Организация работ при углубке стволов

Основными видами работ при углубке стволов являются: вы­емка породы, возведение постоянной крепи и армирование.

Из 50 углубок стволов в Кузнецком бассейне последователь­ная схема работ применялась на 25 стволах, совмещенная на 24 и параллельная на одном стволе. В настоящее время на углуб­ке стволов применяется исключительно совмещенная схема ве­дения работ. Выемку породы выполняют с применением буро­взрывных работ.

Для бурения шпуров до последнего времени на всех углуб- ках применялись ручные бурильные машины типа ПР-24ЛУ, ПР-ЗОЛУ, ПР-ЗОРУ с одновременной работой в зависимости от диаметра и крепости пород от 6 до 14. Это объясняется тем, что серийно выпускаемые бурильные установки типа БУКС кон­струкции ЦНИИподземмаша могут применяться в комплекте с погрузочной машиной КС-2у/40, применение которой на углуб- ках стволов нецелесообразно (см. § 10).

С целью механизации бурения шпуров на углубке стволов за последние годы ЦНИИподземмаш разработал и провел про­мышленные испытания проходческих комплексов КС-7 и КС-12 с бурильными установками БУКС-2м.

Однако промышленные испытания комплекса КС-7 не дали положительных результатов, и дальнейшая разработка его пре­кращена, а комплекс КС-12 серийно не выпускается.

Впервые механизированное бурение шпуров бурильной уста­новки СМБУ-Зм конструкции КузНИИшахтостроя выполнено Прокопьевским ШПУ на углубке скипового ствола шахты «Тай- бинская» п/о Прокопьевскуголь. В этом же управлении в 1978 г. проводили промышленные испытания усовершенствован­ной модели бурильной установки СМБУ-4м на углубке клетево­го ствола шахты им. Калинина п/о Прокопьевскуголь.

По хронометражным данным на углубке скипового ствола шахты «Тайбинская» при бурении на заходку 80 шпуров глуби­ной 2,6 м среднее время бурения с подготовительно-заключи­тельными операциями составило около 3 ч и в отдельные циклы 2 ч 30 мин. Производительность труда проходчиков по сравне­нию с ручным бурением повысилась на 175%.

Схемы расположения шпуров в забое ствола при углубке полным сечением аналогичным схемам, применяемым при про­ходке стволов.

При углубке стволов с предварительной проходкой гезенка или бурения скважины большого диаметра паспорт буровзрыв­ных работ должен обеспечить необходимую кусковатость отби­той породы, чтобы не допустить забучивание гезенка или сква­жины.

Для бурения восстающих шпуров в гезенках при углубке стволов снизу вверх рекомендуется применение телескопных бу­рильных машин.

В связи с тем что углубку стволов выполняют в условиях

эксплуатационных шахт, большинство из которых относится к опасным по газу или пыли, запрещается применение сильных взрывчатых веществ — динамитов и скальных аммонитов.

Погрузку породы при углубке стволов в настоящее время выполняют пневмопогрузчиками типа КС-3.

Наибольшая производительность погрузки породы возможна при углубке с выдачей породы на поверхность, что обеспечи­вает независимость от работы эксплуатационной шахты, позво­ляет применять мощные подъемные машины постоянного типа, бадьи вместимостью до 2 м³ и транспортирование по­роды автосамосвалами.

Над созданием погрузоч­ных машин для проходки не­глубоких стволов и углубок работают ЦНИИподземмаш, ВНИИОМШС и КузНИИшахтострой.

Наиболее перспективной погрузочной машиной для углубки стволов является облегченный стволовой комплекс (ОСК) кон­струкции КузНИИшахтостроя,

При углубке ствола по схеме IV порода после взрывных ра­бот попадает в гезенк или скважину большого диаметра и спу­скается на подготовляемый горизонт, где она загружается в ва­гонетки. Спуск породы в гезенк по сравнению с погрузкой поро­ды в бадьи значительно ускоряет выгрузку породы из забоя, однако проходка самого гезенка обычным способом является весьма трудоемкой. С началом широкого применения проходче­ских комплексов типа КПВ-1 для проходки гезенков возможно увеличение объемов углубки стволов по этой схеме. Однако более перспективным при углубке является бурение скважин большого диаметра в направлении снизу вверх специ­альными бурильными установками и комбайнами.

