборудования. Комбинированная схема может применяться в условиях одновременной проходки двух-трех близко расположенных забоев при наличии достаточной мощности энергетического оборудования.

Структура проходческого цикла, отраженная в графике цикличности, должна строиться на основе соблюдения следующих положений:

- максимальной механизации всех проходческих процессов;

- полной загрузки рабочего времени всех проходчиков в сочетании с наилучшим использованием квалификации каждого из них;

- возможно более равномерной загрузки механизмов, и особенно энергетического оборудования (компрессоры, электростанции);

- обеспечения резерва времени на случай возможного увеличения объема работ по уборке (погрузке и откатке) породы из-за несовпадения расчетного и фактического количества породы, оторванной при взрыве;

- продолжительность проходческого цикла, равная сумме времени неперекрывающихся процессов, должна либо укладываться в одну смену, либо продолжаться целое число смен.

В процессе исполнительного проектирования на базе исходных данных проекта выполнения геологического задания, плановых технико-экономических показателей, нормативов и данных об оборудовании производится обоснование того или иного типа проходческого цикла и расчет его параметров.

В основе расчета лежит ряд величин, характеризующих заданные горно-геологические и технические условия проходки и нормы затрат времени и труда на выполнение рабочих процессов, входящих в состав цикла. Главными технологическими и организационными проектными параметрами, определяющими время выполнения отдельных процессов и проходческого цикла в целом, являются длина шпуров, число рабочих в проходческом звене, число циклов в смену и продолжительность смены.

Длительность цикла определяется исходя их заданной скорости проходки выработки в месяц:

,

где:

Т_см – длительность смены (час)

- длина шпура

η – коэффициент использования шпура (0,75 – 0,85)

n_см - количество рабочих смен в сутки

n_дн – количество рабочих дней в месяц

V_пл – планируемая скорость проходки (м/мес).

8.7. Организация гидрогеологических и инженерно-геологических работ

Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования направлены на решение многообразных задач, в частности:

- гидрогеологические и инженерно-геологические съемки территории;

- изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий будущей эксплуатации месторождений;

- поиски и разведку месторождений подземных вод для водоснабжения населения и промышленных предприятий;

- изучение инженерно-геологических условий для строительства промышленных и гражданских объектов.

Организационно региональные гидрогеологические исследования, гидрогеологические съемки и другие работы, включенные в государственный заказ и финансируемые из федерального бюджета, выполняются государственными геологическими предприятиями (ФГУП). Для проведения инженерно-геологических исследований, как правило, выполняемых по договорам с горнодобывающими, строительными и другими организациями, создаются специальные инженерно-геологические отряды в составе частных организаций инженерно-изыскательского профиля. Организация специальных гидрогеологических и инженерно-геологических съемок существенно не отличается от организации полевых и камеральных работ при геологических съемках соответствующего масштаба. Традиционный набор работ дополняется отбором гидрогеохимических проб воды и газов из поверхностных водоемов, родников, колодцев, скважин и горных выработок. Проводится необходимый объем опытных работ, ведутся гидрогеологические наблюдения в картировочных скважинах. В результате составляются гидрогеологические, геоморфологические карты, карты химизма подземных вод и другие специальные карты распространения карстовых, просадочных и оползневых явлений. Поиски и разведка месторождений подземных вод, как и поисково-разведочные работы на твердые полезные ископаемые, организуются последовательно, по стадиям. Результатом поисков и разведки месторождений подземных вод является подсчет эксплуатационных запасов воды, определение качества воды, содержания химических элементов и вредных примесей. Для месторождений пресных род — разработка схемы водозабора, где указываются средние и минимально допустимые дебиты эксплуатационных скважин, их глубины и конструкции, способы и средства фильтрации воды и водоподъема, срок эксплуатации водозабора. Основные методы поисков и разведки подземных вод аналогичны методам изучения гидрогеологических условий месторождений твердых полезных ископаемых, применяемым с целью определения общей обводненности месторождений и прогноза величины водопритока в горные выработки. Для решения этих задач бурятся гидрогеологические скважины, в которых проводятся опытные наблюдения за гидродинамикой подземных вод. Основные виды детальных исследований водоносных горизонтов — пробные, опытные и опытно-эксплуатационные откачки, кроме того применяют нагнетания и наливы воды в скважины и шурфы, опытные выпуски воды из самоизливающихся скважин. В организационном плане откачки включают три последовательных этапа работ: подготовку опыта (монтаж аппаратуры, приборов, насосов, устройство водоотводов, опробование установок); проведение опыта (испытание с регистрацией наблюдения) и ликвидацию (демонтаж аппаратуры, приборов, насосов, труб). Опытные работы выполняются специализированной или буровой бригадой.

