Строительство вертикальных стволов по последовательному способу

Проектирование первого основного периода строительства шахты

Проектирование первого основного периода строительства шахты

Порядок проектирования строительства ствола

Проектирование проходки вертикального ствола.

Проектирование оснащения ствола.

Сводный проект строительства ствола

Порядок проектирования строительства ствола

Строительство ствола шахты предусматривает выполнение всего, комплекса работ, обеспечивающих его готовность для сдачи в эксплуатацию по добыче полезного ископаемого.

Основными этапами этих работ являются: подготовительные относящиеся к проходке ствола; оснащение и проходка технологической части (устья) и самого ствола; проходка всех приствольных камер, которые требуют остановки работ в забое ствола; армирование ствола; монтаж и демонтаж временного копра, сооружение постоянного копра; монтаж комплекса постоянных, а при необходимости и временных подъемов; переходы от проходки ствола к проведению горизонтальных выработок на основном горизонте.

Не следует отождествлять термины «строительство» и «про­ходка» ствола, так как проходка ствола является составной частью его строительства. Термин «проходка» ствола и его содержание и соответственно «технологические схемы проходки ствола» объединяют круг вопросов, относящихся к проходческому оборудованию, взаимосвязи процессов и организации работ в забое. Сюда же относится и армирование, если оно выполняется одновременно с выемкой породы и возведением постоянной крепи.

Порядок проектирования строительства всех стволов шахт (рис. 1) предусматривает развитие и углубление разработок: технологической схемы строительства шахты.

К исходным данным при проектировании технологии строительства ствола шахты относятся следующие сведения: район закладки стволов шахты; генеральный план поверхности с подъездными дорогами, отвалами; источники водоснабжения и электроснабжения, линии связи; наличие предприятий стройиндуст­рии, продукция которых может быть использована при сооружении ствола шахты; геологические и гидрогеологические условия строительства ствола (структура и сложение пересекаемых свит, направление простирания пород и угол падения, характеристика основных пересекаемых пород, и в первую очередь наиболее сла­бых и крепких, водоносных и газоопасных, мощности отдельных толщ парод, детальный геологический разрез пород, приток воды по отдельным пластам и горизонтам, химический состав подзем­ных вод с указанием их агрессивности по отношению к цементу и металлу); газоопасность пересекаемых пород (категория шахты по газу, ожидаемая газообильность по отдельным пластам уг­ля, возможности суфлярных газовыделений, внезапных выбросов угля и породы); техническая характеристика ствола (попереч­ные размеры, площадь поперечного сечения ствола в свету и в проходке, глубина ствола, глубина зумпфа, материал, тип и тол­щина крепи, перечень и конструкция примыкающих к стволу выработок с указанием горизонтов, характеристика и чертежи конструкций армировки ствола); основные сведения о постоянном копре и постоянных подъемах; общие данные по постоянной тех­нологической схеме транспорта породы от ствола в отвал, место размещения породного отвала на период строительства и экс­плуатации шахты.

Задача проектирования строительства ствола на первой ста­дии определяется порядком проектирования (см. рис. 1) и со­держанием отдельных разделов, изложенных в последующих па­раграфах. Завершается проект построением графика строитель­ства ствола и определением технико-экономических показателей (продолжительности, скорости, стоимости). Производительность труда определяется по отдельным этапам и видам работ.

Проект строительства вертикального ствола шахты на рабо­чей стадии (ППР) требует более детальной разработки органи­зации работ и изготовления рабочих чертежей с конкретной при­вязкой к местным условиям. Здесь наряду с графиком строитель­ства ствола составляются графики организации работ в забое по выемке породы и креплению, графики организации работ по армированию, паспорта буровзрывных работ, крепления, норм и расценок, технологические карты и отдельные проекты на слож­ные виды работ (цементация и др.) и работы, выполняемые но­выми методами, не получившими широкого распространения, де­тализированный расчет стоимости проходки 1 м(м 3 ) ствола в свету на основе объемов работ и расхода материалов по конст­руктивным элементам, а также тарифных ставок проходчиков.

Рис. 6.1. Порядок проектирования строительства стволов шахт

Рабочие чертежи изготовляются на временные технологиче­ские комплексы и оснащение поверхности, а также приспособле­ния, устройства и оборудование, необходимые для проходки ствола. Большое внимание уделяется технике безопасности, пром­санитарии и гигиене труда. Некоторые важные вопросы (вскры­тие пласта угля, опасного по внезапным выбросам угля и газа, или пересечение стволом выбросоопасных пород и др.), требую­щие проектной разработки, выделяются в отдельные разделы.

Проектирование проходки вертикального ствола

Выбор способа проходки ствола зависит от геологической и гид­рогеологической характеристики пересекаемых пород, а также от условий применения каждого способа.

