Технології проведення гірничих виробок. Механізація підготовчих робіт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технології проведення гірничих виробок. Механізація підготовчих робіт

Способи і схеми будівництва виробок

Розрізняють звичайний і спеціальний спосіб будівництва виробок.

Звичайний спосіб застосовується в стійких породах, що припускають оголення вибою виробки без спеціальних методів або пристроїв для його підтримки і забезпечення безпечних умов праці прохідників.

Спеціальними способами проводяться виробки в хитливих, пухких, сипучих або багатоводних породах, коли не можна оголити забій без що випереджає кріплення, щита або спеціальних заходів, спрямованих на зміцнення порід.

Спосіб будівництва виробки характеризується в кожному окремому випадку технологією її проведення. Основний елемент технології - процес відділення породи або корисного копальневого від масиву. Цей процес залежить від фізико-механічних властивостей порід, типу кріплення, площі перетину виробки і її довжина. Розрізняють такі технології відділення породи від масиву: буропідривна, механічна, гідравлічна, ручна, комбінована.

Буропідривна технологія застосовується при любій міцності порід, коли механічний або інші способи неможливі або неефективні. Площа перетину виробки обмеження не має.

Механічна технологія застосовується при коефіцієнті міцності порід в основному не вище 6--7. Довжина виробки більш 200 м, площа перетину обмежена технічною характеристикою прохідницького комбайна, бурової машини, прохідницького щита або іншого механічного агрегату.

Гідравлічна технологія застосовується при коефіцієнті міцності порід не вище 1--2, хоча гідрогармати застосовуються при більш міцних породах.

Проведення горизонтальних виробок буропідривним способом

У однорідних міцних породах виробки проводять звичайно суцільним вибоєм буропідривним способом. У склад прохідницького циклу при цьому входять такі процеси.

Основні:

o буравлення шпурів;

o заряджання шпурів;

o підривання;

o провітрювання вибою;

o вбирання породи;

o встановлення постійного кріплення;

o допоміжні:

o приведення вибою у безпечний стан;

o встановлення або висування тимчасового кріплення;

o нарощування вентиляційного трубопроводу;

o устрій водовідливної канавки;

o настилання тимчасового та постійного рейкового шляху або нарощування привибійного конвеєру.

При проведенні виробок буропідривним способом доцільно сполучати у часі виконання наступних процесів: бурінням шпурів, кріплення, настилання рейкового шляху (нарощування конвеєра), навішування вентиляційного трубопроводу, проведення водовідливної канавки;

Буропідривні роботи

Основним документом для виробництва підривних робіт у шахтах є паспорт БПР. Особливе місце при упорядкуванні паспорту повинне приділятися схемі розташування шпурів, розподілу ступіней уповільнення, типу і величині заряду ВР.

У вугільних шахтах застосовують переважно запобіжні ВР (вибухові речовини): амоніт Т-19, АП-5ЖВ, угленіт П-12ЦБ, Е 6, іоніт. У СНД ВР виготовляють у патронах діаметром 28, 32, 36 і 45 мм. При звичайному підриванні застосовують частіше патрони діаметром 36 мм, при контурному підриванні - 32 мм. За кордоном - відповідно 28--32 мм та 18,5--25 мм.

Підривання у шахтах, небезпечних по газу та пилу, дозволяється тільки електричне - електродетонаторами миттєвої дії (ЕД-8П, ЕД-8ПМ) та короткоуповільненої (ЕДКЗ-ПМ-15, ЕДКЗ-ПМ-25) дії.

Рис. _45 - Розташування шпурів у вибої:

1-6 - врубові шпури; 7-11 - відбійні шпури; 12-24 - оконтурювальні шпури (22 - шпур для канавки)

Обсяг та величина заряду. Питому витрату ВР (кг/мі, кг/м) приймають заданими практики або визначають по емпіричним формулам. Витрата ВР на розрахункову величину посування вибою (кг) визначається як помноження питомої витрати на обсяг підривання (м, мі).

Кількість та глибина шпурів. Кількість шпурів у вибої визначається або по емпіричним формулам або на підставі досвіду з урахуванням ряду факторів: витрати ВР і діаметра їх патронів, площі перетину виробки.

В шахтах, безпечних по газу та пилу, коеф.нт заповнення шпуру при колонковому заряді приймають рівним 0,7--0,85. В шахтах, небезпечних по газу та пилу, довжина забивки по ПБ повинна дорівнювати: при глибині шпурів від 0,6 до 1 м - половині довжини шпуру; у шпурах глибиною більш 1 м - не менше 0,5 м. Остаточно кількість шпурів визначається шляхом опитних підривів.

Глибина шпурів залежить від фізико-хімічних властивостей порід, площі вибою, типу бурового обладнання та загальної організації робіт. Частіше глибина шпурів 1,6--2,6 м. Коефіцієнт використання шпуру КВШ складає 0,83--0,87. Для його підвищення глибину врубових шпурів приймають на 100--200 мм більше глибини відбійних шпурів.

Розташування шпурів. Схему розташування шпурів обирають в залежності від міцності та структури порід, розмірів площі перетину виробки, кількості відкритих поверхонь.

З точки зору призначення шпурів їх поділяють на врубові, відбійні та ті, що оконтурюють (рис. 2-10).