При пробных откачках предварительно оцениваются качество воды и фильтрационные свойства горизонта. Опытные откачки служат для наблюдений за изменением параметров изучаемой водоносной структуры; в задачу опытно-эксплуатационных откачек входит подсчет запасов подземных вод и других параметров будущего водозабора. Опытные откачки подразделяются на одиночные и кустовые. Куст включает центральную скважину, из которой производится откачка и наблюдательные скважины, фиксирующие изменения параметров водоносного горизонта.

Схема откачки зависит от геолого-гидрогеологических условий изучаемого месторождения или типа водозабора. Она включает данные о конструкциях и расположении скважин, местах установки фильтров, набора оборудования для откачки (насосы, эрлифты, фильтры, трубы и т. п.). Откачки имеют довольно большую продолжительность. Так, в зависимости от характера пород водоносного горизонта и их коэффициента фильтрации, продолжительность пробной откачки колеблется от 1—2 суток в скальных породах на одно понижение уровня до 5—7 суток в песках, а опытной групповой — от 7 (скальные породы, галечник) до 20 суток (мелкозернистые пески). Процесс откачки должен быть непрерывным. Это обусловливает повышенную надежность основного технологического (насоса, компрессора), вспомогательного и энергетического оборудования и требует наличия резервных агрегатов на месте работ в состоянии полной готовности.

Для изучения режима подземных вод проводятся стационарные гидрогеологические наблюдения, заключающиеся в систематическом изучении гидрогеологических условий района и влияния на них природных факторов, что позволяет обеспечивать рациональные режимы эксплуатации и охраны подземных вод. Сами режимные наблюдения проводятся техником-наблюдателем при обширной сети точек наблюдения (буровых скважин, колодцев). Состав и продолжительность наблюдений определяются проектом. и обычно включают замер уровня воды в скважине, определение температуры воды, отбор проб для химического и бактериологического анализов. Полевые записи режимных гидрогеологических наблюдений ведутся в специальных журналах. По результатам работ наблюдателем составляются графики колебания уровней и температуры воды в скважинах, дебита источников и др.

Для обоснования возможностей строительства различных объектов проводятся инженерно-геологические исследования. Основанием для начала инженерно-геологических работ служит техническое задание, которое выдает заказчик. В задании содержатся краткие сведения о проектируемом объекте, границы участка строительства, данные о назначении зданий и сооружений, видах и величинах нагрузки на фундаменты, составе и сроках предоставления материалов изысканий. На базе технического задания разрабатываются проект (программа) и смета изысканий. Инженерно-геологические исследования для обоснования возможности проектирования гидротехнических сооружений, объектов дорожного, промышленного и гражданского строительства выполняются по стадиям:

1. Технико-экономическое обоснование;

2. Технический проект;

3. Рабочий проект.

На первой стадии ведут поиск участков строительства на основе изучения и анализа литературных и фондовых материалов по району работ. На стадии технического проекта обосновывается выбор участка строительства по результатам небольшого объема проходки геологоразведочных выработок (скважин, шурфов), исследования физико-механических свойств грунтов, выполнения опытных работ. На стадии рабочего проекта на выбранном участке выполняется полный комплекс инженерно-геологических исследований в контурах будущих сооружений, включающий: изучение геологического разреза грунтов, лежащих в основании будущих сооружений, определение физико-механических и фильтрационных свойств грунтов, анализ водного и температурного режимов среды, окружающий фундаменты сооружений. В комплекс важнейших работ при детальных инженерно-геологических изысканиях входят проходка скважин и шурфов, геофизические работы, определение свойств грунтов полевыми и лабораторными методами. В процессе проходки скважин и горных выработок инженер-геолог ведет документацию, исследование, описание и выделение главных инженерно-геологических элементов участка работ, отбор образцов и проб, построение разреза, колонок, геологического плана участка. Большое значение при проведении работ на участке имеют отбор проб грунтов (монолитов) с сохранением в них всех основных физико-механических свойств и проведение опытных работ с испытываемыми грунтами в их естественном залегании для определения прочностных свойств (испытания для определения сопротивления грунтов сжатию и сдвигу, опытные наливы, опытная цементация пород, метод вращательного среза и т.д.). К опытным инженерно-геологическим работам относятся также динамические и статические зондирования грунтов. Статическое зондирование грунтов предполагает подготовку рабочей площадки, установку анкерных свай, монтаж и приведение установки в рабочее положение, вдавливание зонда в грунт, замер и запись результатов испытания, извлечение зонда, демонтаж анкерного устройства, перевод установки в транспортное положение. В зависимости от категории грунтов время работы бригады на одной точке составляет 1-2 часа. В состав бригады входят техник-геолог и 2 рабочих. Динамическое зондирование предполагает использование ударных нагрузок на зонд, для чего устанавливается штанга с зондом и пенетрационный молот, после этого происходит забивка зонда в грунт с фиксацией числа ударов на каждый шаг углубления. Состав бригады примерно тот же, что и при статическом зондировании. При зондировании грунтов 2-3 категории на глубину 10 метров затраты времени бригады на одной точке составляют ориентировочно 3 часа.

