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 м³.

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.