Способы предотвращения забучивания породой буровых скважин при углубке стволов по этой схеме аналогичны используемым при проходке стволов с применением скважины большого диаметра.

Для возведения постоянной крепи при углубке стволов при­меняется монолитный бетон.

В зависимости от принятой схемы углубки и конкретных условий приготовление бетонной смеси выполняется на поверх­ности или в шахте.

На подавляющем большинстве углубок стволов в бассейне бетонная смесь доставляется автосамосвалами с централизо­ванных бетоносмесительных установок.

С широким использованием подвижных металлических опа­лубок преимущественное применение на углубке стволов полу­чил спуск бетонной смеси по трубам.

Независимо от схемы и шага углубки в углубляемой части ствола необходимо монтировать подвесной проходческий полок. При углубке стволов в Кузбассе наиболее распространена под­веска полков на двух лебедках и четырех ветвях каната, два из которых обычно крепят к опорам под предохранительной проб­кой (рис. 50, а).

Учитывая стесненные условия размещения оборудования, Сибгипрооргшахтострой разработал конструкцию подвески пол­ка на одной лебедке (рис. 50, б).

Полок подвешен на четырех ветвях одного каната. Одна ветвь закрепляется к мертвой опоре на уровне предохранитель­ной пробки, две ветви каната соединены системой двух шкивов, смонтированных под предохранительной пробкой, и последняя ветвь каната крепится к лебедке, установленной на поверхности или в шахте.

Тем же институтом разработана подвеска полка на направ­ляющих канатах бадьевого подъема с помощью трех лебедок (рис. 50, в).

Две ветви крайних направляющих канатов проходят через систему шкивов, установленных под верхним этажом полка, и крепятся к мертвым опорам под предохранительной пробкой. Средние направляющие являются двумя ветвями одного каната, один конец которого закрепляется на лебедке, а другой пройдя через систему шкивов, крепится к подшкивной пло­щадке.

Рисунок. Схемы подвески подвесного полка при углубке стволов: / — лебедка; 2 — подвесной полок; .3 — предохранительное устройство; 4 — опора

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИ ВЫБОРЕ СХЕМ

И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ УГЛУБКИ СТВОЛОВ •

На шахтах, где предусматривается подготовка нового гори­зонта с углубкой действующих стволов, выбор схем и последо­вательности углубки стволов имеет первостепенное значение на сокращение общих сроков подготовки горизонтов и стоимости рлоот. При этом необходимо учитывать: назначение углубляе­мого ствола при эксплуатации и подготовке нового горизонта; сю сечение; величину шага углубки; приток воды; крепость пе­ресекаемых пород; расположение стационарных сосудов в сечении ствола и их загрузку для эксплуатационных нужд; наличие свободной площади для размещения бадьевого подъема и дру­гого проходческого оборудования для углубки; возможность размещения временной подъемной машины бадьевого подъема на поверхности, а также использования постоянной подъемной машины для целей углубки; выполнение минимального объема работ по проведению вспомогательных выработок; сокращение затрат и сроков подготовительных работ.

На рис. 59 представлены наиболее типичные сочетания ски­повых, клетевых и скипо-клетевых стволов действующих шахт Кузбасса при вскрытии двумя (а, б, в, г) и тремя (д) сближен­ными стволами [2].

При вскрытии шахтного поля двумя вертикальными ствола­ми наиболее целесообразно вначале углубить скиповой ствол, Углубку скипового ствола необходимо выполнять по наиболее эффективной схеме I с выдачей породы на поверхность и разме­щением бадьевого подъема в свободной или освобожденной по­ловине сечения ствола.

Во всех случаях необходимо стремиться к использованию постоянных подъемной машины и проводников для направления движения бадей.

В скиповых стволах некоторых шахт Кузбасса выдачу угля выполняют одновременно двумя скиповыми подъемами с раз­ных горизонтов (рис. 59, а, б). В этом случае возможна вре­менная передача постоянной подъемной установки скипового подъема верхнего горизонта для углубки ствола, как было сде­лано при углубке скиповых стволов шахт «Центральная», «Тай- бинская», «Прокопьевская», «Северный Маганак» и др. Уголь при этом с верхнего горизонта на нижний перепускался по ге­зенку. В том случае, когда скиповой подъем верхнего горизонта нельзя предоставить для целей углубки, она осуществляется по схеме II с выдачей породы на рабочий горизонт.