Для составления сметы на все виды инженерно-геологических работ применяют Справочник базовых цен на инженерно-геологические и инженерно-экологические изыскания для строительства.

8.8. Отбор, обработка и лабораторные исследования проб полезных ископаемых

На всех стадиях геологоразведочных работ широко применяется отбор различных проб (штуфных, керновых, бороздовых, литогеохимических и др.) с целью их последующей обработки и выполнения лабораторных анализов или технологических исследований. Все виды опробования должны выполняться с соблюдением требований методических и технологических инструкций, что обеспечить получение результатов возможно большей достоверности и точности. Отбор керновых и бороздовых проб может быть выполнен ручным, машинно-ручным и машинным способом. Основным направлением совершенствования процессов отбора и обработки проб является их механизация. В производственных организациях широко применяют электрические, пневматические ударные и дисковые (с использованием алмазных дисков) пробоотборники. Применение механизированных способов опробования повышает производительность и снижает себестоимость работ. Обработка проб включает их дробление, сокращение и подготовку к анализам и исследованиям. Обработка проб, как правило, выполняется централизованно, в дробильном цехе лаборатории предприятия. Комплексная установка для обработки рудных проб УКОРП производит дробление, измельчение, сокращение и отбор необходимого материала в лабораторную пробу – навеску массой 100-150 г из начальной пробы массой до 20 кг. При необходимости для дальнейшей обработки лабораторных проб, предусматривающей измельчение материала аналитических навесок до 0,044-0,074 мм, используются дисковые ЛДИ-60 и центробежные ЦИ-0,5 истиратели.

Методика лабораторных исследований и их организация зависят от условий их проведения. Лабораторные исследования, предназначенные для оперативной корректировки направления дальнейших поисковых работ (бурения скважин, проходки канав и др.) проводятся непосредственно в поле с помощью переносных химических лабораторий, портативных рентгенорадиометрических, ядерно-физических и других анализаторов. Основные объемы спектральных, химических, пробирных анализов, минералого-петрографических исследований выполняются в центральных лабораториях геологических организаций. Нередко используется подрядный способ выполнения лабораторных исследований при котором заключается договор на выполнение этих работ с другой организацией. Для экономии средств все пробы отправляют на более дешевые, с невысокой точностью виды анализов (например, полуколичественный спектральный анализ на 20-30 элементов), далее часть проб с низкими содержаниями полезных компонентов отбраковывается, а остальные отправляют на высокоточные, дорогие виды анализов (например, химические).

Контрольные вопросы:

1 Основной фактор или их группа, влияющие на рост механической скорости бурения?

2 Показатель скорости бурения, учитывающий затраты времени на чистое бурение, спуско-подъемные и другие вспомогательные работы в скважине называется?

3 Организация полевых геологоразведочных работ включает?

4 Геолого-технический наряд это документ в котором указывается?

5 При проходке подземных горно-разведочных выработок составляют паспорт буровзрывных работ, который включает?

ГЛАВА 9. ОРГАНИЗАЦИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Основные виды вспомогательного производства

Основными видами вспомогательного производства являются:

· ремонтно-техническое обслуживание;

· транспортное обслуживание;

· энергообеспечение или энергоснабжение;

· ремонтно-строительное обслуживание.