крепления выработок

Паспорта выемочного участка или проведения и крепления выработки составляются для каждой очистной и подготовительной выработки в соответствии с требованиями Инструкции по составлению паспортов выемочного участка, проведения и крепления подземных выработок (ДНАОП 1.1.30-5.16-03). Паспорт составляется начальником участка, проверяется главным технологом и утверждается директором или главным инженером шахты. С паспортом знакомят под расписку горных мастеров и рабочих. При изменении горно-геологических и горнотехнических условий ведения работ в паспорт должны быть немедленно внесены изменения или дополнения.

Паспорт состоит из пояснительной записки (которая должна быть краткой) и прикладываемых к ней графических материалов.

В пояснительную записку паспорта выемочного участка включаются характеристика основной и непосредственной кровли и почвы пласта и описание особенностей их поведения при выемке; обоснование выбора способа управления кровлей и принятого типа крепи; описание конструкции крепи и размеры ее основных элементов; расчетная прочность крепи и другие исходные данные для расчета потребности в крепежном лесе, металлических стойках, материалах для костров, секций крепи, а также способы и порядок доставки их в очистные забои; указания о путях и порядке нахождения и передвижения людей при выполнении работ по креплению и управлению кровлей; меры безопасности при возведении крепи, управлении кровлей и извлечении крепи. Для крутых пластов в паспорте должны указываться способы крепления борта лавы, ножки уступа, затяжки кровли и почвы, размеры уступов, способы крепления спасательных ниш; при щитовой системе - изготовление щитовых перекрытий, монтаж и демонтаж механизированных щитовых крепей; крепление углеспускных печей; изоляция отработанных участков или их части; при системах с полной закладкой - устройство отшивки выработанного пространства.

Графические материалы паспорта выемочного участка содержат схему очистного забоя (общий вид в масштабе 1:500 или 1:1000) с указанием ниш, сопряжений лавы со штреками, около штрековых целиков или бутовых полос, основного и транспортного оборудования; план и разрез очистного забоя в масштабе 1:100 (детальный 1:50) для наиболее характерных положений (после посадки или наращивания бутовых полос, при минимальной ширине рабочего пространства, перед посадкой или наращиванием бутовых полос, во время работы выемочной машины и др.). На плане и разрезе показываются конструкция и размеры крепи; расстояния между стойками и кострами; расстояние от первого ряда стоек до забоя; очередность установки крепи; ширина обнажения кровли при механизированных крепях и в местах изгиба конвейера; ширина рабочего пространства; размеры бутовых полос; крепление приводов конвейеров, мест изгиба их, сопряжении лав со штреками и комбайновых ниш; очередность и порядок установки временной и постоянной крепи; отставание крепи от забоя и другие характерные элементы крепления и управления кровлей. Здесь же указывают местонахождение людей при выполнении операций по креплению и управлению кровлей; таблица расчета потребности в крепежных материалах; таблица основных технико-экономических показателей; суточный график организации работ в лаве, где указываются последовательность и продолжительность основных производственных операций связанных с выемкой угля: выемка угля, крепление и управление кровлей, пылеподавление, предотвращение выбросов угля и газа и др.

Пояснительная записка паспорта проведения и крепления подготовительной выработки содержит краткую характеристику пласта, боковых пород и их устойчивости, а также предполагаемые геологические нарушения в пределах проектной длины выработки; обоснование выбора типа и конструкции крепи; описание способа проведения выработки и безопасного ведения работ.

В графической части приводят разрезы выработок (1:100; 1:50), в которых должны быть показаны их размеры, боковые породы, расположение пласта угля, конструкция и размеры постоянной и временной крепи, расположение затяжек, расстояние между осями рам, минимальное и максимальное отставание крепи от забоя, размещение проходческого оборудования и вентиляторных установок местного проветривания, расположение откаточных путей, величины зазоров и свободных проходов для людей, размещение заслонов, мест складирования материалов, водоотводных канав и тротуаров; схему электроснабжения; детали крепи (конструкция замков крепежных рам, заделка стоек в почву и др.) в масштабе 1:10; характеристику выработки, способ откатки и тип вагонеток; таблицу расхода крепежных материалов; конструкцию опалубки (при креплении бетоном или железобетоном) и срок ее снятия.

К паспорту прилагаются паспорт буровзрывных работ (если они применяются) и проект на установку вентиляторов местного проветривания (ВМП).

В проектных документах и паспортах выемочного участка, проведения и крепления подземных выработок должны быть предусмотрены меры по предотвращению опасных и вредных производственных факторов, а также средства коллективной и индивидуальной защиты от их воздействия.

3. Меры безопасности при проведении горизонтальных и наклонных

подготовительных выработок

Проведение подготовительных выработок связано с проявлением практически всех природных и производственных опасных факторов. При проведении подготовительных выработок происходит до 35% взрывов метана и угольной пыли, 60% газодинамических явлений, более 9% экзогенных и эндогенных пожаров. В призабойном пространстве выработок при уборке породы, оформлении забоя и креплении происходит более 18% обрушений, 51% обрушений происходит в местах сопряжения с очистными выработками, а 6% - в местах перекрепления выработок. Высокий уровень травматизма при обслуживании машин и механизмов, транспортного оборудования, имеет место поражения электротоком, падение людей и предметов и др. Возможны несчастные случаи при бурении шпуров и взрывных работах.

Типовые поперечные сечения горизонтальных и наклонных выработок в свету различного назначения регламентируются Правилами безопасности. Минимальные площади поперечных сечений определяются расчетом по факторам допустимой скорости воздушной струи (проветривания), ширине проходов для людей и величине зазоров между крепью, оборудованием или трубопроводами и наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава с учетом величины усадки крепи после воздействия горного давления. При прочих условиях влияния горного давления степень «сжатия» выработок со временем их эксплуатации следует принимать не менее чем на 200-300 мм по вертикали.

Ширина проходов для людей и зазоров между крепью, оборудованием или трубопроводами и наиболее выступающей кромкой габарита подвижного состава и между составами регламентируется в зависимости от вида выработки и применяемого транспорта и оборудования и составляет для проходов людей от 0,7 до 1,0 м, для зазоров 0,2-0,6 м. Проходы и зазоры должны быть выдержаны по высоте выработки не менее 1,8 м от почвы или тротуара (рис. 1).