Врубові шпури призначені для утворення додаткової відкритої поверхні і, як наслідок поліпшити умови підривання відбійних шпурів, які руйнують основний обсяг породи. Остання група шпурів надає виробці проектні розміри і контури. Оконтурюючі шпури буравлять під нахилом вбік контуру виробки.

Відстань між сусідніми шпурами не менше 0,3 м по породі з міцністю менше 7 та 0,43 м по породі з міцністю понад 7 і не менше 0,6 м по вугіллю; відстань між оконтурюючими шпурами 0,6--0,8 м. Їх забурюють на відстані 10--30 см від контуру виробки.

Щоб уникнути перебору порід при підриванні, застосовують контурне підривання переважно методом зближених зарядів. У цьому випадку збільшують кількість оконтурюючих шпурів, буравлять їх перпендикулярно до вибою та заряджають меншою кількістю ВР. Контурні шпури розташовують на відстані 10--12 мм від контуру виробки.

Типи врубів (рис. 2-11) характеризуються схемою розташування врубових шпурів. У міцних породах (f > 12) і в'язких широке розповсюдження отримали прямі вруби (здебільшого на рудниках), що утворюються шпурами, які пробуравлені під прямим кутом до площі вибою (призматичні вруби, а, б). Всі шпури мають однакову довжину, Іноді у центрі пробурюють додатково незаряджений шпур (свердловину).

Рис. _46 - Типи врубів і схеми розташування шпурів при проведенні виробок в однорідній міцній породі

На вугільних шахтах отримав розповсюдження також спірально-шагаючий вруб, у якому шість шпурів з глибиною від 0,9 до 2,8 м розташовуються по спіралі. Відстань від центрального шпуру до шпурів по спіралі збільшується від 15 до 40 см. Заряди ВР підривають послідовно, починаючи від центра.

З врубів, що утворюються нахиленими шпурами, частіше застосовують клинові вруби, які можуть бути вертикальними (в, д) та горизонтальними (г), а також верхніми, центральними та боковими. У виробках з площею перетину більше 7 мІ частіше застосовують вертикальні клинові вруби. У породах з f = 5--7 застосовують подвійний (д), а у породах з f = 8--12 - трійний клиновий вруб.

Призматичний вруб із свердловиною у центрі, яка не заряджується, наведено на рис (є).

Буріння шпурів.

Буріння шпурів при проведенні виробок є одним з найбільш трудомістких процесів прохідницького циклу, що займає 30-60 % загальної тривалості циклу і здійснюється бурильними машинами обертальної (f ? 8), обертально-ударної (f = 8--16) і ударно-обертальної (f = 14--20) дії. У породах середньої міцності (f = 3--8) обертальне буріння виконують колонковими електросвердлами СЕК-1, ЕБГП-1 та ін.

У останні роки отримали розповсюдження бурильні установки з бурильними машинами обертальної (КБМ, БУЕ, БКГ-2), обертально-ударної (СБУ-2М, БУ-1, БУР-2) і ударно-обертальної (СБКНС-2, СБКН-3 та ін) і універсальної (УБШ-252, 253А, 313А та ін.) дії і буронавантажувальні машини.

Бурильні установки складаються з бурильних машин, маніпуляторів з механізмом подавання і бурової теліжки. Установки з електроприводом БУЕ-3 і БКГ-2 можуть працювати у режимах обертальної і обертально-ударної дії у виробках з площею перетину від 9 до 25 мІ

Самохідну установку СБУ-2М застосовують для обурювання вибоїв горизонтальних виробок висотою від 2 до 5,5 м, несамохідну установку БУ-1 - у виробках з площею перетину від 6 до 20 мІ. Самохідну установку БУР-2 з комплектом навісного обладнання застосовують для буріння шпурів у виробках з площею перетину до 25 мІ.

Для буріння шпурів у вугільних шахтах також застосовуються буронавантажувальні машини МПБ-2, 1ПНБ-2Б, 2ПНБ-2Б, МПНБ.

Самохідні бурові каретки СБКН-2П, СБКНС-2, обладнані двома потужними машинами ударно-обертальної дії застосовують на рудниках для буріння шпурів у міцних породах.

Установки бурильні шахтні УБШ можуть виконувати обертальне буріння і універсальне (ударно-обертальне і обертально-ударне). Установка УБШ-252 має один маніпулятор, рейковий ход. Застосовується при площі перетину 6--12 мІ і міцності порід до 14. Установка УБШ-253А має гусеничний ход. Установка УБШ-313А має 2 маніпулятори, гусеничний ход і може обурювати вибій з площею від 12,8 до 20 мІ.

У породах з f ? 8 обертальні бурильні установки у порівнянні з обертально-ударними мають ряд переваг: вартість буріння нижче, швидкість буріння нижче, спрощується обслуговування, забезпечується безшумна робота і більш сприятливі умови боротьби з пилоутворенням.

Для боротьби з пилом буріння виконують з промиванням, застосовують інтенсивне провітрювання, завдяки чому знижують кількість пилу у вибоях до встановлених санітарних норм (2 мг/мі повітря). Витрата води на одну бурильну машину коливається від 3 до 5 л/хв. Вода у вибій для промивки шпурів і зрошення при навантаженні породи подається по трубопроводам. Для поліпшення змочування пилу до води додають змочувальник ДБ у кількості 0,5 г/л. Застосовується також сухе пиловловлювання.

