Вся электронная библиотека >>>

Содержание книги >>>

 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Шахтное и подземное строительство


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Часть 2. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ШАХТ

СООРУЖЕНИЕ УСТЬЯ СТВОЛА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОТХОМ

 

 

Сооружение устья ствола. Устье ствола в большинстве случаев сооружают в слабых, неустойчивых наносных породах, мощность которых колеблется в широких пределах. Глубина устья в каждом отдельном случае определяется проектом в зависимости от глубины залегания коренных или плотных пород, в которых закладывают опорный венец. Обычно устье имеет глубину от 10 до 30 м. Размеры поперечного сечения устья в свету равны сечению ствола в свету.

Конструкция крепи устья определяется в зависимости от назначения ствола, физико-механических свойств пересекаемых пород, вертикальной и горизонтальной нагрузок на крепь, материала крепи. Вертикальная нагрузка на крепь устья образуется в результате давления копра и веса самой крепи устья. Горизонтальные нагрузки на крепь создают боковые породы, а при наличии башенных копров возникают распорные усилия от фундамента копра.

На  4.1 представлены наиболее распространенные конструкции устья.

Устье состоит из оголовка (воротника) /, средней части 2 и опорного венца (башмака) 3 ( 4.1, а). Оголовок и опорный венец воспринимают вертикальные нагрузки и передают их на боковые породы.

В устье устраивают проемы для опорных балок под копер, вентиляционных и калориферных каналов, кабелей и труб.

Обычно устье крепят монолитной железобетонной крепью, реже бетоном, металлическими или железобетонными тюбингами. Толщину крепи, а также оголовка и опорного венца выбирают в зависимости от нагрузок, размеров проемов, каналов и диаметра ствола.

Для защиты ствола от сточных вод устье сооружают на 200 мм выше отметки поверхности промплощадки.

При мощности наносных отложений 10—12 м опорный венец устраивают в коренных породах, подстилающих наносы, а когда копер опирается на крепь устья, то устраивают и оголовок ( 4.1, а). При достаточно мощных наносах, когда невозможно заложить опорный венец, устье проходят на глубину 10-12 м и в верхней части сооружают мощный двухступенчатый оголовок, который воспринимает всю вертикальную нагрузку (см.  4.1, б). Конструкцию крепи устья без оголовка (см.  4.1, в) применяют, когда коренные породы выходят на поверхность, а копер опирается на самостоятельный фундамент. На стволах с башенным копром фундамент обычно отделяют от крепи устья (см.  4.1, г).

Устье сооружают в следующей последовательности: отрывают с помощью экскаватора котлован на глубину оголовка, устанавливают опалубку и возводят железобетонную крепь оголовка, устанавливают раму-шаблон, монтируют проходческое оборудование, вынимают породу на всю глубину устья или отдельного звена с поддержанием стенок временной крепью, разделывают породу под опорный венец, устанавливают опалубку, монтируют арматуру и снизу вверх отдельными заходками возводят железобетонную или монолитную бетонную крепь, демонтируя постепенно временную крепь.

 

 

Для сооружения устья могут быть использованы временные передвижные установки или применено основное проходческое оборудование — копер, подъемная машина и др.

В первом случае применяют комплексы оборудования типа КПШ-2 ( 4.2), ПК-1 ( 4.3), КС-14 и др.

Комплекс КПШ-2 состоит из автокрана К-51, пневмопогрузчика КС-3, подвесной опалубки, трех проходческих лебедок ЛП-10/800, крана-экскаватора Э-505-А, двух бадей вместимостью 1 м3, универсальной рамы-шаблона, бункера для бетонной смеси, става труб бетонопровода. Кроме того, в этот комплекс также входят забойный насос Н- 1м, лебедка ЛП-5/500, два передвижных компрессора ЗИФ-55, передвижной загрузочный бункер вместимостью 7 м3 для перегрузки породы в автосамосвалы.

Комплекс КПШ-2 позволяет проходить устье и технологический отход на глубину до 50 м. Скорость сооружения устья составляет 15-20 м/мес, а производительность труда проходчиков 0,7-1 м3/чел.-смену.

Комплекс ПК-1 (см.  4.3) состоит из рамы, на которой установлена подъемная лебедка, наклонная стрела со шкивом для подъема каната. На перекрытии устья смонтирован разгрузочный станок с лядами и желобом для погрузки породы в автосамосвалы. Погрузку породы в забое осуществляют грейфером КС-3 с ручным вождением. Породу поднимают в бадьях вместимостью 0,6-1 м3. Воду из забоя выдают в бадьях вместе с породой или забойным насосом НПП-1м или Н-1м. Комплекс ПК-1 можно применять для проходки до глубины 40 м.

Проходческий комплекс КС-14 ( 4.4) состоит из погрузочной машины с ковшовым исполнительным органом, монорельса для перемещения погрузочной машины, подъемной установки, копра с разгрузочным устройством, самоопрокидного скипа или клети, проводников для скипа, подъемного крана для монтажа крепи, .подвесного предохранительного полка, оборудования для задавливания крепи.

Комплекс КС-14 предназначен для проходки устьев стволов глубиной до 40 м с постоянной крепью из тюбингов. Он может быть использован также при проходке в крепких породах с применением буровзрывных работ (БВР). Этот комплекс широко применяют при проходке стволов в подземном городском строительстве.

Отработку мягкой породы при проходке устья осуществляют посредством отбойных молотков или пневмоломов. Породы средней крепости и крепкие разрабатывают с помощью буровзрывных работ шпурами относительно небольшой длины — 1 -1,3 м и с малым зарядом. Отбитую породу грузят в бадьи или выдают непосредственно на поверхность пневматическими грузчиками с ручным вождением КС-3. Стенки устья ствола по мере углубления забоя крепят временной крепью ( 4.5), которая состоит из отдельных металлических колец, подвесок, затяжки и распорных стоек.