Проходы на всем протяжении одно или двух путевой выработки устраиваются, как правило, с одной стороны выработки, а в двух путевых выработках в местах маневровых работ, разминовок, перегрузки оборудования и материалов и стационарных погрузочных пунктов с обеих сторон.

При наличии в выработке двух рельсовых путей, а также при совмещении в одной выработке конвейерного транспорта с рельсовым, монорельсовым или с самоходным нерельсовым проход для людей должен быть со стороны крепи. В наклонных выработках, оборудованных рельсовым и конвейерным транспортом, проход для людей устраивается между крепью выработки и конвейером.

Специфическим опасным фактором, связанным с креплением выработки являются обрушения и вывалы. Для крепления подготовительных выработок применяется постоянная (деревянная, металлическая, анкерная, бетонная, железобетонная и изредка каменная) крепь, возведение которой, а также уборку горной массы после взрывных работ и оформление забоя осуществляют под защитой временной крепи. Наиболее широко применяется металлическая податливая крепь из нескольких звеньев спецпрофиля СВП - арочная, кольцевая, арочно-эллипсообразная, арочная удлиненная, арочная с линейно циркулярным верхняком и др. В зависимости назначения и от горно-геологических условий работы крепи применяют крепи КМП-А5С-19, КМП-А4Э-19, КМП-АС5-23, КМП-К6, КМП-А5Э, КМП-А4Э, КВТ-12, КМП-А4Ц, АППК, КШПУ и др. В отдельных случаях в крепких монолитных породах, находящихся вне зоны влияния очистных работ, за исключением сопряжений, выработки могут эксплуатироваться без крепи.

На начало нового цикла отставание постоянной крепи от забоя (кроме каменной, бетонной, железобетонной) не должно превышать шага ее установки, но не более 3 м. Разрешается отставание постоянной крепи от забоя на расстояние более шага установки крепи (но меньше двойного шага установки) при крепости пород f > 7.

Временная предохранительная крепь может быть безраспорной, распорной, и автоматически передвигаемой. Наиболее распространенным и простым является вариант безраспорной предохранительной крепи из рельсов с настилом, подвешиваемых к верхнякам постоянной крепи и выдвигаемых в виде консоли в незакрепленную часть выработки (рис.2).

При этом последние рамы постоянной крепи прочно должны расшиваться соединительными стяжками и досками, чтобы противостоять удару от возможного обрушения пород и при взрывании шпуровых зарядов. Рабочие, производящие оборку кровли перед установкой временной крепи, должны находиться под закрепленным участком выработки.

В слабых и неустойчивых породах (сыпучих, мягких, плывунах, склонных к обрушению, а также обрушенных) выработки проводятся с применением передовой крепи, щитов или другими специальными способами. В легкообрушающихся породах в качестве передовой крепи применяются металлические штанги, заводимые в скважины, пробуренные над аркой или верхняком последней (у забоя) рамы в нетронутый массив и образующие металлический каркас, под которым производятся выемка породы и крепление выработки. При восстановлении выработок (проведении выработок по завалу) применяется забивная крепь. Деревянные колья длиной до 2 м пробиваются над верхняками или аркой рамы постоянной крепи, установленной на границе завала. Забивку кольев производят с наклоном вверх, отделяя ими породы, находящиеся выше контура выработки. По мере выемки и уборки породы при необходимости колья пробиваются дополнительно, пока не будет осуществлена выемка на глубину, равную расстоянию между рамами постоянной крепи. Забитые колья служат каркасом, под который устанавливается крепь. В сложных гидрогеологических условиях (плывуны, обводненность) применяются способы замораживания, цементации и др.

При проведении подготовительных выработок с подрывкой боковых пород и раздельной выемкой отставание породного забоя от угольного определяется расстоянием не более чем 5м.

В подготовительных выработках, проводимых вслед за очистным забоем, отставание породного забоя от угольного забоя лавы не должно превышать 5 м, если в очистной выработке применяется индивидуальная крепь, 8 м - при механизированной крепи и 11 м - при выемке угля стругами.

При проведении выработок по углю широким забоем при ширине раскоски более 5 м необходимо иметь соединенный со штреком закрепленный косовичник, служащий запасным выходом, и вентиляционным ходком.

Постоянная крепь эффективно работает при равномерно распределенной на нее нагрузке, т. е. при наиболее полном контакте крепи с окружающей породой по всему периметру выработки. Из этих соображений, а также для предотвращения скоплений метано-воздушной смеси пустоты за крепью должны быть заложены (забучены) негорючим материалом.

Выработки, служащие для перепуска угля породы или закладочных материалов на откаточный (промежуточный) горизонт самотеком, должны иметь два отделения, или для этой цели проводятся две параллельные выработки, сбиваемые между собой через каждые 8-10 м.

Ходовые отделения выработок отделяются от углеспускных (породоспускных) прочной сплошной отшивкой с закрываемыми окнами для пропуска застрявших кусков угля и породы. При спуске угля (закладочного материала, породы) по металлическим трубам отшивку ходового отделения не производят.

При проведении подготовительных выработок буровзрывным способом несчастные случаи, в частности при бурении шпуров, в значительной степени устраняются при применении буропогрузочных машин типа МПБ-2, 2ПМБ-2 или бурильных установок УБ1П 313А, УБШ 252, УБШ 253А, УБШ 255 «Буран», ЭБГП-1М в комплексе с породопогрузочными машинами МП-2, МПК-3У, ПМЛ-5, ППМ-4 и др.

Проведение горизонтальных и наклонных до 12º подготовительных выработок комбайнами позволяет в значительной степени повысить безопасность работ по сравнению с проведением буровзрывным способом. В настоящее время применяют в основном отечественные комбайны избирательного типа 4ПП-5, КСП-21, КГП, КСП-32, 4ПП-2М, П-110, П-165, П-220. При работе этих комбайнов крепление осуществляется вслед за подвиганием комбайна в стесненных условиях, что небезопасно и требует четкого соблюдения безопасных приемов работ, применение специальных средств малой механизации или передвижной временной крепи.

При проведении, углубке или ремонте наклонной выработки работающие в забое должны быть защищены от опасности падения сверху вагонеток и других предметов не менее чем двумя прочными ограждениями. Наиболее распространенными являются ограждения в виде барьеров, один из которых устанавливается в устье выработки, а другой переносной - не выше 20 м от места работы (рис. 3).