Заряджання та підривання шпурів.

Після перевірки відповідності розташування та глибини шпурів паспорту буропідривних робіт (БПР) і очищення їх від бурової дрібноти підривник подає перший попереджувальний сигнал (один довгий) і робочі, що не приймають участь у заряджанні, видаляються з вибою. Другий сигнал - бойовий (два довгих). По цьому сигналу підривники запалюють шнур (при вогневому підриванні) і видаляються в укриття, а при електричному - вмикають тік. Третій сигнал - відбій (три коротких) означає закінчення підривних робіт.

В заряджанні шпурів для скорочення часу крім підривника приймають участь прохідники, які мають Єдину книжку підривника. Бойові патрони виготовляють безпосередньо у вибої в процесі заряджання шпурів. У якості внутрішньої забойки застосовують пижі з суміші глини з піском 1 : 3, крупнозернистий пісок, гранульований шлак або водяна забійка.

Процес заряджання і забойки шпурів може бути механізований застосуванням пневмозарядників, пневмозабійників і механічних пристроїв для виготовлення пижів.

Провітрювання вибою.

Для створення нормальних умов роботи в підготовчому вибої виробка на всьому протязі повинна провітрюватися свіжим струменем із таким розрахунком, щоб повітря у вибої містило не менше 20 % кисню, не більше 0,5 % вуглекислого газу, причому зміст інших газів повинний бути безпечним і нешкідливим для здоров'я людей. Температура повітря не повинна перевищувати +26є С при відносній вологості до 90 %; у випадку перевищення температури повинні застосовуватися дільничні кондиціонери. Підготовчі вибої провітрюють за допомогою загальношахтної депресії або вентиляторами місцевого провітрювання (ВМП). Загальним струменем провітрюють виробки невеликої довжини або паралельні виробки. У одиночних виробках застосовують місцеве провітрювання.

ВМП за родом енергії можуть бути пневматичні й електричні, а за принципом роботи відцентрові та осьові. Відцентрові ВМП (ВЦ-7, ВЦ-9, ВЦПД-8, ВЦП-16) застосовують для проведення виробок великої довжини (1,5-2 км) і в умовах великого газовиділення, коли для провітрювання виробки потребується понад 1000 мі/хв повітря. Пневматичні ВМП застосовують на шахтах небезпечних по раптових викидах газу і вугілля.

Розрізняють три схеми провітрювання тупикових підготовчих вибоїв: нагнітальну, усмоктувальну і комбіновану (рис. 2-12).



Рис. 47 - Способи провітрювання тупикових виробок:

а - нагнітальний; б - усмоктувальний; в - комбінований;

1 - нагнітальний вентилятор; 2 - усмоктувальний вентилятор; 3 - гнучкий трубопровід; 4 - жорсткий трубопровід; 5 - перемичка

Нагнітальна схема провітрювання (а) застосовується найбільше часто. При її застосуванні повітря, що виходить з відносно великою швидкістю з кінця трубопроводу, розріджує продукти вибуху і вимиває газову суміш із вибою. Водночас при нагнітальному провітрюванні продукти вибуху, що видаляються, рухаються по усієї виробці, утруднюючи виробництво робіт. Нагнітальний вентилятор установлюють на свіжому струмені на відстані не менше 10 м від місця виходу продуктів вибуху, щоб усунути їхнє засмоктування вентилятором і нагнітання у вибій разом із свіжим повітрям. Відстань від кінця трубопроводу до вибою не повинна перебільшувати 8 м.

При усмоктувальній схемі провітрювання (б) у вентиляційний трубопровід потрапляють лише гази, утворені при вибуху у вибої і знаходяться в безпосередній близькості від вхідного отвору. Перевагою даної схеми провітрювання є те, що виробка на всьому протязі залишається вільною від продуктів вибуху. Суттєвим недостатком даної схеми є те, що у вибою утворюється застійна зона, рух повітря у якій в бік трубопроводу відсутній; необхідно використовувати жорсткі трубопроводи.

Для забезпечення швидкого провітрювання виробки по всієї її довжині застосовують комбіновану схему провітрювання (в) У цьому випадку на деякій відстані від вибою встановлюють перемичку з дверима, що під час провітрювання повинні бути закриті. Через цю перемичку проходять два трубопроводи, по одному з яких повітря нагнітається до вибою, а по другому - усмоктується. Недостатком способу є необхідність мати 2 вентилятори і виконувати додаткові роботи по переносу нагнітального вентилятора і перемички.

Вентиляційні груби виготовляють із металу, тканини і полімерних матеріалів. Металічні труби з листової сталі виготовляють діаметром 300--800 мм. Довжина кожної ланки 2--3 м. Окремі труби з'єднують за допомогою фланців болтами. Для ущільнення розміщують прокладки.

Труби з прорезиненої тканини довжиною ланок 5, 10 і 20 м і діаметром 300--1000 мм легкі, швидко встановлюються і мають безфланцеве поєднання ланок за допомогою пружинних кілець. Недостатками їх є відносно мала міцність і високий коефіцієнт аеродинамічного опору. Альтернативний варіант - труби з текстовініту, пластикату, капрону та ін.