Кольца изготавливают из стали швеллерного профиля № 16-22, в зависимости от диаметра ствола и устойчивости пород кольцо собирают из отдельных сегментов длиной 2,5—3 м, соединенных между собой накладками и штырями. Наружный диаметр кольца соответствует проектному диаметру ствола в свету.

Первое кольцо временной крепи подвешивают к металлическим (арматурным) крючьям, заделанным в торец постоянной крепи оголовка. Последующие кольца подвешивают одно к другому на расстоянии 0,8—1,5 м с помощью зетобразных крючьев (подвесок). Крючья изготавливают из стальных стержней диаметром 20-25 мм. Расстояние между крючьями по окружности 1,2-2,0 м. Для жесткости между кольцами на каждый сегмент устанавливают две распорки из труб диаметром 100-120 мм. За кольцами временной крепи по периметру устья устанавливают затяжки из досок шириной 150—200 мм, толщиной 40-50 мм и длиной на 200- 250 мм больше расстояния между кольцами.

Каждое очередное подвешиваемое кольцо временной крепи после установки центрируют по отвесам и расклинивают.

Постоянную крепь из железобетона (реже бетона) возводят снизу вверх после проходки устья на всю глубину или часть его. В забое ствола демонтируют кольцо временной крепи, устанавливают опалубку и арматуру высотой 1 -1,2 м, укладывают бетонную смесь по периметру слоями 30-40 см и уплотняют вибротрамбовками. Далее точно в таком же порядке отдельными заходками ведут бетонирование до смыкания с крепью оголовка. Шов между оголовком и крепью устья тщательно уплотняют. Работы по бетонированию ведут с переносного сборно-разборного полка, который опирается на опалубку, или при глубине устья более 10 м с подвесного полка. Бетонную смесь подают с поверхности по трубам.

Для возведения постоянной крепи применяют металлическую инвентарную или деревянную опалубку. Металлическая опалубка состоит из отдельных сегментов высотой 1-1,2 м и шириной по дуге 1,5-1,7 м. Сегменты делают из листовой стали толщиной 3—5 мм, приваренной к раме из уголка 60 х 60 мм. Сегменты соединяют в кольцо с помощью болтов. Деревянную опалубку делают из досок толщиной 30—40 мм, которые крепят на двух кружалах.

Проветривание забоя во время сооружения устья осуществляют по нагнетательной схеме. Для этого на поверхности на расстоянии 10-15 м от устья устанавливают вентилятор СВМ-4 или СВМ-5, который подает воздух в забой по прорезиненным трубам, подвешенным на канате.

На стволах с башенными копрами устье проходят по особому проекту, в котором предусматривают частичное совмещение работ по сооружению устья и фундамента' под копер, при этом устье может быть оборудовано для дальнейшей проходки ствола бескопровым способом ( 4.6). Этот способ дает возможность одновременно с проходкой ствола сооружать постоянный копер. В этом случае проходку ствола осуществляют с гидротранспортом породы на поверхность. Для этого после возведения фундамента (см.  4.6) оборудуют подшкивную площадку для подъема породы, площадки для спуска людей, материалов, разгрузочную и приемную площадки с дробилкой и пульпосборником.

Породу из забоя поднимают в бадьях, разгружают в бункер, откуда она поступает в дробилку и после измельчения в пульпосборник и затем с помощью шламового насоса по трубопроводу на поверхность в отвал.

Этот способ находится пока в стадии предварительных проектных изысканий, однако результаты показывают, что продолжительность сооружения ствола сокращается на 20%, а затраты — на 12—15% по сравнению с другими способами.

В слабых обводненных породах устье сооружают с применением специальных способов (замораживания, тампонажа, водопонижения и др.).

Как отмечалось ранее, скорость проходки устья составляет в среднем 15—20 м/мес. Такая низкая скорость проходки объясняется недостаточным уровнем механизации основных проходческих процессов, значительными объемами бетонных, монтажных работ и ручного труда, используемого при выполнении вспомогательных операций.

Сооружение технологического отхода. Под технологическим отходом понимают участок ствола, непосредственно примыкающий к устью, и часть самого устья, в котором размещают и монтируют горнопроходческое оборудование, предназначенное для проходки ствола на всю глубину. Величина технологического отхода зависит от принятой схемы проходки и при совмещенной схеме составляет 30-40 м, а при параллельно-щитовой схеме — 50—60 м. Для проходки технологического отхода обычно применяют то же оборудование, которое использовали для проходки устья.

После окончания проходки технологического отхода оснащают ствол и поверхность оборудованием, необходимым для проходки ствола на всю глубину. На поверхности монтируют проходческий или постоянный копер, подъемную машину, нулевую раму, разгрузочный станок, тихоходные проходческие лебедки для подвески ставов труб и оборудования, приствольный бетонорастворный узел и др.

В стволе монтируют подвесной полок, на котором крепят породопогрузочную машину, ставы труб для вентиляции, спуска бетона, водоотлива, подачи сжатого воздуха. В призабойной зоне монтируют опалубку, светильники, связь, сигнализацию, средства водоотлива и пр.

Оснащение ствола и промплощадки необходимым оборудованием и механизмами является наиболее ответственным моментом во всем подготовительном периоде, от которого зависит успех строительства ствола шахты (рудника) в целом.

 

К содержанию книги: ГОРНОЕ ДЕЛО: Шахтное и подземное строительство

 

 Смотрите также:

 

Строительные машины    Оборудование для производства железобетонных изделий    Строительные машины   Краны для строительства мостов   Монтаж трубопроводов   Грузовые автомобили    Строительные машины и их эксплуатация