Рис.3. Ограждающий барьер

1 – ограждающий рельс; 2 – трос; 3 –блок; 4 - контргруз

Барьер изготавливают из рельса или спецпрофиля, один из концов которого шарнирно закреплен по верхняку рамы, а другой упирается в почву выработки. При спуске вагонетки барьер-балку поднимают вручную с помощью троса и контрогруза, при подъеме барьер поднимается вагонеткой.

В выработках с углами наклона боле 10^о, для удержания породопогрузочных (буропогрузочных) машин, предусматриваются специальные лебедки удержания, надежно закрепленные на верхних площадках. Для удержания породопогрузочных (буропогрузочных) машин, удаленных во время взрывных работ, применяют также переносной канатный барьер, а под скаты подкладывают тормозные башмаки.

Обмен горнопроходческого оборудования в забое проводимой выработки допускается с соблюдением следующих требований:

1) при размещении пульта управления машиниста в кабине или в торце горнопроходческого оборудования зазор между перемещаемым и неподвижным оборудованием должен быть не менее 0,2 м, а между оборудованием и крепью - не менее 0,25 м с обеих сторон выработки;

2) при размещении пульта управления машиниста сбоку горнопроходческого оборудования зазор между перемещаемым и неподвижным оборудованием должен быть не менее 0,2 м, а между оборудованием и крепью - не менее 0,7 м со стороны перемещаемого и 0,25 м - со стороны неподвижного оборудования;

3) во время разминовки один из механизмов должен находиться в неподвижном состоянии;

4) при использовании самоходных вагонов зазоры до крепи выработок должны быть по 0,7 м с обеих сторон на высоте 1,8 м от почвы.

При проведении наклонных выработок нахождение людей ниже места разминовки горнопроходческого оборудования во время маневровых работ не допускается.

При проведении наклонных восстающих выработок снизу вверх основную опасность представляет обрушение пород и угля. Для обеспечения безопасности производится тщательная оборка породы и угля в кровле и боках выработки и установка временной крепи.

4. Меры безопасности при ведении очистных работ

Наибольшее число случаев травматизма и аварий как на отечественных, так и зарубежных шахтах происходит при очистной выемке. Очистной забой характеризуется постоянно изменяющимися условиями ведения работ, наличием и активным проявлением природных и производственных опасных факторов, сосредоточением людей, рабочих процессов, машин и механизмов в ограниченном пространстве.

На выемочных участках (непосредственно в очистных выработках, выработанном пространстве и в прилегающих выработках с поступающей и исходящей струей) происходит в среднем 64% взрывов метана и угольной пыли, 6% экзогенных и 57% эндогенных пожаров, 72% обрушений (51% из них на сопряжении с подготовительными выработками) и 78% газодинамических явлений при выемке угля. Травматизм при обслуживании машин и механизмов в очистных забоях достигает 86% от общего травматизма на машинах и механизмах (табл.1).

Таблица 1 – Удельный вес травматизма на машинах и механизмах в очистных забоях по видам оборудования (в % к общему травматизму от машин и механизмов)

К наиболее опасным относятся процессы оформления забоя, крепление призабойного пространства, обслуживание выемочных машин, передвижение механизированных и посадочных крепей. Наиболее опасным местом в лаве является призабойное пространство, где высокая концентрация работающего оборудования (комбайн и вибрирующая тяговая цепь комбайна, скребковый конвейер, электро или пневмосверла и др.), возможен отжим угля, обрушение пород кровли, падение навесов и кусков породы и угля.

При ведении очистных работ уровень травматизма зависит от многих факторов и, прежде всего от технологии очистной выемки.

При разработке пологих и наклонных пластов до 70% случаев травматизма приходится на очистные забои, оборудованные узкозахватной техникой, в том числе около 28% на комплексно-механизированные забои и до 4% на струговые забои с индивидуальной крепью. Однако сравнительно с долей добываемого угля наиболее низкий удельный вес производственного травматизма наблюдается в лавах с механизированными комплексами, самый высокий - в лавах с узкозахватными и широкозахватными комбайнами и прочими видами очистной выемки с индивидуальной крепью. Различие в уровне травматизма при различных видах технологии очистной выемки объясняется неодинаковым составом производственных процессов, числом и временем нахождения работающих в опасных ситуациях. Комплексы оборудования с механизированными крепями изменяют производственную обстановку и состав работ в очистных забоях. Это приводит, в свою очередь к перераспределению причин производственного травматизма (табл. 2).

Наибольшее число случаев травматизма при рассматриваемых технологиях очистной выемки происходит во время оформления забоя, крепления и управления кровлей (39,7-51,0 %).

Больше всего случаев травматизма на этих процессах наблюдается в лавах, оборудованных узкозахватными комбайнами с индивидуальной крепью. Технология этого способа выемки угля имеет существенные недостатки, повышающие вероятность травмирования при эксплуатации даже по сравнению с широкозахватной выемкой.

Таблица 2 – Распределение травматизма по процессам очистной выемки

Узкозахватные комбайны имеют значительные габаритные размеры и требуют увеличения площади обнажения кровли и бесстоечного пространства, в том числе и на участках с повышенным горным давлением. При их работе не обеспечивается постоянная по всей длине лавы ширина вынимаемой полосы, что осложняет работы по креплению. Неполная «навалка» угля на конвейер вызывает необходимость ручной зачистки угля и нахождения работающих в «бесстоечном» пространстве продолжительное время. Применение выдвижных верхняков для индивидуальных стоек обеспечивает значительное повышение безопасных условий труда и снижения случаев травматизма при применении этого способа очистной выемки угля.

В лавах с узкозахватными комбайнами и механизированной крепью возрастает вероятность травмирования по причинам, связанным с монтажом и демонтажом выемочных машин и их обслуживании. Число случаев травматизма по этим причинам на 12-35% выше по сравнению с лавами, закрепленными индивидуальной крепью.

В очистных забоях, оборудованных механизированной крепью, случаев травматизма на процессах, связанных с управлением кровлей, наблюдается в 1,9-2,7 раза меньше в сравнении с другими видами технологии выемки.

Чаще всего непосредственными причинами травм являются отжим угля и обрушение оставшихся навесов угля и породы (табл.3).