Розрахунок провітрювання складається з вибору схеми і способу провітрювання гірничої виробки, розрахунку кількості повітря, подаваного у вибій або що видаляється з нього, вибору типу і діаметра труб, визначення витоків повітря, підрахунку депресії, вибору типу ВМП.

Кількість повітря, необхідна для провітрювання тупикових виробок, визначається по чотирьох факторах:

o за розрідженням газу, що виділяється (СН 4 або СО 2);

o за кількістю газів, що виділяються під час вибуху;

o за числом людей у виробці;

o за мінімальною швидкістю руху повітря;

o за мінімальною швидкістю руху повітря в залежності від температури і вологості.

Після провітрювання вибій призводять у безпечний стан. При цьому гірничий майстер і підривник оглядають вибій і перевіряють, чи усі шпури вибухнули. Якщо виявлені відмови, то підривник робить їхню ліквідацію. Після цього або якщо всі шпури вибухнули, перевіряється стан кріплення, покрівлі і боків виробки. Ушкоджене кріплення виправляють. Породи покрівлі і боків обстукують оборником, тим самим, відокремлюючи шматки породи, що відшарувались.

Навантаження породи

Навантаження породи по трудомісткості і тривалості займає у прохідницькому циклі 30--40 %. Навантаження породи механізується за допомогою навантажувальних машин і скреперних комплексів.

Вибір раціонального типу навантажувальної машини відбувається в залежності від міцності підлеглої збиранню породи, розмірів поперечного перетину виробки, виду застосованої для буріння шпурів енергії і прийнятої організації робіт з таким розрахунком, щоб машини в конкретних умовах використовувалися найбільш ефективно.

Для вантаження породи в одношляхових виробках застосовують машини періодичної дії типу механічної лопати на рейковому ходу (ППН-1С, ППН-2). Вагонетка прищеплюється до машини і з опущеним ковшем машина під'їжджає до підірваної породи. Ківш, занурюючись у неї, заповнюється породою. Потім вмикається двигун підйому, що приводить у рух барабан, на який навивається ланцюг, який піднімає ківш. При крайньому верхньому положенні ковшу порода висипається з нього у вагонетку, після чого ківш опускається до підошви виробки і цикл навантаження повторюється (рис. 2-13, а).

Вантаження породи даними машинами може відбуватись на конвеєр, установлений паралельно рейковому шляху, на якому працює машина. Для цього використовується перевантажувальна вагонетка з похилим лотком, що рухається разом із машиною.

Гідність машин типу механічної лопати у простоті їх конструкції і обслуговування при роботі. Основний недостаток - обмежений фронт навантаження, що при проведенні виробок площею понад 8 мІ викликає необхідність ручного підкидання породи до машини.

Навантажувальна машина 1ППН-5 конвеєрно-ковшового типу при роботі робить напірний рух опущеним ковшем у породу, потім ківш піднімається і, перевернувшись, передає захоплену їм породу на конвеєр, з якого вона потрапляє у вагонетку (рис. 2-13, б).

Рис. _48 - Типи навантажувальних машин циклічної дії:

а - одноступеневого навантаження; б - двоступеневого навантаження; в - з боковим розвантаженням

В наступній час розповсюджуються ковшові машини на гусеничному ходу з боковим розвантаженням породи (МПК-3У). Такі машини найбільш продуктивні при навантаженні породи на конвеєрний транспорт. До того ж ці машини можна використовувати для допоміжних робіт з використанням навісного обладнання (рис. 2-13, в).

Крім машин періодичної дії застосовують машини безупинної дії (МП-2, 1ПНБ-2, 2ПНБ-2, ПНБ-2К, ПНБ-3Д та ін.) на гусеничному ходу (рис. 2-14). Машина 1ПНБ-2 навантажує породу у виробках з площею поперечного перетину у світлі по ширині та висоті не менше 2,5Ч1,8 м. Навантажувальна машина 2ПНБ-2 призначена для комплексної механізації прохідницьких робіт при проведенні горизонтальних виробок перетином від 8 мІ і вище, має двобічне керування, обладнана устаткуванням для буравлення шпурів, для заряджання шпурів, підйому верхняків кріплення.

Рис. _49 - Навантажувальна машина безупинної дії

Для навантаження породи застосовують також скреперні навантажувально-доставочні комплекси і скреперні установки. Для навантаження породи застосовують коробчасті і гребкові скрепери вмістом до 0,8 мі, причому коробчасті - при рівномірній і дрібній породі (до 200 мм), а гребкові при крупній кусковатості. Полки використовують зварних конструкцій з похилим помостом і вікном для розвантаження скрепера.

Скреперні установки застосовують у виробках різних перетинів. Вони прості у експлуатації і не потребують значних матеріальних витрат. До їх недостатків можна віднести швидкий знос канатів, складності зачистки підошви у боків виробки, неможливість роботи при слабкій підошві виробки.

Рис. _50 - Тимчасове огороджувальне кріплення:

1 - висувна балка; 2 - настил; 3 - підвіска

Допоміжні роботи

Зведення тимчасового кріплення. Тимчасове кріплення, установлюване для безпечного ведення робіт у привибійному просторі до зведення постійного кріплення, повинне бути надійне, просте у виготовленні і зручне при установці і заміні постійним кріпленням.

