Лукьянов В.Г. Горные машины и проведение горно-разведочных выработок

Подождите немного. Документ загружается.

241

Рис. 89. Крепление шурфов:

а – досками с распорками; б – сплошная венцовая

крепь; в – крепь на стойках; г – подвесная крепь; д – каркасно-опускная;

е – способы заводки опорного венца в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

ж – соединение венцов (прямая, косая односторонняя и двухсторонняя лапа);

з – крепление устья шурфа; 1 – доски; 2 – распорки; 3 – нулевая (проходческая)

рама; 4 – венец; 5 – стойки (бабки); 6 – опорный венец

; 7 – крючья; 8 – ляды

242

Рис. 89. Продолжение

243

При проходке шурфов в рыхлых сыпучих породах они выполняют-

ся с применением круглого сечения с креплением каркасно-опускной

крепью (рис. 89, д). Крепь собирается на поверхности и с помощью ме-

ханизмов спускается в шурф. Шурф в этом случае проходится уступа-

ми, причем каждый последующий уступ шурфа имеет меньший диа-

метр. Диаметр верхнего

уступа (м)

= d + a (n – 1),

где d = 0,8…1,1 м – диаметр нижнего уступа; а = 0,2…0,3 м – разница

диаметров смежных уступов; п = H/h – число уступов в проектируемом

шурфе; h – высота уступа (2…4 м).

Технологический процесс проходки шурфов состоит из следующих

основных производственных процессов (операций): отделения породы

от массива, погрузки и подъема разрушенной породы на поверхность,

крепления

, водоотлива и при глубине более 5 м проветривания. При

глубине шурфов до 2,0…2,5 м операции погрузка и подъем породы вы-

полняются за один прием.

Таким образом, продолжительность цикла

= Т

от

+ Т

под

+ Т

пр

где Т

от

– время отделения породы от массива; Т

– время погрузки поро-

ды; Т

под

– время подъема породы; Т

– время крепления интервала шур-

фа; Т

– время водоотлива, когда в забое работы остановлены; Т

пр

– вре-

мя проветривания шурфа. Две последние операции могут выполняться в

процессе проходки шурфа. В этом случае они не влияют на продолжи-

тельность цикла.

В свою очередь, продолжительность каждого процесса (операции)

определяется произведением объема работ V

на норму времени Н

вр

, т. е.

= V

вр

Норма времени на единицу объема работ по соответствующему процес-

су принимается по Единым нормам времени (ЕНВ) или по хронометражным

данным, если условия проходки отличаются от приведенных в ЕНВ.

§ 3. ПРОХОДКА ШУРФОВ В КРЕПКИХ ПОРОДАХ

Для шурфов, проходимых в крепких породах, в основном характер-

ны большие глубины и площади поперечного сечения. При глубине

шурфов свыше 20 м обязательно устройство лестничного отделения (до

20 м разрешается применять подвесные лестницы).

Лестницы устанавливаются с уклоном не более 80° и выходят над

лазом не менее чем на 1 м. Лазы устраиваются в шахматном

порядке у

244

одной из стенок шурфа. Ширина лазов не менее 0,6 м, длина – 0,7 м.

Наименьшее расстояние от основания лестницы до крепи 0,5 м. Ширина

лестниц не менее 0,4 м, расстояние между ступеньками 0,3 м. Расстоя-

ние между лестничными полками должно быть не более 6 м.

Отставание лестничного отделения от забоя должно быть не более

чем на 3 м,

а при взрывном способе проходки – не более чем на 10 м. От

нижнего полка лестничного отделения до забоя должна быть подвесная

лестница.

Для предохранения людей от возможного падения сверху различ-

ных предметов, кусков породы вблизи забоя устраивается предохрани-

тельный полок.

Устья разведочных шурфов площадью сечения свыше 2 м

, глуби-

ной более 10 м при механизированном способе подъема породы должны

быть закреплены и оборудованы лядами. Крепь должна быть выведена

выше поверхности не менее чем на 0,3 м.

При проходке шурфов в крепких породах эффективная отбойка их

может осуществляться только с помощью ВВ. При этом продолжитель-

ность цикла увеличивается на время заряжания

шпуров, взрывания и

проветривания.

Отбойка и рыхление с применением ВВ производятся в породах

выше категории IV и в мерзлых.