Таблица 3 – Распределение случаев травматизма от обрушений в лавах

Причины травмирования	Распределение травматизма от обрушений в лавах (в % к общему числу)
с механизи-рованными комплексами	с узкозахватными комбайнами и индивидуальной крепью	со струговыми установками
Оставление навесов	13,2	13,2	21,3
Отсутствие или отставание постоянной крепи	18,8	16,4	22,2
Продолжение таблицы 3
Отсутствие или недостаточная плотность временной крепи	8,6	16.0	4,4
Несоответствие паспорта горно-геологическим условиям	12,9	8,1	8,0
Несвоевременное крепление нарушенной кровли	12,0	4,0	8,0
Неправильное удаление крепи	3,8	2,2	13,3
Нахождение в незакрепленном пространстве без производствен-ной необходимости	8,7	8,3	4,3
Отжим угля из угольного забоя	6,8	20,0	3,0
Обрушение при передвижке крепи	6,6	6,8	4,9
Прочие	8,6	5,0	10,5

Обрушение и вывалы пород кровли при всех видах технологии очистной выемки остаются одним из основных травмирующих факторов травматизма (табл. 4).

Высокий уровень травматизма при очистной выемке от вывалов и обрушения предъявляет определенные требования к применяемым системам разработки и способам крепления и управления кровлей.

Таблица 4 – Распределение случаев травматизма по травмирующим

факторам при различных технологиях очистной выемки

Практика показывает, что число случаев травматизма с тяжелым и смертельным исходом при сплошной системе разработки в среднем в три раза выше, чем при столбовой.

При управлении кровлей с частичной закладкой число случаев травматизма от обрушений с тяжелым и смертельным исходом на 25 % больше, чем при управлении кровлей с закладкой выработанного пространства, а по сравнению с управлением кровлей полным обрушением меньше на 43 %.

Выбор способа управления кровлей зависит от свойств кровли и почвы пластов, глубины разработки, мощности пластов, их угла падения, склонности угля к самовозгоранию и других факторов.

Полная закладка выработанного пространства рекомендуется при породах кровли III и IV классов (в последнем случае - если невозможно управление кровлей плавным опусканием), а также при всех классах кровли на пластах, опасных по внезапным выносам угля и газа. На крутых пластах она также применяется при неустойчивых породах кровли и почвы, при разработке пластов, залегающих в сложных горно-геологических условиях, склонных к самовозгоранию, а также для защиты ответственных сооружений и водоемов на поверхности. Для закладки пользуется порода, добываемая непосредственно в шахте или транспортируемая с поверхности

Частичная закладка рекомендуется при породах кровли II класса в случае недостаточной мощности легкообрушающихся пород непосредственной кровли, не обеспечивающей достаточного подбучивания основной кровли, а также в случаях, когда работы ведутся непосредственно под основной кровлей, представленной более или менее мощными слоями труднообрушающихся пород. Рассматриваемый способ управления кровлей заключается в возведении полос по простиранию или падению из породы, получаемой в бутовых штреках. При этом способе повышается опасность травмирования людей в бутовых штреках (особенно при бурении шпуров и выкладке бутовых полос).

Плавное опускание применяют при залегании в кровле пород, способных плавно опускаться без значительных нарушений сплошности, при почве, склонной к пучению, и мощности пласта не более 1 м. В качестве специальной крепи применяют костры, устанавливаемые в один-два ряда и переносимые по мере подвигания забоя.

Полное обрушение применяют при породах I и II классов. При этом периодически вслед за подвиганием очистного забоя удаляют крепь, что приводит к обрушению пород кровли, распространяющемуся до нового ряда посадочной крепи. При использовании передвижных механизированных крепей, когда крепление забоя и управление кровлей являются единым процессом, шаг обрушения, т. е. расстояние, через которое производится искусственное обрушение, зависит от конструкции крепи и ширины захвата выемочной машины, при индивидуальных крепях шаг обрушения обычно кратен полезной глубине вруба (один - три, реже более врубов).

При отходе лавы от разрезной печи первичная посадка основной кровли происходит внезапно при площади обнажения (пролете) в 1,85 и 1,4 раза большей, чем последующие. Поэтому для предупреждения произвольных обрушений кровли при ее значительном обнажении и исключения связанных с этим несчастных случаев ведение очистных работ и крепление забоя до первичной посадки и сама первичная посадка производится по специальному паспорту.

Определение шага первичной посадки для шахт Донбасса может быть выполнено с использованием зависимости шага первичной посадки L₀от мощности основной M₀и непосредственной кровли m_н:

- при мощности основной кровли менее 5м

- при мощности основной кровли 5 м и более

где k - коэффициент, равный 7 для глинистых сланцев, 11 - для песчанистых сланцев и 14 - для песчаников.

Зная шаг первичной посадки и мощность непосредственной кровли, можно своевременно выполнить мероприятия по обеспечению безопасности работ. При мощности непосредственной кровли более 5-ти кратной мощности пласта в период перед посадкой основной кровли необходимо увеличить плотность призабойной крепи на 25-30% (до 1,25-1,5 стойки на 1 м² поддерживаемой площади). При мощности непосредственной кровли менее 5-ти кратной мощности пласта очистной забой следует располагать или строго по линии падения пласта, или с наклоном в сторону забоя.

При наличии непосредственно над пластом монолитных, устойчивых пород первичную посадку кровли рекомендуется производить на два ряда посадочных стоек ОКУ, располагаемых в шахматном порядке, или на гидравлическую крепь «Спутник», имеющую высокий первоначальный распор. При углах падения пласта более 15° посадка производится только снизу вверх. Для предотвращения воздушных ударов при посадке кровли рекомендуется возводить деревянные костры, оставляемые затем в выработанном пространстве, с плотностью один костер на 50-60 м² площади кровли.

В очистных выработках должна применяться механизированная или индивидуальная крепь с характеристиками, соответствующими горно-геологическим условиям. Постоянная индивидуальная крепь должна состоять из однотипных стоек с одинаковыми характеристиками по несущей способности. В лавах, закрепленных металлической крепью, разрешается применение деревянных верхняков, а деревянных стоек - в качестве контрольных.

В очистных забоях с индивидуальной крепью случаи травматизма от обрушений пород кровли чаще всего наблюдаются в раскрепленном призабойном пространстве, особенно за комбайном в месте изгиба конвейера, т. н. «треугольник смерти». Основным техническим решением здесь является применение индивидуальной металлической крепи с консольными металлическими верхняками, что позволяет отказаться от установки временной крепи и обеспечивает постоянное нахождение людей под крепью. При этом при консольной навеске шарнирных верхняков обязательным является замыкание их в шарнирах, так как только цепочка верхняков обеспечивает устойчивость крепи в случае деформации или падения одной из стоек.

