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

Подождите немного. Документ загружается.

261

дения выработок (обводненность, опасность по взрыву газа или пыли и

пр.) с учетом физико-механических свойств горных пород.

Удельный расход ВВ можно определить по формуле М.М. Прото-

дьяконова:

1, 6 /qefs= ,

где е – коэффициент, учитывающий работоспособность ВВ.

Расход ВВ на цикл определяется по формуле

Q = qlS

пp

При последовательной и параллельной схемах проходки глубину

шпуров можно определить по формулам Н.М. Покровского:

цввс

зз

бвч рпвк1 к

/( )/ /()

Ttt

QS KPH ln

μη ϕ

⎛⎞

−++

⎜⎟

⎝⎠

∑

при совмещенной схеме с передвижной опалубкой

цввс0

зз

бвч рпбкб

/( )/( )/

Tttt

QS KPV P

μη ηϕ

⎛⎞

−+++

⎜⎟

⎝⎠

∑

при параллельно-щитовой схеме проходки

цввс

зз

бвч рб

/( )/

Ttt

QS KP

μη

⎛⎞

−++

⎜⎟

⎝⎠

∑

где Т

– продолжительность цикла, ч; N – число шпуров; t

–время заряжания

одного шпура, ч; для патронов ВВ с d = 36 мм

= 0,07…0,1 ч; для d = 45 мм

и забойки из гранулированного шлака t

= (4 + 1,1·l

)/60; n

– численность

проходчиков, занятых заряжанием, n

= S

вч

/ S, где S – площадь забоя на од-

ного заряжающего, равная 6…8 м

; φ

– коэффициент одновременности ра-

боты проходчиков на заряжании, равный 0,7…0,8; t

– время проветривания

забоя ствола, равное 0,5 ч; Σt

вс

– суммарное время вспомогательных работ

(подъем бурового оборудования и полка перед взрывом, равное 15…25 мин,

осмотр ствола и приведение забоя в безопасное состояние, равное

10…20 мин, спуск полка и погрузочных машин – 20…30 мин, спуск

щита – 15…25 мин и др.).

При совмещенной схеме бурения перфораторами и погрузки породы

машиной КС-3 Σt

вс

= 0,5…1 ч; при бурении шпуров с помощью БУКС-1м и

погрузочной породы машиной КС-2у/40 Σt

вс

= 1...1,5 ч; при последователь-

ной и параллельной схемах Σt

вс

= 0,5…1,25 ч. При параллельно-щитовой схеме

262

Σt

вс

= 0,5…0,8 ч; t

– время выравнивания породы в забое, спуска и центриро-

вания опалубки, равное 2…3 ч; Q

– скорость бурения, м/ч; μ – коэффициент

излишка сечения (к. и. с.), равный 1,03…1,1; η – к. и. ш., равный 0,80…0,95;

– коэффициент разрыхления породы; Р

– производительность погрузки

породы в разрыхленном состоянии, м

/ч; Н

– норма времени на возведение

одного кольца временной крепи, равная K/D

св

(K = 1,85…2,2; D

св

– диаметр

ствола в свету); l

– расстояние между кольцами временной крепи, равное

0,8…1,0 м; n

– численность рабочих, занятых возведением временной крепи;

– коэффициент совмещения работ по возведению временной или посто-

янной крепи с погрузкой породы, равной 0,8…1,0; V

= S

вч

· μ – S

св

; Р

– про-

изводительность укладки бетона за опалубку. При одном бетонопроводе

= 6…8 м

/ч, при двух бетонопроводах Р

= 10…12 м

/ч.

В приведенных формулах не учтены работы по наращиванию ста-

вов труб сжатого воздуха, вентиляционных, а также бетонопроводов,

устройству опорного венца, ремонту оборудования и прочие работы.

При скоростном строительстве стволов средняя глубина шпуров

м c

см г

mnt K

= ,

где υ

– проектируемая скорость проходки, м/мес; т – число рабочих дней

в месяц; п – число рабочих смен в сутки; t

см

– продолжительность смены;

– коэффициент готовности технологической схемы, равный 0,7…0,8.

Определив среднюю глубину шпуров, подбирают соответствующее

оборудование, технологию и организацию работ с тем, чтобы все про-

ходческие операции были выполнены в заданное время циклов.