Для шахт с типовой поверхностью (см. рис. 59, г) углубку скипового ствола можно выполнять с использованием постоян­ной подъемной машины односкипового породного подъема и приемных устройств на поверхности. Функции односкипового подъема по выдаче породы возможно передать на двухклетевой подъем клетевого ствола или угольный скиповой подъем.

Углубку клетевых стволов при вскрытии шахтного поля двумя стволами возможно выполнять по схеме I с выдачей по­роды на поверхность.

Однако только при углубке клетевого ствола по проекту ти­повой поверхности шахты со сблокированной поверхностью (рис. 59, г) можно

смонтировать однобадьевой подъем, не нару­шая режима работы стационарного двухклетевого подъема.

Во всех остальных случаях для размещения бадьевого подъ­ема с выдачей породы на поверхность необходимо клетевой ствол временно предоставлять для углубки, а функции клетевого подъема по спуску-подъему людей и выдаче породы вре­менно переключать на другие подъемы шахты.

При наличии двух стволов на промплощадке шахты времен­ная передача клетевого ствола для работ по углубке с выдачей породы на поверхность хотя и связана с некоторыми трудно­стями для эксплуатации шахт, но не приводит к снижению до­бычи угля и полностью себя оправдывает, так как объемы под­готовительных работ для углубки значительно сокращаются, стоимости их выполнения снижается, а скорость углубки увели­чивается. В том случае, если функции клетевого подъема нель­зя временно переключить на другие подъемы шахты, углубку клетевого ствола выполняют по схеме IV с выдачей породы от углубки через скиповой ствол или по схеме II с выдачей поро­ды на рабочий горизонт. Только в крайнем случае, при полном отсутствии свободного места в сечении клетевого ствола и в со­пряжении с горизонтом для размещения бадьевого подъема углубку выполняют по схеме III с выдачей породы на специ­альный углубочный горизонт. Таким образом, при вскрытии шахтного поля двумя сближенными вертикальными стволами для условий Кузбасса рекомендуются следующие очередности и схемы углубки стволов.

На рис. представлено размещение подъемных сосудов в сечении скипового, клетевого и скипо-клетевого (породоуглубочного) стволов, характерных для шахт Кузбасса при вскры­тии шахтного поля тремя сближенными стволами.

Скиповой ствол диаметром 6 м служит для выдачи угля и «борудуетя одной или двумя парами скипов для работы с раз­ных горизонтов.

Клетевой ствол диаметром 7 м оборудуют двухклетевым подъемом с двухэтажными клетями на одну трехтонную ваго­нетку в этаже и выполняет вспомогательные функции по спуску- подъему людей, спуску материалов, оборудования и применяют для подачи свежего воздуха в шахту.

В некоторых случаях предусматривается возможность выда­чи породы клетевым подъемом, для чего на поверхности обору­дуют опрокидыватель.

Скипо-клетевой (породоуглубочный) ствол диаметром 6 м оборудуют односкиповым подъемом с противовесом для выдачи породы и одноклетевым подъемом с противовесом для вспомо­гательных функций и углубочных работ. Для такого типа шахт рекомендуются два варианта последовательности углубки ство­лов и применения наиболее экономичных схем. По основному варианту скипо-клетевой (породоуглубочный) ствол полностью передается для подготовки нового горизонта и первым углуб­ляется с выдачей породы на поверхность и использованием по­стоянных одноклетевого и односкипового подъемов. Выдача породы с рабочего горизонта переключается с односкипового подъема породоуглубочного ствола на двухклетевой подъем клетевого ствола.

После окончания углубки ствола, разработки сопряжения с горизонтом и приствольных камер в зумпфовой части ствола оборудуют одноклетевой и односкиповой постоянные подъемы для обслуживания работ по проведению выработок на подго­товляемом горизонте.

Вторым углубляется скиповой ствол по схеме I.