Предупреждение опасности обрушений в нишах и на сопряжениях лавы со штреками достигается отказом от ниш (с самозарубкой комбайнов косыми заездами) и применением механизированной передвижной крепью крепи на сопряжениях.

На рис.4 показана механизированная крепь сопряжения ДонУГИ, состоящая из трех двухстоечных секций 1, соединенных балками 2, двух домкратов передвижки 3, опоры привода конвейера 4 и пульта управления 5.

В комплексно-механизированных лавах допускается применение индивидуальной металлической крепи на концевых участках, а также деревянной - в местах выкладки бутовых полос и в местах геологических нарушений. Применение деревянной крепи в лавах с индивидуальной металлической крепью допускается в местах геологических нарушений и на концевых участках, в местах выкладки бутовых полос или возведения других сооружений для поддержания сопряжений очистных забоев с примыкающими выработками.

Для предотвращения обрушений в процессе работы должна производиться проверка устойчивости кровли и забоя путем осмотра и отстукивания. При наличии признаков опасности обрушения кровли, забоя или сползания почвы на крутых пластах должна производиться оборка отслоившейся горной массы и устанавливаться дополнительная крепь. В случае остановки работ в очистной выработке на время свыше суток должны быть приняты меры по предупреждению обрушения кровли в призабойном пространстве, загазирования или затопления. Возобновление работ допускается с разрешения главного инженера шахты после осмотра очистной выработки должностными лицами или специалистами.

При работе комбайна вибрирующая тяговая цепь представляет опасность травмирования практически по всей длине лавы, но особую опасность представляет обрыв тяговой цепи. Поэтому при работе комбайна с рамы конвейера на пластах с углами падения 9º и выше и при работе с почвы на пластах с углом падения 20º и выше, а также в условия возможного скольжения выемочных машин по почве обязательным является применение предохранительной лебедки с дистанционным включением.

5. Меры безопасности при проходке, углубке и армировании

вертикальных стволов

При проходке и углубке вертикальных стволов с помощью буровзрывных работ необходимо применение мероприятий по предупреждению травматизма при бурении шпуров, погрузке породы в бадьи, а также устранения опасности обрушения пород, падения кусков породы и предметов и падения людей.

Для предотвращения травматизма от падения сверху предметов и кусков породы и людей с высоты обязательным требованием является перекрытие устья выработки на нулевой отметке, ведение работ по проходке и углубке ствола (шурфа) под защитой проходческих полков, а при углубке ствола также изоляции забоя углубляемого ствола от действующих подъемов предохранительным полком или целиком породы, прочность которых рассчитывается с учетом применяемого подъема и возможной массы падающего груза. Предохранительный полок сооружается при величине нерабочей части действующего ствола более 10 м, при величине 5-10 м оставляется предохранительный целик.

При выдаче породы ляды на перекрытии ствола (нулевой раме копра) должны открываться только в момент прохода бадьи. Конструкция ляд должна исключать падение в ствол породы или иных предметов при разгрузке бадей, проем для пропуска бадей должен иметь по периметру сплошное ограждение. В лядах для прохода головных и направляющих канатов имеются зазоры, через которые возможно падение мелких предметов. Для ликвидации зтих зазоров на одной из половинок ляд должны быть установлены фартуки из конвейерной ленты.

Ляды открываются рукоятчиком-сигналистом, обслуживающим проемы только одной подьемной машины в момент прохода бадьи. У рукоятчика-сигналиста рядом с кнопками управления проходческими лебедками должно быть устройство аварийного отключения проходческих лебедок. При подходе бадьи на расстояние 40 м до нулевой площадки на специальном табло у рукоятчика загорается лампочка и звучит сирена (звонок). Это является сигналом к открыванию ляд. Если ляды не открыты, то при подходе бадьи на расстояние 20 м от нулевой площадки срабатывает концевой выключатель и подьем останавливается.

Приемные площадки разгрузочных станков в копрах обычно имеют разгрузочные ляды или ограждение высотой не менее 1600 мм, которое в нижней части должно быть сплошным на высоту не менее 300 мм.

Посадка людей в бадью и выход из них производится на нижней приемной площадке. Высадка людей из бадьи или посадка в бадью на верхней приемной площадке разгрузочных станков запрещается, так как эта площадка имеет наклонные ляды, что может быть причиной опрокидывания бадьи и падения людей. В конструкциях бадей большой емкостн типа БПСМ на внутренней и внешней сторонах стенки сосуда имеются специальные заглубления, образующие ступени. В бадьях емкостью до 3 м³ типа БП, БПС оборудуют специальные навесные лестницы.

Призабойная часть проходимого или углубляемого ствола оборудуется проходческим подвесным или шагающим полком. Одноэтажные подвесные полки должны быть подвешены к канату не менее чем в четырех местах; двух - или многоэтажные полки должны крепиться к канату так, чтобы при их перемещении не нарушалась горизонтальная устойчивость и исключалась возможность заклинивания.

При совмещенной технологической схеме проходки (рис.5) зазор между полком и крепью ствола должен быть не более 400 мм, при этом на всех этажах полка по его периметру должно быть решетчатое ограждение высотою не менее 1400 мм. Нижняя часть ограждения должна иметь сплошную металлическую обшивку высотой не менее 300 мм. Проемы для раструбов между этажами полка должны быть отшиты металлической сеткой. В нижней части раструба отшивка выполняется сплошным ограждением высотой не менее 300 мм. Высота раструба над верхним этажом полка должна быть не менее 1600 мм.

При параллельной технологической схеме ведения работ по проходке ствола и возведению постоянной крепи с подвесного полка последний должен иметь верхний этаж для защиты работающих на полке от возможного падения предметов сверху. Зазор между полком и возводимой крепью ствола должен быть не более 120 мм.

Наилучшие условия труда обеспечиваются при применении последовательной технологической схемы ведения работ по уборке породы и возведению постоянной крепи в призабойной части ствола.

Все зазоры между полком, нижним этажом многоэтажного полка и возводимой крепью ствола, опалубкой или щитом-оболочкой и т. п. перекрывают с помощью специальных устройств или двумя слоями транспортерной ленты.