Бурение шпуров в мерзлых, плотных вязких глинах с обломками

пород, в выветрелых глинистых туфах, по вязкому туфогенному мате-

риалу, в выветрелых известковых сланцах производится вручную

стальными бурами и кувалдой. Могут применяться

мотоперфораторы,

мотобуры, пневмоломы и пр.

В породах категорий V–XII бурение шпуров может производиться элек-

тро- или пневмосверлами; при крепости пород выше XII – перфоратами.

Число шпуров в забое можно определить по методу Н.М. Покров-

ского:

= ,

где q – удельный расчетный расход ВВ кг/м

; S – площадь сечения шур-

фа вчерне, м

; Р – вместимость шпура, кг; φ = 0,5…0,8 – коэффициент

заряжания шпура.

Погрузка породы производится в основном вручную. Возможна по-

грузка породы грейферными погрузчиками, но с выдачей породы непо-

средственно на поверхность.

245

Крепление шурфа устанавливается проектом. В зависимости от фи-

зико-механических свойств пород крепление шурфов может произво-

диться всплошную, венцовой крепью, на стойках, с затяжкой боков.

Может применяться подвесная крепь. Участок от забоя до постоянной

крепи может быть закреплен временной крепью.

Опорные венцы в зависимости от устойчивости стенок шурфа ук-

ладываются

через 1…10 м. К опорному венцу подвешивают рядовые

венцы на строительных скобах при креплении сверху вниз или уклады-

вают их на опорные венцы при креплении снизу вверх. Элементы крепи

длиной более 2 м запрещается спускать в бадьях. Для их спуска должны

применяться специальные серьги.

Подъем породы производится в бадьях подъемными механизмами.

Бадьи

должны недогружаться породой до верхней кромки не менее чем

на 10 см. Бадьи должны двигаться по направляющим или в отделениях,

обшитых досками сплошь на всем протяжении; движение бадей без на-

правляющих или без обшивки допускается только на расстоянии не бо-

лее 20 м от забоя. Это расстояние может быть увеличено до 40 м при

сплошном венцовом креплении шурфа и при применении грейферов,

шурфопроходческих кранов и пр.

Проветривание шурфов глубиной до 5 м допускается за счет турбу-

лентной диффузии, а свыше 5 м – принудительным способом, центро-

бежными и осевыми вентиляторами небольшой мощности.

Наряду с применением машин для механизации отдельных проход-

ческих операций известны агрегаты, позволяющие механизировать

практически все основные производственные процессы.

Для проходки шурфов в крепких породах ЦНИГРИ предложен

комплекс шурфопроходческих механизмов КШМ-15М. В комплекс

входят шурфопроходческий кран, электрическое сверло, проходческий

винтовой насос и др.

Применение комплекса КШМ-15М повышает производительность

труда в 1,3–1,5 раза по сравнению с ручной проходкой.

Одним из первых шурфопроходческих агрегатов,

обеспечивающих

комплексную механизацию проходки шурфов, является шурфопроход-

ческий агрегат ШПА-2. На базе автомобильного двухосного прицепа

смонтирован комплекс оборудования для механизации бурения шпуров,

вентиляции, подъема породы, водоотлива и изготовления крепи.

Агрегаты для механизации производственных процессов создава-

лись в различных геологических подразделениях. В ПГО «Якутгеоло-

гия» – СШПГА на базе трелевочного трактора ТДТ-60 (75),

комплекс

проходческих механизмов КМШ-ВИТР и др.

246

§ 4. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ПРОХОДКА ШУРФОВ

Механизированная проходка шурфов осуществляется грейферами,

копателями шахтных колодцев, бурильно-крановыми машинами и бу-

ровыми установками.

Машинный или буровой способ проведения шурфов заключается в

том, что с помощью агрегатов, снабженных шурфобурами или напор-

ными грейферами, производится разрушение и подъем породы на по-

верхность без присутствия людей в забое выработки.

Шурфопроходческие установки

могут быть специализированные,

предназначенные только для бурения, такие как КШК-30А, УБСР-25, или

комбинированные, которые могут быть использованы как для бурения

шурфов, так и для бурения скважин (ЛБУ-50, КБУ-15, УКС-22М). В неко-

торых случаях могут быть использованы и установки, предназначенные

для бурения скважин, но с некоторыми незначительными переделками

(УРБ

-3АМ, УГБ-50М). Установлено, что специализированные установки

целесообразно использовать при значительных объемах шурфопроходче-

ских работ (свыше 1000 м в год). При малых объемах выгоднее использо-

вать установки, которые в свободное от проходки шурфов время исполь-

зуются для бурения скважин.

