Проведение основной части ствола

Проведение основной части ствола включает три необходимых вида работ:

• 1) выемку породы;
• 2) возведение постоянной крепи;
• 3) армирование.

В основу классификации схем проведения стволов положен принцип технологической взаимосвязи и последовательности работ по подвиганию забоя и возведению постоянной крепи, а также по проведению ствола в целом и его армированию. Соответственно выделяют следующие схемы:

• • равномерное производство работ звеньями по выемке породы и возведению постоянной крепи (последовательная схема работ);
• • совместное (в одном звене) производство работ по выемке породы и возведению постоянной крепи (параллельно-щитовая схема работ);
• • производство работ по выемке породы и возведение крепи в призабойном пространстве в одном звене, при этом крепление отстает от забоя на 3 м (совмещенная схема проходки).

Армирование ствола, т. е. установка расстрелов, навеска проводников, прокладка труб и кабелей, а также оборудование лестничного отделения могут быть осуществлены по двум схемам:

• 1) после окончания работ по выемке породы и возведению постоянной крепи на полную глубину ствола (сооружение с последующим армированием);
• 2) отдельными звеньями совместно с выемкой породы и возведением постоянной крепи (сооружение ствола с одновременным армированием).

Рис. 93. Технологические схемы проходки вертикальных стволов

При последовательной схеме (рис. 93, а) ствол по глубине разделяют на участки или звенья. Высота звена зависит от устойчивости боковых пород. В слабых породах высота звена (заходки) принимается 10… 15 м, в крепких устойчивых породах −20…−40 м. В зарубежной практике на отдельных стволах величину заходки принимают 5…7 м.

При деревянной крепи высота звена принимается равной 5…20 м.

В каждом звене, начиная с верхнего, производят выемку породы, а затем возводят постоянную крепь. При выемке породы могут применять временную крепь или проходка ведется без нее. После закрепления очередного звена крепью начинается выемка породы в следующем звене и т. д. Недостатки схемы: углубка ствола периодически останавливается на время, необходимое для возведения постоянной крепи; значительны затраты времени на выполнение вспомогательных работ (переходы, отвалка породы к возведению крепи). Достоинства схемы: простая организация и малый объем работ по оснащению ствола.

Скорость строительства стволов при этой схеме низкая и составляет 15…25 м/мес (максимальная — 62 м/мес).

В настоящее время последовательную схему применяют при строительстве стволов в неустойчивых и водоносных породах с использованием специальных способов, а также при строительстве стволов и шурфов небольшой (до 100 м) глубины.

Строительство стволов при разведке месторождений сооружают только по этой схеме из-за небольшой их глубины и крепления деревом. Последовательную схему без временной крепи применяют при строительстве стволов в крепях устойчивых пород с набрызгбетонной крепью. При этой схеме производится углубка ствола на 1… 10 м, после чего с подвесного полка сверху вниз возводят постоянную набрызгбетонную крепь.

При проведении стволов по параллельной схеме (рис. 93, б) выделяют схемы с временной крепью, со щитом-оболочкой и без временной крепи (рис. 93, в, г). При данной схеме выемка породы и возведение постоянной крепи осуществляются одновременно в двух смежных звеньях, так как крепление производится с отставанием от выемки породы на одно звено. После того как забой ствола продвинется на 10… 12 м ниже горизонта, предназначенного для начала возведения постоянной крепи, выемку породы прекращают и на границе звеньев устанавливают неподвижный предохранительный полок (натяжной предохранительный полок), с которого начинают возведение постоянной крепи. Одновременно ниже полка (в следующем звене) возобновляют дальнейшую выемку породы. Работа организуется таким образом, чтобы к моменту окончания выемки породы в пределах данного звена крепление в предыдущем звене также было закончено. Ввиду того, что скорость возведения крепи в 2−4 раза выше скорости выемки породы, число рабочих смен по креплению предусматривают меньше, чем при выемке породы.

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 рамы подвесным полком нулевой рамы, что осложняет тахограмму подъема и снижает его производительность; наличие крепи из металлических колец — увеличивает время и трудоемкость работ.

Максимальная скорость проходки по параллельной схеме с временной крепью равна 202,1 м/мес, средняя −50…−70 м/мес, при параллельно-щитовой схеме установлены рекордные скорости строительства стволов в Донбассе — 390,1 и 401,3 м/мес.

Параллельную схему строительства без временной крепи применяют в зарубежной практике в крепких, устойчивых породах. В забое ствола производят 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 схеме была достигнута скорость 381,3 м/мес.

Совмещенная схема предусматривает выполнение операции по выемке породы и возведению постоянной крепи в одном звене. Эта схема может быть применима в двух вариантах:

• • выемка породы и возведение постоянной крепи осуществляются в одном звене (параллельно-щитовая схема), т. е. работы в забое выполняются в основном совместно, частично — последовательно;
• • выемка породы и возведение постоянной крепи осуществляются с полным совмещением, при этом крепление и выемка породы выполняются разобщенно на небольшом расстоянии по высоте ствола (3. .5 м). Совмещенная схема при частично последовательном выполнении операций характеризуется тем, что все операции выполняются непосредственно на забое. Распределение операций крепления и выемки породы на каждые 4. .8 м ствола позволяет выполнять их независимо без задержек и помех.

Такая схема применима при устойчивых породах, не требующих временного крепления.

Совмещенную схему при параллельном выполнении операций применяют при скоростном сооружении стволов.

По совмещенной схеме в настоящее время строят 95−98% всех стволов в горнодобывающей промышленности. В разведке встречаются отдельные случаи строительства стволов, к примеру сооружение стволов в ПГО «Самаркандгеология».

Средние скорости проходки стволов по совмещенной схеме составляют 65…80 м/мес. Максимальная скорость строительства 321 м/мес. Совмещенная схема может применяться при строительстве стволов любой глубины в устойчивых породах.

При последовательной и параллельной схемах проходки ствола армирование производится в пределах каждой заходки (звена) после возведения постоянной крепи. При совмещенной схеме проходки применяют два варианта организации работ. При первом варианте ствол углубляют на 3…4 м, прекращают работы по выемке породы и возведению крепи и проводят монтаж одного яруса армировки.

При втором варианте работы по армированию частично совмещают с проходкой ствола. Для установки расстрелов и лестничного отделения в стволе монтируется второй подвесной полок специальной конструкции.

К достоинствам рассматриваемой схемы относятся: сокращение времени переходного периода от проходки ствола к проведению горизонтальных выработок; упрощение оснащения ствола постоянным подъемом благодаря наличию армировки, а также сокращение расхода каната.

Рекордная скорость строительства ствола с постоянным армированием 92 м/мес. Эффективность схемы увеличивается при применении постоянного копра и подъемной машины.