Число шпуров

пр

1, 25qS

где α – коэффициент заполнения шпура, равный отношению длины за-

ряда ВВ к длине шпура; при диаметре патрона 32 мм α = 0,65…0,75; при

диаметре 45 мм – 0,4…0,5; при диаметре 55 мм – 0,35…0,45; ∆ – плот-

ность ВВ в патронах или плотность заряжания при россыпных ВВ,

кг/м

; d – диаметр шпура, м; K – коэффициент уплотнения ВВ в шпуре

(для нитроглицериновых ВВ K = 1,2; для аммиачно-селитряных K = 1).

Из анализа практики сооружения стволов число оконтуривающих

шпуров не зависит от крепости пород для патронов ВВ диаметром 45 мм:

ок

= (0,5…0,53) N

общ

а для патронов диаметром 32…36 мм

ок

= (0,42…0,45) N

общ

где N

общ

– общее количество комплекта шпуров.

263

Величина заряда в оконтуривающих шпурах составляет 0,7–0,75

заряда ВВ во врубовых шпурах.

При круглом сечении ствола шпуры располагаются по окружности.

При размещении комплекта шпуров по трем окружностям диаметр ок-

ружности вспомогательных шпуров

всп

= D

вр

+ 0,5(D

пр

–

вр

где D

всп

, D

вр

– диаметр окружностей вспомогательных и врубовых шпу-

ров; D

пр

– диаметр ствола в проходке.

Рис. 95. Погрузочная машина ОСК:

1 – люлька; 2 – кабели; 3 – узел

крепления; 4, 5 – подъемные лебедки;

6 – крон-балка; 7– двутавровая балка

При размещении комплекта

шпуров в забое по четырем окруж-

ностям диаметр первой окружно-

сти вспомогательных шпуров

вс

= D

вр

+ 1/3(D

пр

– D

вр

второй

вс

= D

вр

+ 2/3(D

пр

– D

вр

третий

III

вс

= D

вр

+ 3/4(D

пр

– D

вр

Погрузка породы осуществляет-

ся в очень сложных условиях, к кото-

рым относятся: стесненность рабоче-

го пространства и загроможденность

ствола подвесным оборудованием;

наличие воды и капежа; отсутствие

естественного освещения.

Наибольшее распространение

при проходке стволов имеют погру-

зочные машины с грейферным ис-

полнительным органом (рис. 95 и

табл. 32), которые классифицируются

по следующим основным

способам:

•

вождение грейфера (ручное и

механизированное);

•

подвеска машины (на канате и

анкерах к стенке ствола или к

полку в центре ствола).

Тип погрузочных машин при-

веден в табл. 32.

264

Таблица 32

Тип погрузочной машины

Показатели

ОСК «Погрузчик»

КС-

2у/40

2КС-

2у/40

2КС-

1МА

КСМ-

2у

Вместимость

грейфера, м

Техническая

производительность, м

/ч

Эксплуатационная произ-

водительность, м

/ч

Рабочее давление

сжатого воздуха, МПа

Грузоподъемность тельфера,

(пневмоподъемника), т

Средняя продолжитель-

ность цикла погрузки, с

Высота грейфера, м

Суммарная мощность

пневмодвигателей, кВт

Масса машины, т

0,65

0,5…0,7

9,3

0,4

–

0,4…0,5

1,9

–

9,0

0,65

144

100…130

0,6

25…30

57,1

2 × 0,65

280

100…120

0,6

5 × 2

25…30

114,2

19,2

1,25

280

180…200

0,8

5 × 2

209,2

43,9

0,4

0,5…0,6

25…0

–

57,1

Наибольшее распространение в настоящее время получили создан-

ные ЦНИИподземмашем и Ясиноватским машиностроительным заво-

дом погрузочные машины типа КС.

Стволовые погрузочные машины КС-2у/40 и 2КС-2у/40, соответст-

венно, с одним и двумя грейферами предназначены для проходки ство-

лов диаметром 5,5…8,0 м, глубиной от 200 до 800 м.

Производительность погрузки разрыхленной породы определяется

по

формуле

т o тбз py

11 (1)t

nP K K V K n P

ϕα

⎛⎞

−

=++

⎜⎟

⎝⎠

где φ – коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регла-

ментированный отдых, простои по организационным причинам и т. д.;

φ = 1,15…2; α – доля породы в первой фазе; п – число погрузочных ма-

шин; Р

– техническая производительность погрузочной машины, м

/ч;