В якості підтримуючого використовується аркове жорстке або податливе кріплення зі спецпрофілю. Зводять таке кріплення як постійне. Застосовується також анкерне кріплення у чистому вигляді, або у комбінації з верхняком металевої арки (рис. 2-15).

Якщо породи стійкі, але схильні до відшарування, а постійне кріплення зводиться вслід за посуванням вибою, то застосовують привибійне огороджуюче висувне кріплення і підвісні дерев'яні або металеві верхняки з затягуванням. буропідривний виробка заряд

Устрій водовідливних канавок.



Рис. _51 - Кріплення водовідливних канавок

Вода, що надходить у виробку, відводиться самопливом по водовідливній канавці до центрального або дільничного водозбірника. Форми і розміри перетину водовідливних канавок вибираються в залежності від величини притоку води, властивостей порід, типу кріплення, розмірів і терміну служби виробок (рис. 2-16). У міцних породах одночасно з підриванням шпурів у вибої в підошві виробки підривають один-два шпури, які пробурюються у місті розташування канавки. Після вбирання породи канавку оформлюють до проектних розмірів відбійними молотками. У породах з f > 10 і при притоках до 100 мі/годину канавки звичайно не кріплять (а). У породах із f < 10 канавки закріплюють: при дерев'яному кріплення і важкорозмиваємих породах - деревом (б); при монолітному бетонному кріпленні - монолітним бетоном (в); при збірному з/б та металевому кріпленні - з/б або азбоцементними лотками Кріплення канавки ведеться в міру посування вибою виробки Поверх канавку накривають настилом.

Рис. _52 - Будова рейкового шляху:

а - верхня будова; б - шляховий шаблон; в - ватерпас

1 - рейка; 2 - костиль; 3 - робочий кант рейки; 4 - шпала; 5 - підкладка; 6 - баласт; 7 - горизонтальна рейка; 8 - нашивка; 9 - відвіс

Настілка рейкового шляху. При проведенні горизонтальних виробок для безперебійної роботи прохідницьких машин на рейковому ходу поблизу від вибою настилають тимчасовий рейковий шлях, що у міру посування вибою заміняють постійним.

На шахтах застосовується два типорозміри ширини рейкового шляху: 600 і 900 мм. Постійний рейковий шлях настилають ділянками довжиною, кратною довжині рейок (8 та 12 м). Рейковий шлях складається з основи і верхньої будівлі. Основою шляху служить підошва виробки. Верхня будівля складається з баластового прошарку, шпал, рейок, підкладок, накладок і з'єднувальних болтів (рис. 2-17). У шахтах застосовують рейки двох типорозмірів Р 24 і Р 33. Рейки Р 24 в основному застосовують у дільничних виробках (штреках), рейки Р 33 - у капітальних (квершлагах, приствольному дворі, корінних штреках, вантажних і людських ходках).

Настілку тимчасового шляху роблять без баластового прошарку, окремими ланками у вигляді відрізків рейки довжиною 1--2 м, приварених до металевих шпал зі швелеру № 16--20, або застосовуються висувні рейки довжиною 4--8 м (рис. 2-18). Коли сумарна довжина ланки тимчасового шляху досягає стандартної довжини рейки, його знімають і настилають постійний шлях.

Рис. _53 - Тимчасовий рейковий шлях

Настілку рейкового шляху починають із розбивки осі шляху на підошві виробки і встановлення на її стінах реперів з відміткою проектного положення головки рейки. Рейки костилями пришивають до дерев'яних шпал через підкладку, а з залізобетонними шпалами з'єднують болтами.

Шпали вкладаються через 700 мм одна від одної на баласті з гравію розміром 3--20 мм або зі щебеню 20--40 мм. Допускається використання породи, що не розмокає, з f > 5 розміром до 70 мм.

Товщину баласту приймають рівною 200 мм при рейках Р-33 і 190 мм при рейках Р-24. Шпали занурюють у баласт на 2/3 їх висоти.

Рейковий шлях укладається з нахилом в бік приствольного двора, рівним 0,003--0,005 і контролюється ватерпасом.

Прокладка труб і кабелів. Труби і кабелі прокладають у виробках таким чином, що б їх не міг ушкодити рухомий состав не тільки при нормальному русі, але й у випадку його сходу з рейок; щоб вони не мішали проходу людей і щоб зручно було їх обслуговувати.

Доцільно прокладати труби і кабелі у верхній частині виробки. Вентиляційні сталеві труби в залежності від типу кріплення можна підвішувати за допомогою металевих хомутів і крючків (рис. 2-19, а), підвісок (б) або металевих штирів (г), зароблюємих у кріплення. Прогумовані вентиляційні труби підвішують на крюччях до туго натягнутого троса діаметром 5-6 мм.

Рис. _54 - Способи підвішування труб

Водопровідні труби можна прокладати по підошві виробки, але так, що б вони не заважали руху людей.

Силові кабелі підвішують до дерев'яного і металевого кріплення еластично на брезентовій або гумовій стрічці (рис. 2-20, а) або на дерев'яних кронштейнах (б), у такому місці виробки, де б у випадку обриву підвіски кабель не потрапляв на рейки або конвеєр. Відстань між підвісками не більше 3 м. Жорстке закріплення силового кабелю (в) допускається тільки у виробках закріплених бетонним та монолітним залізобетонним кріпленням або проведених у міцних породах без закріплення. При прокладці кабелю по підошві виробки його захищають від механічних пошкоджень вогнестійким матеріалом (залізобетонні жолоба, фасонна сталь та ін.) (г).