Производительность шурфопроходческих работ во многом зависит

от способа подъема инструмента с разрушенной

породой из шурфа. Ис-

пользуют три способа подъема и разгрузки породы:

разрушенная порода поднимается на поверхность в конце каждого

рейса;

процессы разрушения и подъема совмещаются во времени;

разрушенная за несколько рейсов порода накапливается в приза-

бойном аккумуляторе, после чего поднимается на поверхность.

При выборе способа подъема пород следует учесть следующие ре-

комендации.

При глубине шурфов до 4…5 м наиболее рационально использо-

вать шурфобуры, спуск и подъем которых производится с помощью ве-

дущей трубы, т. е. при подъеме бура

после каждого рейса.

При глубине шурфов 10…15 м целесообразно применять скользя-

щие шурфобуры, которые поднимаются после каждого рейса без раз-

борки бурильной колонны.

При глубинах шурфов, превышающих 15 м, применяют аккумули-

рующие скользящие шурфобуры.

Все существующие конструкции шурфобуров сгруппированы в

шесть классов: I – дисковые ДВ; II – шнековые ШБ; III – ковшовые КвБ;

IV– грейферные ГБ; V–

колонковые КлБ; VI– аккумулирующие АБ.

247

Дисковые шурфобуры представляют собой стальные диски диамет-

ром, равным диаметру шурфа, с двумя радиальными прорезями, под ко-

торыми устанавливаются наклонные режущие ножи. В центре бура

имеется опережающее долото в форме стальной треугольной пластины.

Дисковые шурфобуры целесообразно применять при проведении мел-

ких и средней глубины шурфов в рыхлых, малообводненных породах.

Разгрузка дисковых

шурфобуров от породы производится за счет цен-

тробежных сил, возникающих при быстром его вращении на поверхно-

сти. Для разгрузки может быть использован неподвижный отвальный

лемех, при вращении диска лемех сгребает с него породу.

Шнековые шурфобуры представляют собой шнеки, имеющие в

нижней части опережающее долото и режущие ножи. Шнеки могут

быть

однозаходные и двузаходные. Первые – для бурения шурфов в

мягких и плотных породах, вторые – в рыхлых, сыпучих.

Ковшовые шурфобуры представляют собой полые цилиндры, снаб-

женные в днище ножами и окнами. Наиболее рациональная область

применения ковшовых шурфобуров – сыпучие и обводненные породы.

При необходимости крепления шурфов одновременно с углубкой ков-

шовые буры снабжаются

расширителями.

Грейферные шурфобуры являются двух-трехчелюстными грейфе-

рами, внедряются в породу под действием осевой нагрузки (рис. 90) или

одновременно с вращением. Область применения грейферных шурфо-

буров – породы, содержащие гальку, гравий и валуны.

Колонковые шурфобуры представляют собой полые цилиндры с

двойными стенками. На кольцевом основании цилиндра располагается

породоразрушающий инструмент в виде

ножей, шарошек, пневмоудар-

ников или комбинированный – в виде шарошек с пневмоударниками,

шарошек с реактивными горелками. В зависимости от породоразру-

шающего инструмента определяется область применения колонковых

шурфобуров: некрепкие породы (ножи), средней крепости (шарошки),

крепкие породы (пневмоударники и комбинированный инструмент).

Аккумулирующие шурфобуры позволяют накапливать разрушаю-

щуюся в процессе бурения породу в аккумуляторе,

расположенном в

корпусе бура. Накопление породы в аккумуляторе может производиться

циклично или непрерывно.

Подающаяся к забою промывочная жидкость выносит часть породы

на поверхность, а в аккумуляторе скапливаются только крупные части-

цы. Область применения аккумуляторных буров – неустойчивые поро-

ды, в том числе при сильных водопритоках и при проведении шурфов

большой глубины.

248

Рис. 90. Проходка шурфа с грейферной установкой: 1 – рама над устьем

шурфа; 2 – лебедка на каретке; 3 – грейфер; 4 – откидной лоток

Грейферы, применяющиеся на проходке шурфов, по системе привода

делятся на неприводные и приводные. Из первых в практике геолого-

разведочных работ наибольшее применение нашли одноканатные полиспа-

стные механизмы; из вторых – моторные, гидравлические, электромоторно-

гидравлические и пневматические, имеющие связь с поверхностным обо-

рудованием через канаты, кабель-канаты, шлангоканаты или штанги.