Проходческие полки должны быть оборудованы смотровыми щелями, позволяющими проходчику, ответственному за пропуск бадей и грузов через раструбы, видеть положение в забое и оборудование, размещенное ниже полка.

Во избежание попадания взорванной породы на балки нижнего этажа балки должны быть обшиты металлическими полосами под углом 45%. После взрывных работ куски породы, заброшенные на временную крепь, полки и подвесное проходческое оборудование, удаляют.

Несчастные случаи непосредственно при погрузке породы в бадью практически исключены при использовании погрузочных машин типа КСМ-2у, КС-2у/40, 2КС-2у/40, 2КС-1МА с механизированным вождением грейфера, управление которым осуществляется из кабины. Эти машины монтируются под нижним перекрытием проходческого полка на центральной опоре и круговом монорельсе. Для повышения безопасности работ необходимо только четкое взаимодействие работы подъема и погрузочной машины. Когда поворотная рама погрузочной машины находится под бадьевым подъемом подвесного полка, бадья не может опускаться в призабойную часть ствола. В этот момент бадья находится над полком и опускается после сигнала машиниста погрузочной машины, когда поворотная рама освободит бадейный проем полка. При спуске бадьи в забой подъемный канат находится в бадьевом проеме полка и поворотная рама погрузочной машины не может совершить круговое движение. При погрузке породы в бадьи погрузочная машина перемещается под бадьевым проемом в подвесном полке, не занятым подъемным канатом.

Для устранения опасности травмирования рук проходчиков дужками бадей применяются опорные кулаки, установленные на корпусе бадьи с таким расчетом, чтобы расстояние между опущенными дужками и корпусом бадьи было не менее 40 мм.Наибольшая безопасность достигается применением схемы подъема без перецепки бадей.

Бадья должна недогружаться на 100 мм до борта, так как в процессе подьема груженой бадьи на участке ствола без направляющих канатов или в случае резкого торможения бадьи возможно ее раскачивание и высыпание породы. К днищу бадьи с внешней стороны прилипают куски породы. В связи с этим при отправке груженой бадьи на поверхность необходимо убедиться, что на днище не остаоськусков породы, кроме того, нужно ликвидировать раскачивание бадьи и только после этого дать сигнал к ее подьему.

Для предупреждения обрушения породы в процессе проходки ствола участок его от забоя до постоянной крепи закрепляется временной металлической крепью либо набрызгобетоном слоем 100 мм. Временная металлическая крепь оставляется при возведении постоянной бетонной крепи. Эффективным средством устранения опасности обрушения пород со стенок незакрепленной части ствола является применение подвесной металлической опалубки, которая подвешивается не менее чем на трех канатах.

В слабых и неустойчивых породах величина отставания крепи или нижней кромки опалубки от забоя не должна превышать 1,0 -1,5 м.

Для возведения постоянной бетонной крепи применяется достаточно безопасная технология подачи бетона с поверхности. Бетонопроводы должны быть закреплены дополнительным цельным канатом по всей длине. Работы по ликвидации «затора» бетона в трубопроводе должны выполняться под руководством должностного лица при отсутствии людей ниже «затора».

При креплении стволов тюбинговыми кольцами установка тюбингов должна производиться с рабочего подвесного полка или непосредственно из забоя. При укладке тюбинга на место разрешается освобождать его от захвата только после его закрепления не менее чем двумя болтами. Установка сегмента при одном подъеме должна осуществляться с помощью вспомогательных лебедок или полиспастов и блоков, укрепленных в стволе. Вспомогательные лебедки должны быть установлены на поверхности или на полке, устраиваемом на участке ствола, закрепленном постоянной крепью. Величина незацементированного закрепленного пространства не должна превышать одной заходки.

Бурение шпуров может производиться вручную. При этом ручные бурильные машины, комплекты буров и оборудование для пылеподавления должны доставляться в специальных контейнерах. Практически полная безопасность и нормализация условий труда при бурении шпуров достигается при использовании бурильных установок типа БУКС-1М и СМБУ-4М.

При рассечке приствольных выработок, в особенности околоствольного двора, возникает опасность обрушения в местах сопряжения кровли выработки со стволом. В зависимости от сечения сопряжения, нарушенности и прочности пород и др. проведение сопряжений осуществляют сплошным забоем, послойной выемкой породы сверху вниз или снизу вверх, а в самых неблагоприятных условиях - независимыми забоями с помощью боковых выработок. Боковые выработки сечением 3,0-3,5 м² проходят слоями с оставлением внутри опорного целика. Когда боковые выработки будут пройдены с временной крепью на длину сопряжения в каждом слое, в них возводят постоянную крепь. После полного возведения стен производят выемку под свод рассечки с последующим его бетонированием. Затем производят выемку оставшегося целика пород.

Армирование стволов шахт в целях большей безопасности следует производить по последовательной схеме. Армирование ствола производится со специальных, как правило, переоборудованных проходческих полков. Не допускается использовать подвесные люльки в качестве подъемного сосуда, а также спускать материалы и элементы армировки под бадьями, не имеющими специальных подвесных устройств.

Для освещения забоя ствола, призабойной его части, проходческих полков применяют проходческие сетевые светильники «Проходка-2» и «Свет-4». Лампы для освещения выбирают по световому потоку с допустимыми нормами освещенности: приемные площадки стволов - 10 лк, проходческие полки - 5 лк, призабойное пространство - 10 лк на забое и 5 лк - на стенках ствола.

Неотъемлемой частью безопасного и безаварийного управления технологическими процессами является связь и сигнализация, подаваемая по различным вариантам схемы: забой (полок) - нулевая площадка - центральный пульт управления лебедками

Аппаратура стволовой связи «Вызов» обеспечивает симплексную двустороннюю связь по лучевой схеме с управлением от рукоятчика. Вызов абонента рукоятчиком осуществляется голосом через микрофонный усилитель при нажатии соответствующей переговорной кнопки. При нажатии кнопки блока рукоятчика обеспечивается передача информации от рукоятчика к абоненту, а при отпущенной кнопке - прием абонента. Отключение абонента производится кратковременным нажатием кнопки выключения связи. Вызов рукоятчика осуществляется кратковременным нажатием кнопки у абонента. Рукоятчик после принятия вызова прослушивает разговорную речь абонента. Аппаратура связи «Вызов» может применяться в условиях высоких уровней шумов: на полках - до 100 дБ, в забое - до 117 дБ, на нулевой площадке - до 90 дБ, в машинном отделении подъема - до 80 дБ.