Проект проходки ствола обычным способом в устойчи­вых породах и с притоками воды менее 8 м 3 /ч на стадии ППР выполняется в следующем порядке:

выбирают наиболее эффективную для данных горно-геологи­ческих и горнотехнических условий технологию проходки ствола (буровзрывную, комбинированную, комбайновую);

выбирают на основе уже принятой технологии и заданных ус­ловий технологическую схему проходки (совмещенную, последо­вательную, параллельную, параллельно-щитовую, комбинирован­ную) и комплекс проходческого оборудования забоя;

проектируют технологию работ по процессам, рассчитывают комплексную норму выработки, подбирают состав проходческой бригады, определяют продолжительность проходческого цикла и строят график организации работ в забое;

рассчитывают техническую скорость проходки ствола, уточ­няют возможную производительность труда проходчиков и опре­деляют полную стоимость 1 м 3 ствола;

проектируют оснащение поверхности ствола, рассчитывают ­подъем, транспорт породы на поверхности, вентиляцию, водоот­лив, снабжение сжатым воздухом, освещение, сигнализацию и связь;

проектируют технология вскрытия опасных по газу или вне­запным выбросам пластов угля и другие мероприятия по без­опасному ведению работ;

проектируют строительство технологической части ствола сов­местно с устьем и проходку примыкающих к стволу выработок и сопряжений.

В случаях, когда для одних и тех же условий могут быть вы­браны несколько схем проходки ствола, следует провести техни­ко-экономическое сравнение и выбрать наиболее целесообразную схему. Далее производится расчет и выбор оборудования строи­тельства.

Буровзрывная технология при обычном способе проходки ство­лов не имеет ограничений и наиболее распространена. Этой тех­нологии проходки присущи следующие технологические схемы: последовательная, совмещенная, параллельная и параллельно-­щитовая.

Последовательная и параллельная схемы не применяются из­-за существенных недостатков, основным из которых является не­обходимость возведения и снятие временной крепи.

Преимущественное применение имеет совмещенная технологи­ческая схема, при которой временная крепь отсутствует, а на­правление возведения постоянной крепи совпадает с направлени­ем выемки породы. По сравнению с другими совмещенная схема требует минимума проходческого оборудования на оснащение ствола. Термин «совмещенная» относится к совместному произ­водству работ в призабойном участке ствола по выемке породы и возведению постоянной крепи. Совмещение работ во времени достигает 20-30%.

Параллельно-щитовая схема по сравнению с совмещенной обеспечивает повышение технической скорости проходки ствола, однако требует некоторого увеличения продолжительности подго­товительно-переходных периодов в связи с монтажом и демонта­жом сложных комплексов и дополнительного проходческого обо­рудования.

Технологическую схему проходки ствола и соответствующий ей комплекс проходческого оборудования предварительно можно выбирать по данным табл. 1, рекомендованной ЦНИИПодзем­машем, в зависимости от диаметра и глубины ствола с учетом требуемой скорости проходки ствола.

Источник

Способы проходки вертикальных шахтных стволов.

План

Общее понятие о вертикальных шахтных стволах.

2. Способы проходки вертикальных шахтных стволов

3. Технология проходки вертикальных шахтных стволов.

4. Техника безопасности при проходке вертикальных шахтных стволов.

Список использованной литературы. 1. Общее понятие о вертикальных шахтных стволах.

Места расположения стволов обязательно увязывают с принятой системой вентиляции тоннелей для рационального их использования в качестве постоянных сооружений. При строительстве горных тоннелей стремятся использовать площадки с удобным подъемом, при строительстве метрополитенов выбирают места, наиболее свободные от городской застройки.

Материалом для обделки стволов шахт круглого поперечного сечения в зависимости от горно-геологических условий может быть монолитный бетон, сборный железобетон и в тяжелых горно-геологических условиях – чугунные тюбинги. При прямоугольном сечении в качестве материала используют дерево, иногда сборный железобетон.

Рис. 1.1 – Конструкция шахтного ствола

При проходке ствола в слабых грунтах (рис. 1.2, а) применяется конструкция устья с воротником (1) в виде железобетонной плиты. Цилиндрическая часть (2) устья при сборной обделке бетонируется вместе с первым кольцом тюбингов (3). В более крепких грунтах (рис. 6.2, б) устраивается устье из нескольких тюбинговых колец (6) обделки ствола, прикрепленных болтами к верхнему кольцу (4), которое опирается на бетонную подушку (5).

Рис. 1.2 – Конструкции устьев ствола: а – с воротником; б – из тюбинговых колец; в – из монолитного бетона

При монолитной обделке (рис. 1.2, в) сооружается опорный венец (башмак) (8) в виде уступа, выше которого располагается устье (7).

В зависимости от расположения относительно ствола шахты различают односторонний и двусторонний околоствольные дворы (рис. 1.3). Односторонний околоствольный двор представляет собой выработку диаметром 5–6 м (она может быть сводчатой формы), располагаемую с одной стороны шахтного ствола. Двусторонний околоствольный двор сооружается с обеих сторон ствола шахты. Длина одностороннего околоствольного двора составляет 18–20 м, а при двустороннем дворе с противоположной стороны добавляется еще 12–15 м.