– коэффициент одновременности работы машин, равный 1 при п = 1

и 0,75…0,80 при n = 2; K

– коэффициент, учитывающий просыпание

породы при разгрузке грейфера в бадьи, K

= (d

/0,8d

); d

– диаметр ба-

дьи, м; d

– диаметр грейфера с раскрытыми челюстями; V

– вмести-

мость бадьи, не более 0,9 высоты; t

– время простоя погрузочной ма-

шины по причине маневров бадьи в забое (при одноконцевом подъеме

265

при перецепке бадьи t

= 30…40 с, двух одноконцевых t

– 35 + Т

ц. п

– t

п. б

где Т

ц. п

– цикл подъема, t

п. б

– время погрузки бадьи; без перецепки бадьи –

одноконцевой подъем t

= Т

ц. п

, два одноконцевых t

= 0,5 (Т

ц. п –

п. б

); n

–

численность рабочих, занятых на погрузке во второй фазе, чел.; Р

–

производительность одного рабочего на погрузке породы во второй фа-

зе, равна 0,5…1 м

/ч, где при подъеме породы используются самораз-

гружающиеся бадьи типа БПС.

Спуск и подъем людей, различного оборудования и выдача породы

производятся проходческими подъемными машинами. Они могут монти-

роваться в постоянных или временных зданиях или могут быть в пере-

движном исполнении. Применяются подъемные машины типа Ц-1,2×1;

Ц-1,6×1,2; Ц-2×1,5; 2Ц-1,2×0,8 и др

., где первая цифра – диаметр бараба-

на, м; вторая – ширина барабана; цифра перед Ц – количество барабанов.

Для подвески проходческого оборудования в стволе используются

проходческие лебедки.

Копры применяются типа КМ, КП, КД высотой, соответственно,

17,6; 13,6 и 13,4 м.

Крепление эксплуатационных стволов производится в основном

бетонной крепью, а разведочных – деревянной, кроме устья. Иногда

весь ствол разведочной шахты крепят бетоном. Более широко начала

внедряться набрызгбетонная крепь.

Бетонную крепь возводят снизу вверх звеньями высотой 20…60 м.

В неустойчивых породах звено сначала закрепляют временной крепью.

В основании каждого звена возводятся опорные венцы (рис. 96), для

упора которых в стенках ствола устраиваются врубы. Ширина крепи

опорных венцов составляет 0,5…1,0 м,

высота – 1,0…1,5 м.

Бетонная смесь готовится на специализированных заводах, стацио-

нарных или передвижных бетоносмесительных установках. Для ускоре-

ния схватывания бетона в бетонную смесь вводят хлористый кальций

(2–3 % массы цемента).

В качестве пластифицированных добавок используется сульфат на-

трия (0,15–0,5 %), сульфат-спиртовая барда (ССБ) в количестве 0,1–0,25 %

массы сухого цемента.

В практике геологоразведочных работ применяется

последователь-

ная схема проведения стволов. По этой схеме проходится звено ствола

1…15 м при деревянной крепи и 20…50 м при бетонной (при неустой-

чивых породах 4…5 м). Затем углубку прекращают, устанавливают

опорный венец и закрепляют пройденное звено.

При совмещенной схеме крепление осуществляется подвесной кре-

пью с отставанием от забоя 5…10 м (рис. 97)

266

Рис. 96. Основные элементы

крепи вертикального ствола:

1 – крепь основной части ствола;

2 – опорные венцы; 3 – крепь устья

ствола; 4 – сопряжение ствола с

горизонтальными выработками

околоствольного двора; 5 – зумпф

251

267

Рис. 97. Подвесная венцовая крепь: 1 – элементы венца;

2 – стойки; 3 – подвески (крючья); 4 – затяжки; 5 – опорные

брусья; 6 – гайки подвесок; 7 – расстрелы; 8 – проводники

268

§ 5. АРМИРОВАНИЕ СТВОЛА

К работам по армированию ствола относятся установка расстрелов,

навеска проводников, устройство лестничного отделения, монтаж руд-

ничного станка, трубопроводов и несущих конструкций (балок под

опорные стулья, кронштейнов для кабелей и т. п.) (рис. 98).

Рис. 98. Общий вид закрепленного и армированного ствола: 1 – венец;

2 – вандрут; 3 – расстрел; 4 – проводники; 5 – полок лестничного отделения;

6 – лестничное отделение

В производственной практике применяют два типа армировки – же-

сткую и гибкую. Жесткая армировка состоит из металлических проводни-

ков, которые закреплены на продольных или консольных и консольно-

распорных расстрелах. При гибкой армировке подъемные сосуды пере-

мещают по канатным направляющим. Гибкую армировку (канатные про-

водники) применяют в стволах круглого сечения с большими зазорами

между подъемным сосудом и крепью ствола. Для канатных проводников

269

применяют трос закрытой конструкции диаметром 25…45 мм. Канаты

крепят в копре и натягивают грузом, подвешенным в зумпфе. Основным

недостатком канатных проводников является необходимость увеличения

по сравнению с жесткой армировкой поперечного сечения ствола.

