Проходка устья ствола и технологического отхода

В подготовительный период проходят устье ствола и технологи­ческий отход. Объемно-планировочные и конструктивные решения устьев вертикальных стволов принимают с учетом опыта строительства в аналогичных условиях, исходя из конкретных условий, учитывая нагрузки па крепь и местоположение по глубине сопря­гающихся выработок. Инженерные изыскания для проектирования и строительства устьев стволов выполняют в период организационно-технических мероприятий по подготовке строительства.

Конструкцию устьев определяют исходя из назначения ствола, величин вертикальных н горизонтальных нагрузок, условий залега­ния и физико-механических свойств горных пород, наличия фильт­рации грунтовых вод, материала крепи и способа ведения работ. Устье в зависимости от назначения ствола может служить фунда­ментом для проходческого или постоянного (башенного) копра, опорой для подвески временной крепи и части проходческого обо­рудования при проходке технологического отхода, для размеще­ния сопряжений вентиляционных и калориферных каналов, водо­отливных и дегазационных труб, кабелей и труб сжатого воздуха, запасных выходов.

Для защиты от попадания в стволы поверхностных вод устье возводят на 200 мм выше земной поверхности.

Глубину устьев стволов определяют расчетом, исходя из кон­кретных горно-геологических условий, размеров проемов каналов и глубины их заложения, а также глубины залегания плотных по­род, в которых закладывают опорный венец. Обычно устье имеет глубину 10—20 м.

Крепь устьев стволов чаще сооружают монолитной бетонной и железобетонной, реже из металлических и железобетонных тю­бингов. При тюбингах утолщения крепи для восприятия вертикаль­ных нагрузок выполняют из монолитного бетона. Конструкции крепи устьев стволов проектируют в зависимости от действующих нагрузок, размеров проемов каналов, а также диаметров отколов. Устье состоит из оголовка 1, средней части 2 и опорного венца 3 (рис. 2.1, а).

На рис. 2.1 показаны распространенные конструкции устьев. При расположении коренных пород на глубине 10—12 м устьем пересекают наносы и опорный венец устраивают в коренных поро­дах, а когда копер опирают на крепь устья, то устраивают и ого­ловок (см. рис. 2.1, а). Конструкцию устья без оголовка (рис 2.1,6) применяют, когда коренные породы выходят на поверхность земли, а копер имеет самостоятельные фундаменты. При строи­тельстве стволов в наносах, где невозможно заложить венец, устье проходят на глубину 10—12 м такой конструкции, в которой вер­тикальную нагрузку воспринимает только оголовок (рис. 2,1, и) При наличии в устье каналов оголовок усиливают опорным двухконическим венцом (рис. 2.1, г). На стволах с башенным копром устью придают более сложную конструкцию (рис. 2.1.д).

 

 

Постепенно демон­тируя (если позволяют условия) временную крепь, заменяют ра­му-шаблон на основную проходческую (нулевую) раму.

Достоинства этой технологической схемы — малый объем подготовительных работ. Недостатки: большая трудоемкость работ, низкие технико-экономические показатели, наличие временной кре­пи, которую часто приходится оставлять при возведении монолитной бетонной, что приводит к увеличению стоимости.

При совмещенной технологической схеме проходки устья выемку породы и возведение постоянной монолитной бетонной крепи производят заходками сверху вниз с использованием секционной или створчатой металлической опалубки или с навеской железобетонных (чугунных) тюбингов (рис. 2.3). Высоту заходки выбира­ют, исходя из устойчивости пород, высоты опалубки и организации работ.

Достоинства схемы: небольшой объем подготовительных работ, меньшая трудоемкость и стоимость работ по сравнению с после­довательной схемой, отсутствие временной крепи, более высокая скорость проходки.

Проходку устьев с применением проходческого оборудования, используемого для проходки основной части ствола, выполняют по следующим схемам оснащения:

 

временной с использованием временных проходческих копров и подъемных машин;..

постоянной с использованием постоянных копров и подъемных машин;

комбинированной с различным сочетанием типов постоянного и временного копрового и подъемного оборудования.

В каждой из схем оснащения выемку породы и возведение по­стоянной крепи производят как по последовательной, так и по со­вмещенной технологическим схемам, выбор которых осуществляют исходя из горно-геологических и технологических условий, а также технико-экономического анализа возможных вариантов.