Рис. 1.3 – Схемы околоствольных дворов: а – односторонний (тупиковый) околоствольный двор; б – двусторонний околоствольный двор; 1 – клетевой подъем; 2 – шахтный ствол; 3 – лесоспуск; 4 – ходок в насосную камеру, 5 – путевые съезды; 6 – рельсовые пути; 7 – подходная штольня; 8 – обходная штольня

Двусторонний околоствольный двор сооружают при больших грузопотоках, что соответствует проходке четырех-пяти тоннельных забоев диаметром до 6 м. Такие дворы устраивают у стволов шахт, обслуживающих сооружение станций метрополитенов.

До проходки ствола производится уточнение геологических и гидрогеологических условий сооружения ствола шахты, физико-механических свойств грунта, определение возможной величины притока воды. Для этой цели бурят три добавочные разведочные скважины по вершинам равностороннего треугольника, описанного вокруг сечения проектируемого ствола.

Место заложения шахтного ствола и способ его проходки выбирают с учетом инженерно-геологических условий по трассе тоннеля, рельефа местности, наличия и расположения наземных и подземных сооружений. В подготовительный период строительства маркшейдерская служба производит разбивку и вынесение оси ствола.

В случае сооружения ствола в затопляемый паводковыми водами зоне создают незатопляемую площадку, на которой предусматривается размещение всех необходимых устройств и обеспечение транспортной и телефонной связи. При невозможности устройства такой площадки устье шахты поднимают на 1 м выше максимального горизонта паводковых вод.

До начала сооружения ствола в зависимости от принятого способа проходки надо выполнить следующие работы: сделать устье ствола (воротник), соорудить участок ствола для монтажа проходческого оборудования (подвесного полка, устройств для монтажа обделки и погрузки грунта) и смонтировать это оборудование.

Сооружение устья (воротника) и верхнего участка ствола следует осуществлять в открытом котловане. Котлован разрабатывают с помощью грейфера и пневматических инструментов. Возведение сборной или монолитной обделки на всю высоту устья необходимо производить с использованием подвижного кранового оборудования.

Способы проходки вертикальных шахтных стволов.

В зависимости от устойчивости и водообильности грунтового массива различают обычные и специальные способы сооружения стволов.

Обычные способы проходки стволов глубиной до 50 м применяют в устойчивых грунтах: глинистых, гравиино-галечниковых, щебенистых и песчаных, расположенных выше уровня капиллярного поднятия воды, а также в крепких скальных грунтах при ожидаемом притоке воды в забое до 50 м 3 /ч.

Проходку стволов обычными способами глубиной более 50 м в устойчивых грунтах следует производить при притоках воды в забой до 8 м 3 /ч. При соответствующем технико-экономическом обосновании можно производить проходку стволов обычным способом при притоках воды в забой до 20 м 3 /ч с последующим подавлением и доведением притока до 8 м 3 /ч. Обычные способы являются основными и наиболее распространенными.

Специальные способы сооружения стволов шахт применяют в рыхлых, неустойчивых или плывунных грунтах, а также при пересечении крепких, трещиноватых водоносных грунтов. Выбор способа проходки стволов шахт специальным способом следует осуществлять на основании сопоставления технико-экономических показателей с учетом данных согласно СНиПа.

При обычных способах проходки различают проходку в крепких грунтах с применением буровзрывных работ и проходку в мягких грунтах, где разработку ведут с применением отбойных молотков или пневмоломов.

При последовательной схеме в каждом звене сначала производят выемку грунта, а затем возводят обделку. По окончании производят аналогичные работы в нижнем звене и т. д. Такая схема сооружения стволов шахт может быть рекомендована для стволов глубиной до 100 м, а также в неустойчивых и водоносных грунтах с применением специальных способов.

При параллельной схеме работы ведут в двух звеньях, в нижнем производят выемку грунта в направлении сверху вниз и при необходимости устанавливают временную крепь, в верхнем смежном звене с подвесного полка снизу вверх возводят обделку. Эту схему применяют при диаметре стволов более 4,5 м и глубине ствола более 250 м. Однако, в связи со сложностью работ, применение такой схемы ограничено.

При совмещенной схеме возведение сборной обделки входит в проходческий цикл. По этой схеме очередное кольцо обделки монтируют одновременно с уборкой грунта из забоя. Простота организации работ позволяет достигнуть высоких скоростей проходки. Совмещенная схема получила небольшое распространение и может быть рекомендована для сооружения стволов любых размеров поперечного сечения и глубины.

Сущность параллельно-щитовой схемы заключается в том, что обделка ствола возводится одновременно с выемкой грунта сверху вниз. Вместо временной крепи применяют щит из листовой стали толщиной 10–20 мм, высотой от 5 до 18 м, который по мере выемки грунта опускают. Обделку возводят сверху вниз с подвесного трехэтажного полка. Эта схема сооружения стволов может быть рекомендована только при достаточно устойчивых грунтах. Основным недостатком этой схемы является большая масса проходческого оборудования (150–180 т) и значительный срок его монтажа (5–6 месяцев и больше).

Источник