При выдаче угля с первого горизонта одна пара скипов не оборудуется, и половина сечения используется для размещения бадьевого подъема. При одновременной работе двух пар скипов с разных горизонтов скиповой подъем верхнего горизонта пере­дается для углубки, а уголь, добываемый на верхнем горизонте, перепускается на нижний и выдается второй парой скипов (шахты «Центральная», «Тайбинская» и др.).

В том случае, если в сечении ствола нет свободного места для размещения бадьевого подъема и нельзя использовать для этих целей один из действующих скиповых подъемов, рекомен­дуется углублять ствол по схемам II и IV, как было выполнено на шахте «Коксовая».

К углубке клетевого ствола приступают в последнюю оче­редь, после выполнения основного объема горнопроходческих работ на подготовляемом горизонте. Ствол углубляют по схе­ме I с использованием постоянной подъемной машины. На период углубки ствола функции двухклетевого подъема па спуску-подъему людей, спуску материалов и оборудования вы­полняются одноклетевым подъемом породоуглубочного ствола, который обслуживает два горизонта. Выдачу породы с рабочего горизонта выполняют односкиповым подъемом породоуглубоч­ного ствола или одним из скиповых подъемов скипового ствола. Такая очередность углубки стволов с применением схемы I была выполнена при подготовке новых горизонтов шахт «Цент­ральная», «Зиминка», им. Калинина, «Тырганская», «Прокопь- евская» и др.

По второму варианту первым углубляют клетевой ствол по схеме I с использованием постоянной подъемной машины, функ­ции которого по спуску-подъему людей, спуску материалов и оборудования выполняет одноклетевой подъем породоуглубоч­ного ствола. После углубки клетевого ствола оборудуется по­стоянный клетевой подъем и выполняются работы по подготов­ке нового горизонта.

Вторым углубляется скиповой ствол по схеме I с оборудова­нием бадьевого подъема в свободной половине ствола.

После того как на горизонте выполнены основные горные работы, углубляют породоуглубочный ствол по схеме I через отделение одноклетевого подъема.

нокаменская» и др. Таким образом, проходка нового ствола на промплощадке создает условия для углубки действующих ство­лов по наиболее экономичной схеме I с использованием постоян­ных подъемных машин, копров и армировки

На период углубки породоуглубочного ствола клетевой подъ­ем обслуживает два горизонта по спуску-подъему людей, спуску материалов, оборудования и частичной выдачей породы с под­готовляемого горизонта.

По такому варианту была дважды выполнена подготовка горизонтов + 150 и +50 м на шахте «Тайбинская» с углубкой всех стволов по схеме I с использованием постоянных подъемов.

При вскрытии шахтного поля тремя сближенными стволами рекомендуются следующие очередности и схемы углубки.

В каждом конкретном случае подготовки новых горизонтов такого типа шахт первым целесообразно углублять тот ствол, с которого будут выполнять работы по проведению горизонталь­ных выработок на подготовляемом горизонте.

В проектах реконструкции и углубки шахт во многих слу­чаях при наличии двух стволов на промплощадке для различ­ных целей предусматривается проходка нового скипового, кле­тевого или скипо-клетевого стволов в непосредственной близо­сти от действующих стволов шахты. Так, в Кузбассе, при ре­конструкции шахт «Чертинская», «Суртаиха», «Байдаевская» предусматривалась проходка нового клетевого ствола; шахт «Октябрьская», им. Кирова, «Краснокаменская», «Березовская», «Коксовая» — нового скипового ствола; шахт «Ноградская», им. Калинина — нового скипо-клетевого ствола. При углубке на таких шахтах наиболее целесообразно вскрытие нового го­ризонта начинать с проходки нового ствола. После окончания проходки и армирования ствола его оборудуют постоянными подъемными сосудами

Для углубки действующих стволов по наиболее экономичной схеме с выдачей породы на поверхность и использованием по­стоянного подъема один из стволов полностью передается для целей углубки, а его функции переключаются на вновь пройден­ный ствол.

Если пройденный новый ствол является скиповым, первым углубляется действующий скиповой ствол, если — клетевым или скипо-клетевым, первым углубляется клетевой ствол.

Рисунок. Поперечные сечения стволов действующих шахт в Кузбассе при вскрытии шахтного поля двумя (а, б, в, г) и тремя (д) сближенными ство­лами