Для усиления

эффективности разрушения породы грейферы могут

быть снабжены интенсифицирующим устройством.

При проходке шурфов в отложениях с крупноблочными включения-

ми наиболее эффективно применение грейферов с интенсифицирующи-

ми устройствами, в которых интенсификация достигается с помощью

виброударных механизмов и напорных устройств или путем проворачи-

вания грейфера на забое.

249

В глине, суглинке или рыхлых гравийных отложениях шурфы про-

ходят круглой формы при помощи копателей шахтных колодцев, на-

пример КШК-30А, КШС-40М, и модернизированного копателя марки

КШП-Ф-40А.

Этими агрегатами можно проходить шурфы круглого сечения диа-

метром 1230…1300 мм на глубину до 40 м.

Крепление стенок производится одновременно с проходкой

шурфа

металлическими или железобетонными кольцами.

В основе буровых машин лежит вращательный способ с периодиче-

ским подъемом бурового инструмента, заполненного разрушенной поро-

дой, на поверхность без подъема бурильных штанг. Агрегат КШК-30А

(рис. 91) смонтирован на двухосном прицепе, на котором размещены

двигатель, подъемная лебедка, мачта и механизм управления. Рама ма-

шины –

укороченный прицеп У2-АП3. Мачта представляет собой свар-

ную конструкцию из труб.

Буровой инструмент – сварной цилиндр диаметром 750 мм, в дни-

ще которого укреплены два режущих лезвия. Центральная часть шурфа

разрушается пикобуром. Над корпусом бура имеются два ножа-

расширителя, разбуривающие шурф до диаметра 1300 мм. Соединения

бура с нижней штангой обеспечиваются наличием

выступов.

Рис. 91. Копатель шахтных колодцев КШК-30А: 1 – бур; 2 – буровые трубы;

3 – опорная рама; 4 – коробка передач к лебедке; 5 – двигатель с коробкой передач

ГАЗ-51; 6 – подъемная лебедка; 7 – верхний редуктор с механизмом вертикальной

подачи; 8 – ручная лебедка для опускания обсадных труб

231

Таблица 30

Основные размеры

в транспортном

положении

Буровая

установка

Буровой

инструмент

Диаметр

скважины, м

Потре-

бляемая

мощ-

ность,

кВт

Осевая

нагрузка,

кН

Частота

вращения, с

–1

длина ширина высота

Масса

установки

оборудова-

ния, т

Глубина бурения до 5 м

БМ-205

БМ-305

МРК-1А

БКМ-483П

МКГС-3

Лопастный бур

То же

Шнек

То же

Ковшовый элеватор

350; 500; 800

650

350; 500; 400; 100;

700

44,5

1,82; 2,5; 3,15

1,73; 2,38; 3,02

0,33; 0,62; 1,08

1,55

–

6,07

6,37

7,5

6,73

10,95

2,247

2,52

2,172

2,265

3,2

3,72

3,2

3,45

3,2

3,4

5,75

9,2

12,45

6,57

Глубина до 10 м

ВМ-802

АСУУБ-75

УГБ-1ВС

Лопастный бур

Ковшовые и спиральные буры

Долота, забивные стаканы, удар-

ные патроны

1300

950

650

18,5

0,47; 0,6

0,25; 0,5

0,53; 1,37;

2,42; 5,42

12,4

9,5

9,05

2,8

2,5

2,38

3,9

2,75

21,5

11,15

6,1

Глубина до 20 м

СО-1200

УБМ-20А

Ковшовый бур

Ударный или шарошечный бур

800; 1700; 2400

600

0,38

0,1; 0,23; 0,38;

0,62

8,8

3,8

2,5

3,5

5,6

Глубина до 30 м

СО-2

МБС-1,7

Шнек

Грейфер, долото

500;600;1800

1300; 1700; 3500

0,72

0,13

3,2

Глубина свыше 30 м

УРП-1

КШС-40М

УШБМ-16

СП-45

–

Лопастное долото

Способ задавливания

500; 1400

1300

1200

720; 1220

–

0,67

0,17; 0,33

2,67

–

8,5

8,8

9,4

3,8

3,2

2,2

4,8

3,9

3,7

15,8

43,2

250