Рис. _55 - Способи прокладки кабелів

Доставка матеріалів та обладнання. Доставку матеріалів та обладнання у вибій виробок виконують у пакетах, контейнерах або на спеціальних платформах. На ряді шахт для транспортування матеріалів, обладнання та людей по дільничним безрейковим і конвеєрним виробкам з кутом нахилу до 18є використовують монорейкові канатні дороги 4ДМК і 6ДМК (У) з максимальною довжиною транспортування відповідно 1200 і 1600 м. Застосування монорейкових доріг, як свідчить досвід, дозволяє в 3--4 рази знизити трудомісткість робіт.

Для транспортування на довжину до 1500 м матеріалів, обладнання і гірничої маси по рейковим виробкам з завищеним або тяжким профілем, в яких утруднюється або неможлива електровозна або канатна відкатка, застосовують ґрунтову канатну дорогу типа ДКН.

Освітлення. Для освітлення виробок услід за посуванням вибою нарощують з відставанням 10--20 м постійну освітлювальну мережу. Там, де проектом не передбачається постійне освітлення, встановлюють тимчасове.

Сучасні навантажувальні машини і бурильні установки обладнані прожекторами для освітлення місця роботи. Дільниця виробки у вибою освітлюється також електричними світильниками РП-100 і РП-200, які підвішуються через 4--6 м. Також кожен з прохідників має індивідуальний акумуляторний світильник.

Маркшейдерське обслуговування. Контроль за проведенням виробок виконується маркшейдерською службою підприємства. Маркшейдер дає направлення виробки, а у процесі її проведення перевіряє його. Направлення виробки у горизонтальній площині задають теодолітом і позначають отвісами або за допомогою світового прибору УНС. Отвісів беруть не менше трьох через 1--3 м.

Для визначення напрямку виробки, а також при настиланні рейкових шляхів, контролю кріплення і інших роботах може використовуватись лазерна установка ЛУН-2, розроблена ВНДМІ, яка кріпиться на спеціальному кронштейні до стінки або покрівлі виробки утворює потужний світловий потік, видний на відстані до 1000 м.

Зведення постійного кріплення

Зведення постійного кріплення є найбільш відповідальним і трудомістким процесом при проведенні виробок. Досвід свідчить, що у загальних витратах труда і часу у прохідницькому циклі процес кріплення займає 30--60 % в залежності від технології і способів механізації прохідницьких робіт.

Дерев'яні кріпильні рами повинні встановлюватись прямовисно і перпендикулярно подовжньої осі виробки. При установці рами спочатку риють лунки глибиною 15--20 см, потім у них установлюють бічні стійки. До установлення верхняка бічні стійки удержують за допомогою обаполів, що прибиваються до встановлюваних ніжок і ніжок сусідніх, раніше встановлених, рам. Після установки бічних стійок накладають поверх або заводять збоку верхняк так, щоб прилягання елементів у замку було щільним. Після проводять перевірку установки рами і, якщо треба, раму рихтують. Далі роблять розклинювання рами, затяжку покрівлі і боки із забутовкою виробленого простору. Металеве трапецієподібне кріплення будують у тому ж порядку, що і дерев'яне.

Послідовність установки рами кріплення АП така:

1) риють лунки глибиною 15--20 см;

2) установлюють ніжки кріплення;

3) з'єднують ніжки з раніше встановленою рамою за допомогою хомутів і розстрілів; накидають верхняк і наживляють замки; перевіряють правильність установки рами;

4) з'єднують верхняк із раніше встановленою рамою за допомогою хомутів і розстрілів;

5) остаточно затискають замкові з'єднання, встановлюють дерев'яні розпірки між рамами;

6) затягують покрівлю і боки виробки з забутовкою виробленого простору.

Замок рами АП повинний мати такі розміри: довжина замка - 40 см, відстань між хомутами - 20 см, відстань від хомута до краю замка - 10 см.

Затяжки виготовляють з дерева, з/б, металевих решіток, а також склотканини. Для часткової механізації зведення металевого аркового кріплення застосовують навісне обладнання бурильних установок або буронавантажувальних машин, оснащене спеціальними захватами для кріплення і люлькою для кріпильника. Арку збирають на підошві виробки і встановлюють захватом вертикально. При цьому кріпильник з люльки розклинює арку і виконує затягування покрівлі. Розроблені також підвісні кріплення встановлювані, що пересуваються по монорейці і входять у склад прохідницьких комплексів обладнання.

Проведення виробок за допомогою гідромеханізації



Гідромеханізація при проведенні виробок застосовується головним чином на гідрошахтах, на яких підготовчі виробки характеризуються невеликою площею поперечного перетину (3--5 мІ). Виробки проводять трапецієподібної, прямокутної та аркової форми з нахилом 0,05--0,07 в бік вуглесосної камери.