Проходческая стволовая аппаратура связи АСПС 1М предназначена для согласования действий между рукоятчиком и машинистом подъемной машины, оператором пульта управления проходческими лебедками, абонентами забоя и полков при проходке стволов шахт, опасных по взрыву газа и пыли, а также по внезапным выбросам угля, породы и газа. Аппаратура АСПС 1М рассчитана для использования ее в качестве линии связи при проходке стволов глубиной до 2000 м и обеспечивает: симплексную двустороннюю громкоговорящую связь рукоятчика с машинистом подъемной машины, оператором пульта управления лебедками и абонентами полков; машинистом подъемной машины - двусторонняя громкоговорящая связь; рукоятчиком и абонентами ствола (забоя, полка) - двусторонняя громкоговорящая или телефонная связь; рукоятчиком и оператором пульта управления лебедками - двусторонняя громкоговорящая связь. Эту аппаратуру применяют при проходке вертикальных стволов шахт, опасных по взрыву газа и пыли.

Шахтная стволовая сигнализация предназначена для координации действий обслуживающего персонала вертикальных подъемов шахт. Наличие быстродействующей надежной сигнализации, обеспечивающей передачу отчетливых звуковых и световых сигналов и фиксацию их, способствует безопасной работе шахтных механизмов и повышению их производительности.

Каждая подъемная установка, используемая при проходке ствола, должна иметь не менее двух независимых устройств, одно из которых должно выполнять функции рабочей сигнализации, а другое - резервной и ремонтной. Устройство рабочей сигнализации должно обеспечивать возможность подачи сигналов из забоя на полок, с полка - рукоятчику и от рукоятчика - машинисту, а ремонтной или резервной, если она выполняет и функции ремонтной, - с любой точки ствола.

При наличии в одном стволе, находящемся в проходке, двух равноценных подъемных установок функции резервной и ремонтной сигнализации могут выполняться одним сигнальным устройством при наличии к нему доступа из сосудов обеих подъемных установок.

Если ствол оборудован более чем одной подъемной установкой, то подача исполнительного сигнала должна производиться только рукоятчиком каждой подъемной установки.

Схема стволовой сигнализации всех подъемных установок должна предусматривать возможность подачи сигнала «стоп» с любой точки ствола непосредственно машинисту.

Каждый непонятный сигнал должен восприниматься рукоятчиком, полковым и машинистом как сигнал «стоп». Возобновление работы подъемной установки разрешается только после личного выяснения машинистом причин подачи неясного сигнала.

Отечественной промышленностью серийно выпускаются различные системы аппаратуры стволовой сигнализации только для стволов действующих эксплуатационных шахт, а для стволов, находящихся в проходке, схемы сигнализации разрабатываются в проектах для каждого конкретного случая. Для разработки этих схем используют серийно выпускаемые промышленностью различные аппаратуры, предназначенные для целей стволовой сигнализации в условиях шахт и рудников: сигнальные выключатели, гудки, звонки, табло и световые указатели, сигнальные колонки и др.

Универсальная аппаратура сигнализации и связи УАСС предназначена для координации действий обслуживающего персонала шахтных подъемных установок на стадии сооружения вертикального ствола посредством обеспечения сигнализации и связи по радиоканалу с использованием шахтных каналов в качестве линии связи. Аппаратура обеспечивает: рабочую сигнализацию и связь между полковым и рукоятчиком; ремонтную сигнализацию и связь между сигналистом в бадье и рукоятчиком или машинистом подъемной установки; рабочую и ремонтную проводную громкоговорящую связь между каждым рукоятчиком и соответствующим машинистом подъемной установки; рабочую и ремонтную проводную громко- ворящую связь между рукоятчиком и машинистом проходческих лебедок. Рис.6. Спасательные лестницы

В случае аварии подъема для выдачи людей на поверхность применяется металлическая аварийно-спасательная лестница, подвешенная на канате к подъемной лебедке с комбинированным (механическим и ручным) приводом. Спасательные лестницы имеют два варианта исполнения ЛС-1 и ЛС-2 для стволов диаметром соответственно до и более 6 м (рис. 6).

Лестницы состоят из сборных секций, на каждой из которой размещается соответственно 5 и 6 человек. Для безопасности против каждого сидения предусмотрены поручни, за которые держатся проходчики при подъеме лестницы.

6. Ремонт и ликвидация горных выработок

Техническое состояние горизонтальных и наклонных выработок должны проверяться должностными лицами участков, в ведении которых они находятся: горными мастерами участков – ежесменно, начальниками или заместителями (помощниками) начальников участков – ежесуточно, горными мастерами участков ВТБ - при контроле ими состояния рудничной атмосферы.

К нарушениям технического состояния крепи относятся: наличие заколов и пересекающихся трещин в монолитной бетонной или железобетонной крепи (эти нарушения особо опасны, так как обрушение хрупко разрушающегося бетона происходит практически мгновенно); деформация в виде выполаживания сборной железобетонной или блочной крепи (при этом смежные соединения - шарниры выходят на одну прямую линию, образуя мгновенно изменяемую систему, и сборная крепь теряет свою устойчивость; деформация сегментов металлической крепи из спецпрофиля, разрыв хомутов замковых соединений (обычно такие нарушения являются следствием несоблюдения требований к установке металлической крепи, заключающееся в отсутствии специальной расклинки в районе замковых соединений, при этом крепь не работает в податливом режиме и деформируется); деформация затяжек, в результате чего они не выполняют ограждающих функций; разрушение породы под опорной шайбой анкерной крепи, в результате чего уменьшается натяжение штанги и нарушается условие равновесия горного массива и анкерной крепи, происходит срыв натяжной гайки анкерной крепи при ее перегрузке и недостаточное натяжение штанги, снижающее ее работоспособность; поломы ножек и верхняков деревянной крепи.

Перекрепление (ремонт) выработки с целью замены крепи, пришедшей в негодность, увеличения ее поперечного сечения, устранения пучения почвы и связанный с этим ремонт рельсового пути и др. должно производиться по паспорту, утвержденному главным инженером шахты, с которым знакомят под расписку горных мастеров и рабочих. При этом перекрепление сопряжений штреков с квершлагами, бремсбергами, уклонами, камерами, ходками должно производиться в присутствии сменного руководителя работ на участке.