Схему оснащения с использованием временных проходческих копров и подъемных машин целесообразно применять, когда про­ходческий копер оставляют для постоянной эксплуатации (венти­ляционные и воздухоподающие фланговые стволы). Достоинства схемы: высокая календарная скорость строительства всего ствола, наиболее полная механизация всех процессов проходческого цик­ла. Недостатком является большая продолжительность подгото­вительного периода. Если схему применяют при последующем пе­реоснащении на постоянное оборудование, то увеличивается про­должительность переходного периода.

Схему оснащения с использованием постоянных копров и подъ­емных машин целесообразно применять, когда для приспособле­ния постоянного копра к проходке и на восстановление его после проходки требуются минимальные затраты средств и времени. При данной схеме оснащения до начала монтажа постоянного копра необходимо пройти 5—6 м устья, закрепить оголовок и установить подкопровую раму.

Проходка устья при такой схеме оснащения имеет ряд пре­имуществ, которые выделяют ее как наиболее прогрессивную. Как правило, к окончанию оснащения проходки ствола на строитель­ной площадке бывают возведены необходимые сооружения и про­ложены коммуникации, что позволяет наиболее полно механизировать основные процессы, повысить скорость и снизить стоимость проходки устья и всего ствола. Работы по проходке и креплению оголовка и установке подкопровой рамы можно выполнять парал­лельно с подготовительными работами.

Достоинства схемы: минимальная продолжительность переход­ного периода, максимальная общая скорость строительства ствола; высокие технико-экономические показатели, наилучшая орга­низация работ и технологичность. При комбинированных схемах оснащения применяют следующие варианты набора оборудования: временные проходческие копры и постоянные эксплуатационные подъемные машины; постоянные металлические копры и постоян­ные эксплуатационные подъемные машины; постоянные башенные копры и временные проходческие подъемные машины.

Окончательный выбор технологической схемы проходки устья ствола и схемы оснащения производят по наименьшей общей продолжительности, стоимости, трудозатратам и наибольшей общей скорости строительства ствола. Способ разрушения породы и от­деления ее от массива принимают в зависимости от физико-меха­нических свойств пород, а также наличия определенных меха­низмов.

Пластичные и сыпучие породы отделяют от массива и грузят в бадьи без предварительного рыхления, если мощность ковша или грейфера достаточна для ее зачерпывания. Разработку мягкой по­роды производят отбойными молотками или пневмоломами слоями толщиной 0,4—0,6 м от центра ствола к его стенкам. Породы сред­ней крепости и крепкие разрушают буровзрывным способом с ис­пользованием шпуров глубиной 1 —1,3 м и зарядов малых величин (0,2—0,4 кг).

Породу при небольшой глубине устья выдают из ствола непо­средственно грейферами или бадьями.

Погрузку породы в бадьи производят грейферными грузчика­ми КС-3 вместимостью 0,22 м³ или 0,65 м³ от погрузочной машины КС-2у/40. Грузчики подвешивают на автомобильном кране или ле­бедке, оборудованной двумя тормозами. Дистанционное управле­ние грейфером вместимостью 0,65 м³ осуществляют с пульта управ­ления, расположенного на нулевой отметке устья. Бадью с породой разгружают в аккумулирующий бункер или во временный лоток, установленный на разгрузочном станке. Из бункера породу авто­самосвалами доставляют в отвал, из-под лотка породу перемеща­ют в отвал бульдозером (рис. 2.4).

Работы по строительству устья в устойчивых или крепких по­родах начинают с планировки участка заложения ствола и уклад­ки рамы-шаблона, которую изготовляют или из деревянных брусь­ев, соединяемых болтами (рис. 2.5, а), или из стальных прокатных профилей (рис. 2.5, б).

Возведение деревянной рамы-шаблона более трудоемко, причем дерево не обладает достаточной прочностью. Поэтому в настоящее время изготовляют раму-шаблон в основном из двутавровых балок и устанавливают их на столбчатых бетонных фундаментах. На эти балки укладывают кольцо из швеллеров, которое собирается в за­висимости от диаметра устья из 5—10 сегментов, соединяемых друг с другом при помощи накладок и конусных штырей. Кольцо крепят к двутавровым балкам при помощи металлических скоб, планок и гаек.

Нулевая рама (рис. 2.6) предназначена для перекрытия устья ствола. На ней производятся посадка в бадью и высадка людей из бадьи, загрузка и разгрузка бадьи материалами и оборудованием при их спуске и подъеме из ствола.

К раме-шаблону по мере проходки подвешивают кольца вре­менной крепи на 2-образных подвесках из круглой стали диамет­ром 30—32 мм.

Кольца временной крепи изготовляют из швеллерного профиля № 16—22 в зависимости от диаметра ствола, устойчивости пород и шага колец. Каждое кольцо собирают из отдельных сегментов.