Відбійка вугілля робиться високонапорним струменем води, що формується і направляється на вибій за допомогою гідромоніторів. Відбите вугілля транспортується водою самопливом по сталевих жолобах, що вкладається в спеціальні поглиблення в підошві виробки під монорейковим шляхом. По жолобах вугілля надходить у пульпозбірник, відтіля вуглесосами подається на поверхню, де обезводнюється, а освітлена вода насосами знову подається до гідромоніторів. Застосовуються гідромонітори ГДЦ-3, ГМДЦ-2М з дистанційним управлінням з відстані 10--15 м. Подача води гідромоніторів при тиску у насадки 5--10 МПа дорівнює 15--17 т/годину. Існують конструкції повністю автоматизованих гідромоніторів.

Прохідницький цикл при гідромеханізації складається з утворення врубу, відбійки вугілля, видалення його змивом, зачищення, оформлення і кріплення виробки. Горизонтальний вруб висотою 0,3--0,5 м роблять у підошви струменем води (рис. 2-21). Глибину його приймають у залежності від міцності вугілля (1--2 м). Підрубане вугілля відбивають паралельними смугами шириною 0,3--0,5 м при слабких вугіллях і 0,15--0,3 м - при міцних. Відбите вугілля, що накопичується, необхідно періодично насичувати водою, спрямовуючи в нього струмінь. В міру посування вибою на відстань, припустиму по стійкості оголення покрівлі (5--6 м), виїмку вугілля припиняють і будують кріплення. Потім пересувають гідромонітор ближче до вибою і нарощують напірний водопровід і вентиляційні труби.

Проведення виробок за допомогою гідромеханізації

Проведення виробок за допомогою гідромоніторів організують по багатовибойному методу, що полягає в наступному. Після відбійки і змиву вугілля на розмір заходки в одному вибої гідромоніторник переходить в інший, а потім у третій і т. д. де виконує ту ж роботу. Чотири його помічника виконують усі наступні операції в кожному вибої. Бригада у складі 3--5 людин, виконуючи паралельно процеси прохідницького циклу у 2--3 вибоях, на протязі зміни проводить до 15--18 м виробок.

Гідромеханізація може використовуватись і на звичайних шахтах, де вугілля транспортується звичайним способами.

Достоїнства гідромеханізації - можливість застосування у шахтах будь-якої категорії, зниження температури повітря, відсутність пилоутворення, в 2 рази більша продуктивність праці у порівнянні з продуктивністю при застосуванні буропідривних робіт. Недолік - значна доля трудомісткості зведення кріплення, складність доставки матеріалів і обладнання у вибій.

Проведення виробок за допомогою комбайнів

Принцип дії прохідницьких комбайнів заснований на механічному способі відділення корисного копального або породи від масиву. При комбайновій технології процес проведення виробки носить безупинний характер, досягається високий рівень механізації і безпеки робіт, забезпечується велика стійкість оголень гірських порід, тому що не порушується масив за контуром виробки, підвищується в 2,5--10 разів швидкість проведення виробки й у 4--6 разів - продуктивність праці; знижується в 1,5--2 рази собівартість готової виробки.

По своїй конструкції і призначенню прохідницькі комбайни поділяються на комбайни роторного типу з руйнацією масиву по всій площі вибою, і виборчої дії.

Дія виконавчих органів комбайнів роторного типу (рис. 2-22) заснована на принципі роздавлювання, сколювання або різання гірничого масиву. Наприклад, прохідницький комплекс "Союз-19у" призначений для проведення виробок перетином 20,6 мІ по породам міцністю до 10. Комплекс забезпечує механізовану руйнацію породного вибою, вантаження і транспортування гірничої маси, кріплення горизонтальних і похилих (до 10°) гірничих виробок.

Рис. _56 - Комбайн роторного (бурового) типу

Застосовують також інші комбайни бурового типу: ПК-8М (площа перетину 8--9 мІ), КРТ (16,5 мІ, f ? 8), ТОР-2 (10,8 мІ, f ? 6), "Урал-10КСА" (7,8--10,2 мІ), "Урал-20КСА" (13,4--20,2 мІ, f ? 4).

До складу комплексу входить комбайн, перевантажувач і устаткування для монтажу кріплення, що дозволяє цілком механізувати процес зведення кріплення без припинень комбайна. Комплекс оснащений апаратурою автоматики, що забезпечує контроль положення комбайна у виробці й автоматичне регулювання швидкості подачі виконавчого органа на вибій у залежності від навантаження електродвигунів приводу. Комбайн має комбінований виконавчий орган, оснащений шарошками конічної форми. Центральна частина вибою руйнується лобовим забурником методом роздавлювання, а інша частина - методом сколювання. Спочатку пробурюється кругла виробка діаметром 5 м, потім бермовими органами їй надається аркова форма. Ковшами, установленими на головному виконавчому органі, зруйнована порода з вибою подається на стрічковий конвеєр комплексу і передається перевантажувачем на інші транспортні способи.

Ефективне використання комбайнів бурового типу забезпечується за умови існування широкого фронту робіт (велика довжина виробки і великий загальний річний обсяг проведення виробок).Комбайни виборчої дії мають стрілоподібний виконавчий орган, оснащений різцевою коронкою подовжнього або поперечного різання, гусеничну систему подавання та навантажувальний пристрій у вигляді стола з нагрібаючими лапами (рис. 58). Вони призначені для проведення горизонтальних і похилих гірничих виробок по м'яким породам, вугіллю або змішаному, вибою із міцністю порід до 6-8. Цей тип комбайнів широко застосовується яку у вітчизняній, так і в закордонній гірничій промисловості, їхнє достоїнство - можливість роздільної виїмки вугілля і породи, порівняльно невелика маса, можливість монтажу у виробках з малим перетином без використання спеціального обладнання.