Деревянные расстрелы изготовляют из брусьев 20 × 20 и 20 × 25 см.

Такие расстрелы применяют на вспомогательных стволах и шурфах, в

основном с деревянной

крепью. Концы расстрелов заводят в лунки

ствола и замоноличивают бетоном.

В последние годы применяют анкерное крепление расстрелов.

За рубежом, где в эксплуатации находится более 20 стволов с анкер-

ным креплением расстрелов, применяют вклеиваемые анкеры типа Ц.

Эти анкеры состоят из стержня и клеящего материала из полиэфирных

смол, вставляемых в шпур в

патронах.

Жесткая армировка с продольными (рамными) проводниками обла-

дает рядом недостатков, главные из которых – большая металлоемкость,

значительная трудоемкость ее изготовления и монтажа и высокое аэро-

динамическое сопротивление.

Проводники предназначены для направления движения сосудов. В за-

висимости от расположения сосудов различают проводники лобовые и бо-

ковые, одно- и двухсторонние. Лобовые

проводники располагают с торца

клети, боковые – на длинной стороне клети. Односторонние – два провод-

ника на одной стороне подвижного сосуда. Проводники двух сосудов, при-

крепленные к одному расстрелу, называют парными; проводники одного

подъемного сосуда, прикрепленные к расстрелу, называют одинарными.

Для крепления такого проводника к расстрелу устанавливают короткий

проводник, который называют ложным. В

зависимости от расположения

концевой нагрузки скорости подъемного сосуда проводники бывают рель-

совые и коробчатого типа.

Деревянные проводники – брусья сечениями 12 × 15, 15 × 18, 18 × 20 см,

длиной 6 м – применяют в стволах небольшой глубины.

Лестничное отделение обшивается досками или металлическими сет-

ками. Расстояние между лестничными полками принимается кратным рас-

стоянию между ярусами, но не более 8 м.

В полках делаются проемы (ла-

зы) размером 0,7 × 0,6 м. Ширина лестницы не менее 0,4 м, расстояние

между ступеньками не более 0,4 м, расстояние между тетивами лестниц не

менее 0,28 м. Лестницу устанавливают с уклоном не более 80°. Расстояние

от основания лестницы до крепи ствола должно быть не менее 0,4 м.

Лестница должна выступать над полком на 1

м или на эту высоту

должна быть вбита скоба (см. рис. 98).

270

Под опорными стульями устанавливают сальниковые компенсато-

ры, предназначенные для компенсации температурного расширения

труб, удобства монтажа и смягчения динамической нагрузки.

Кабели укрепляют на специальных скобах, заделываемых в крепь

ствола через каждые 3…6 м по вертикали.

Размещение армировки в стволах должно удовлетворять требова-

ниям Правил безопасности в отношении зазоров между подъемными

сосудами и

крепью или элементами армировки.

§ 6. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ СТВОЛА

Среднемесячная календарная скорость проходки ствола определя-

ется по формуле

= /Hn

∑

где υ

– среднемесячная календарная скорость, м/мес; Н – глубина ство-

ла, м,

∑

– суммарное число календарных месяцев, затраченных на

проходку ствола, без учета простоев.

Календарная скорость характеризует общий уровень техники, техно-

логии и организации всех работ, связанных со строительством ствола, –

технологического отхода, монтажа горнопроходческого оборудования,

проходки ствола до проектной глубины, рассечки сопряжений и примы-

кающих к стволу камер и армирования.

Календарная скорость

строительства ствола

= Н / Т

где υ

– календарная скорость строительства ствола, м/мес; Т

– общее

календарное время строительства ствола, мес. Календарное время без

подготовительного периода

co п.c п.a

п ca

Hh W

Tt t t

υυυ

−

=+ + + + +

где t

– время проходки технологического отхода и монтажа оборудова-

ния в стволе; h

– глубина технологического отхода, м; W

– объем со-

прягающихся со стволом выработок, м

; υ

– скорость проходки ствола,

м/мес; υ

– скорость проходки сопряжений, м

/мес; υ

– скорость арми-

рования, м/мес; t

п. c

, t

п. а

– время подготовительных работ к рассечке со-

пряжений и армированию.

В настоящее время календарная скорость строительства эксплуата-

ционных стволов составляет 10…15 м/мес.