Технологія проведення горизонтальних і похилих виробок

 

3.4.1. Технологія проведення горизонтальних виробок буропід-ривним способом

 

Для забезпечення високої продуктивності праці прохідників, забезпечення оптимальних темпів проведення виробки для ефективного поєднання гірничо-геологічних та гірничотехнічних умов розроблені технологічні схеми, які включають характеристику самої виробки, склад та міцність порід, схему розташування шпурів і показники БВР, перелік устаткування і схему його розміщення, графік організації роботи та техніко-економічні показники.

При проведенні горизонтальної виробки в однорідних породах вузьким вибоєм використовуються такі роботи:

– буріння шпурів;

– заряджання шпурів;

– підривання та провітрювання;

– вантаження породи;

– кріплення виробки;

– нарощування транспортних комунікацій;

– влаштування водовідливної канавки;

– допоміжні операції.

Деякі з цих операцій можуть частково виконуватись паралельно (буріння шпурів та кріплення, вантаження породи та кріплення), окремі ж можуть повністю суміщатись (влаштування канавки з кріпленням виробки чи з бурінням і т. ін.). Схема розташування шпурів показана на рис. 3.7.

При проведенні виробки в неоднорідних породах, у тому числі штреків у вугіллі та породі, для забезпечення роздільної видачі вугілля і породи підривання і вантаження їх проводять окремо. Приклад організації робіт при проведенні штрека буропідривним способом показано на схемі рис. 3.10.

Графік організації робіт складено для виробки з такими параметрами: переріз у світлі – 12,1 м², у прохідці – 15,5 м², міцність порід f = 5, потужність вугільного пласта – 1,0 м, переріз вугільного вибою – 5,5 м², породного – 10,0 м², величина західки – 3 м, тривалість циклу – 1 зміна. Кріплення металеве арочне типу СВП-22 з частотою встановлення 1 рама на метр. Буріння шпурів здійснюють двома бурильними машинами типу БУ, встановленими на буронавантажувальній машині 2ПНБ-2. Врубові шпури з вугілля довжиною по 3,5 м бурять ручним свердлом ЕР14Д2М. Для вантаження вугілля у вагони використовують перевантажувач.

 

3.4.2. Технологія проведення горизонтальних виробок комбайнами

 

При цьому способі проходження повністю механізується процес відбивання та вантаження гірської маси, не потрібні підривні роботи, що дає можливість поліпшити безпеку та санітарні умови праці, підвищити стійкість виробок, полегшити працю робітників, знизити витрати на проведення виробки порівняно з проведенням її буропідривним способом.

Залежно від гірничотехнічних умов використовують ту чи іншу конструкцію виконавчого органу комбайна. Для порід міцністю при необхідності зміни форми та розмірів вибою в широкому діапазоні та при роздільному вийманні корисних копалин і пустої породи доцільно використовувати комбайни з стрілоподібним, вибірковим виконавчим органом, типу ГПК, 4ПП-2 та аналогічні.

При вийманні однорідних малоабразивних порід (найчастіше при проведенні виробок у потужних пластах вугілля, солі) використовують комбайни з роторним (буровим) виконавчим органом типу ПК-8М та планетарним органом типу “Караганда-7/15”. Бурові комбайни роторного типу створені також для виймання міцних порід. Прохідницький комплекс “Союз-19” з комбайном роторного типу призначений для проведення виробок у породах міцністю f = 6 – 10; для викидонебезпечних порід він може бути використаний при міцності з абразивністю до 35 мг.

У зв’язку зі складністю і високою вартістю монтажу, демонтажу чи переміщення комбайна з одного вибою в інший, високих техніко-економічних показників їх роботи можна досягти при проходженні виробок відносно значної протяжності.

Технічна продуктивність комбайна вибіркового типу визначається з виразу

 

, т/годину,

 

де m – ширина захвату, м; h – глибина захвату, м; v_nn – швидкість поперечного переміщення, м/с; g – об’ємна маса вугілля чи породи, т/м³; k_тех – коефіцієнт безперервності роботи комбайна за технічними чинниками.

Для комбайнів роторного типу технічна продуктивність складе

 

, т/годину,

 

де s – переріз виробки у прохідці, м²; – швидкість подачі комбайна на вибій, м/хв.

Експлуатаційна продуктивність комбайна визначається з урахуванням простоїв з організаційно-технічних причин, які враховуються коефіцієнтом :

 

.

 

На сьогодні при проведенні підготовчих виробок на вугільних шахтах найчастіше використовують комбайни типу ГПКС, 4ПП-2 та їх модифікації:

– із стрічковим перевантажувачем ГПКСП;

– для проведення висхідних (до 20°) виробок – ГПКСВ, 4ПП-2В;

– для проведення похилових (до 25°) виробок – ГПКСН, 4ПП-2Н;

– для гідрошахт – ГПКСГ.

Для механізації розрізних печей, просіків та інших виробок, які проводять у тонких та середньої потужності пластах, застосовують нарізні комбайни.