Работы по перекреплению выработки должны вестись от ствола или от исправных выработок, связанных со стволом, чтобы обеспечивался безопасный выход работающих в случае завала.

Как правило, ремонт крепи требует ее полного или частичного извлечения, сопровождающегося выпуском породы. При этом нарушается равновесие, установившееся со временем между крепью и вмещающим выработку горным массивом, породы снова приходят в движение и могут вызвать повторные деформации ремонтированной или замененной крепи, а существенное уменьшение плотности крепи может привести к обрушению массива. Поэтому допускается повременное удаление только двух рам (арок) крепи, требуется тщательное заполнение (забучивание) пустот за крепью, а в связи с потерей устойчивости рам (арок), находящихся впереди и сзади удаляемых, - обязательная их расшивка и усиление распорками или стойками.

При перекреплении горизонтальных выработок с электровозной откаткой должны быть выставлены световые сигналы на расстоянии длины тормозного пути, но не менее 80 м в обе стороны от места работ.

Перекрепление наклонных откаточных выработок при бесконечной откатке разрешается производить только при освобожденном от вагонеток канате. Допускается оставлять вагонетки, предназначенные для ремонта выработки, при условии их надежного закрепления, а в выработках с концевой канатной откаткой, кроме того, прикрепления их к тяговому канату.

Работы по ликвидации завалов в очистных и подготовительных выработках (независимо от размера завала по длине выработки) должны производиться в соответствии со специальными мероприятиями, утвержденными главным инженером шахты. Места завалов наносятся на планы горных выработок.

При проведении ремонтных работ в вертикальных и наклонных выработках запрещается подъем (спуск) и передвижение по ним людей, не занятых на ремонте. Запрещается одновременно производить ремонтные работы в указанных выработках более чем в одном месте, за исключением выработок с углом наклона до 18°. При спуске и подъеме грузов должна быть сигнализация от лиц, принимающих груз, к рукоятчику-сигналисту или машинисту подъемной установки.

Крепь и армировка вертикальных, наклонных (свыше 45°) стволов и скважин, оборудованных подъемными установками, должны осматриваться ежесуточно - специально назначенными лицами, раз в неделю - механиком подъема, не реже одного раза в месяц - главным механиком и одного раза в квартал - главным инженером шахты. Крепь наклонных (до 45°) стволов ежесменно осматривается горными мастерами, ежесуточно - начальниками участков или их заместителями (помощниками), в ведении которых находятся выработки, и один раз в квартал - главным инженером шахты. Результаты осмотра и принимаемые меры по устранению нарушений заносятся проверяющими в Книгу осмотра стволов шахт.

В период строительства (реконструкции) шахты крепь и армировка стволов при их проходке, углубке и эксплуатации должны осматриваться начальником или главным инженером шахтопроходческого (шахтостроительного) управления не реже одного раза в месяц. Кроме того, армировка должна осматриваться главным или старшим механиком не реже двух раз в месяц, а механиком подъема - не реже одного раза в неделю.

В проектах строительства главных стволов шахт должно быть предусмотрено наблюдение за состоянием крепи в процессе строительства с помощью контрольно-измерительных устройств. Наблюдение за состоянием крепи возлагается на маркшейдерскую службу организации, осуществляющую строительство. В вертикальных стволах не реже чем один раз в два года должны производиться замер зазоров и профильная съемка армировки.

В проекте по ремонту ствола должно предусматриваться перекрытие ствола ниже места ремонта предохранительным полком, исключающим падение в ствол кусков породы, элементов крепи, армировки и инструментов; перекрытие ствола на высоте не более 5 м от места работы для защиты работающих от случайно падающих сверху предметов; производство работ с укрепленного неподвижного или подвесного полка (с этого полка до полка лестничного отделения должна быть подвесная лестница, работающие по ремонту ствола должны использовать предохранительные пояса).

При производстве каких-либо работ в зумпфе движение подъемных сосудов по стволу полностью прекращается, а работающие в зумпфе должны быть защищены от случайного падения предметов сверху.

Погашение выработок должно производиться по проекту, утвержденному главным инженером шахты, предусматривающему применение механизмов для извлечения крепи.

Извлечение крепи из горизонтальных и наклонных выработок с углами наклона до 15° должно осуществляться с погашением выработки в направлении, имеющем выход к стволу шахты. Извлечение крепи в наклонных выработках с углом наклона от 15° до 30° производится только в направлении снизу вверх. Извлечение крепи из стволов и других вертикальных выработок, а также из наклонных выработок с углом наклона более 30° не допускается.

Ликвидация шахт должна производиться по проектам в соответствии с требованиями Инструкции о порядке ликвидации и консервации предприятий по добыче полезных ископаемых. При разработке проектов ликвидации шахт предусматриваются мероприятия по предотвращению возможного проникновения на поверхность метана и других газов; предупреждению сдвижения земной поверхности после ликвидации шахты; оценка опасности и предотвращения заражения токсическими веществами атмосферы, поверхностных вод и соседних шахт; оценка опасности и предотвращения возможности подтопления земной поверхности и соседних шахт.

Ликвидируемые вертикальные горные выработки, имеющие выход на поверхность (стволы, шурфы и скважины диаметром 200 мм и более), должны полностью засыпаться негорючими, нетоксичными материалами (кроме глины), а затем перекрываться железобетонными полками. На время ликвидации выработок устья их должны ограждаться. Устья ликвидируемых наклонных выработок, имеющих выход на земную поверхность, должны быть закрыты не менее чем двумя кирпичными, каменными или бетонными перемычками, без извлечения крепи между перемычками и засыпкой участка между ними негорючими и нетоксичными материалами.

Устья ликвидируемых выработок должны быть ограждены водоотводными канавами, а при необходимости принимаются дополнительные меры против затопления действующих горных выработок.

Ликвидированные горные выработки должны быть своевременно отражены на планах горных работ.

Вопросы

1. Устройство выходов из шахты и горных выработок.

2. Требования к паспортам выемочных участков и проведения и крепления выработок.

3. Меры безопасности при проведении горизонтальных и наклонных подготовительных выработок.

4. Меры безопасности при ведении очистных работ.

5. Меры безопасности при проходке, углубке и армировании вертикальных стволов.

6. Ремонт и ликвидация горных выработок.