Для істотного збільшення продуктивності на базі вказаних вище прохідницьких комбайнів створені прохідницькі комплекси, які включають різного роду перевантажувачі, телескопічні конвеєри, кріпоукладальники або пересувне гідравлічне кріплення, яке виконує роль тимчасового. Це дає можливість різко збільшити коефіцієнт використання комбайна – від 0,25...0,30 до 0,80...0,90 і, врешті-решт, зробити процес руйнування, вантаження породи та процес проведення виробки безперервним.

Для проведення виробок на невеликій глибині (здебільшого метро, міських колекторів та інше) у відносно стійких піщано-глинистих породах з коефіцієнтом міцності f = 0,5...3, застосовуються щитові комплекси. Механізований щитовий комплекс складається з прохідницького щита та виконавчого органу з навантажувачем. Прохідницький щит – це пересувне металеве тимчасове кріплення, під захистом якого відбувається виймання і вантаження породи на транспортний засіб та зведення постійного кріплення. Пересування комплексу здійснюється на величину кроку зведення (переміщення) кріплення за допомогою домкратів.

Тип виконавчого органу залежить від фізико-механічних властивостей порід. Для щільних, відносно міцних порід з застосовують планетарний виконавчий орган; для більш слабких порід типу суглинків, суцільних глин – радіальний; для глин, пісків з наявністю валунів – ковшовий виконавчий орган типу екскаваторного.

 

3.4.3. Проведення виробок широким вибоєм

 

При проведенні виробки широким вибоєм об’єм виймання корисних копалин беруть таким, щоб у ньому можна було розмістити вийняту з вибою виробки породу. Виймання корисних копалин може здійснюватись з одного чи з двох боків від виробки. В утворений таким чином простір закладають породу. Між закладеною частиною виробленого простору та масивом корисних копалин залишають вільний простір – косовик, який використовують для провітрювання, транспорту, пересування людей, а інколи і для стоку води. Схему проведення штрека з нижньою розкосинкою наведено на рис. 3.8.

Необхідна ширина розкосинки в _р визначається об’ємом вийнятої породи

 

,

 

звідки

 

,

де – перетин породної частини вибою штрека, м²; – коефіцієнт розпушення породи, який залежить від способу закладки та складу порід і дорівнює 1,8...2,5; – потужність пласта, м.

Загальна ширина вугільної частини вибою дорівнює

 

,

де а, с – відповідно ширина штрека по вугільному вибою та ширина косовика, м.

Технологія проведення штрека широким вибоєм така. Вугільний вибій посувається з випередженням породного на 3–4 м. Вибирання вугілля здійснюють за допомогою комбайна, який не потребує ніш, і механізованого кріплення. Породу у штреці руйнують за допомогою буропідривних робіт. Відбиту породу за допомогою породонавантажувальної машини навантажують в приймальний бункер дробарки, і після її подрібнення подають у розкіску для закладання в бутову смугу.

Даний спосіб проведення виробок дає можливість залишати породу від проведення виробки в шахті, мати додаткове джерело видобутку вугілля. При цьому способі проведення виробок суттєво знижується напруження в підошві виробки і пов’язане з ним здимання порід. Тому спосіб проведення виробок широким вибоєм рекомендується як один з засобів запобігання здимання порід.

Недоліками способу є велика трудомісткість робіт, невисокі темпи проведення виробки, значна собівартість.

 

3.4.4. Особливості проведення похилих виробок

 

Процеси проведення похилих виробок багато в чому схожі з процесами проведення горизонтальних виробок. Деякі відмінності обумовлені похилим положенням виробок у просторі.

Похилі виробки проводять як зверху вниз (за падінням), так і знизу вгору (за напрямом підняття). Бремсберги найчастіше проводять за напрямом підняття. Проте для надкатегорійних за газом шахт при такій схемі у вибої бремсберга може накопичуватись відносно легкий та вибухонебезпечний газ метан. Тому для таких шахт з кутом нахилу виробки більше 10° “Правилами безпеки” регламентується напрямок проведення її зверху вниз.

Проведення бремсбергів за напрямом підняття буро-підривним способом з використанням породонавантажувальних машин 1ПНБ-2 застосовують при нахилі виробки до 8°, а з використанням запобіжної лебідки 1ЛП – до 18°.

Проведення похилих виробок потребує додаткових заходів безпеки: комбайни, породонавантажувальні машини крім передбачених особливостей (розпірних стояків, посилених гальмівних пристроїв), повинні працювати з запобіжною лебідкою; людські хідники при кутах нахилу 7...15° необхідно оснащувати поручнями, при кутах падіння 15...30°– сходами із поручнями, а при кутах більш як 30 – ступінчастими сходами з поручнями.

При проведенні виробок за напрямом падіння необхідна організація водовідливу з встановленням пересувних насосів та відкачуванням води з вибою у вагонетки чи по трубах – залежно від інтенсивності припливу.