Рис. _57 - Комбайн виборчої дії

Комбайнову технологію застосовують з метою досягнення максимальної швидкості проведення виробки, і, як наслідок, скорочення терміна спорудження виробки. Одержати оптимальні показники можна за умови забезпечення максимальної продуктивності комбайна за рахунок збільшення коефіцієнта його використання, застосування високопродуктивних транспортних засобів і безперебійного матеріально-технічного постачання, а також добре продуманої організації робіт. Зараз вітчизняна промисловість випускає такі комбайни виборчої дії: КСП-22 (7--21 мІ, f ? 5, Кпр ? 0,5), КСП-32 (10--29 мІ, f ? 7, Кпр ? 0,75), КСП-42 (12,5--32 мІ, f ? 8, Кпр ? 0,75), П-110 (7--25 мІ, f ? 7, Кпр ? 0,75), П-220 (9--30 мІ, f ? 8, Кпр ? 0,85), 4-ПП-2М (9--25 мІ, f ? 7, Кпр ? 0,75).

Прохідницький цикл при комбайновій технології проведення виробок включає три основних процеси: виймання і навантаження гірської маси, транспортування гірської маси, зведення кріплення. Прохідницький цикл при цій технології не мас ярко виражених меж, як при буропідривній технології. Обробку вибою коронкою виконавчого органу комбайну виконують заходками, які звичайно дорівнюють шагу встановлення кріплення, а при стійких породах - до 2--3 м. Вручну здебільшого виконують роботи по заготовленню елементів кріплення (піднесення, підготовка до встановлення), проведення водовідливної канавки, настилання рейкового шляху (піднесення, укладка шпал, зболчування рейок), навантаженню і розвантаженню кріпильних матеріалів, по зачистці підошви.

Значний вплив на техніко-економічні показники комбайнової проходки робить організація транспорту гірської маси. Між комбайном і транспортними засобами звичайно розташовується перевантажувач. Незалежно від конструкції перевантажувача транспортна лінія повинна забезпечувати безперервний потік гірської маси з виробки. Можливі схеми транспортних ланцюгів:

o комбайн - перевантажувач - скребковий конвеєр - состав вагонеток;

o комбайн - перевантажувач - состав вагонеток;

o комбайн - перевантажувач - скребковий конвеєр - стрічковий конвеєр;

o комбайн - перевантажувач - стрічковий конвеєр.

Найбільш високі показники швидкості і продуктивності праці досягаються при сполученні комбайн - стрічковий телескопічний конвеєр. При відсутності стрічкового телескопічного конвеєра застосовують комбінацію комбайн - перевантажувач - скребковий конвеєр - стрічковий конвеєр. Найменш ефективна схема з використанням локомотивного транспорту.

Для забезпечення безперервної роботи комбайна на протязі прохідницького циклу довжину причіпного перевантажувача обирають з умови розміщення під ним числа вагонеток, необхідного для посування вибою на шаг установки кріплення.

Проведення горизонтальних виробок у неоднорідних породах

Способи проведення, розташування підривки бокових порід

При проведенні штреків по пласту вугілля у вибої існують різні по властивостям породи. У таких випадках штреки проводять суцільним вибоєм або з роздільним вийманням корисної копалини і породи. Суцільним вибоєм проводять виробки по вельми тонким пластам і при низький якості вугілля, а також при швидкісній проходці, оскільки у цьому випадку спрощується організація робіт. При роздільній виїмці штреки проводять широким або вузьким вибоєм. У першому випадку корисна копалина виймається тільки на ширину виробки, а у другому - ширина вибою по корисній копалині приймається більшою, ніж по породі на величину, необхідну для розташування породи от підривки у виробленому просторі пласта.

Розташування підрубки порід може бути верхнім (рис. 2-24, а), нижнім (б), та двобічним (в).

Рис. _58 - Розташування підривки порід

При кутах падіння до 10--20° покрівля звичайно не підривається, особливо при прямокутній або трапецієподібній формі перетину. При об'єднанні вугільного вибою штреку з очисним вибоєм підривають покрівлю. При падінні 13--25є кут не є визначаючим для вибору місця підривки. при кутах 25--50є найбільше розповсюдження отримала двобічна підривка, оскільки у цьому випадку обсяг порід, що підриваються, найменший.

Проведення виробок вузьким вибоєм

Цикл робіт при проведенні штреку вузьким вибоєм складається з виймання вугілля, підривки бокових порід і т. д. При роздільній виїмці спочатку виймають вугілля на глибину 2--4 м, а потім породу. Вугільний вибій може не випереджувати породний або випереджувати його до 5 м.



Рис. _59 - Розташування шпурів при проведенні виробок по неоднорідним породам

Особливості проведення БВР при проведенні у неоднорідних породах: роздільне підривання по вугіллю та породі, уступна форма вибою виробки, підривання зарядів у вугільному вибої при одній оголеній поверхні, а у породному - при двох. Глибина шпурів по вугіллю 1,5--2,5 м.

В пластах товщиною 0,8 м шпури розташовують в один ряд з віяловим (рис. 2-25, а) або клиновим (б, в) врубом; при більший товщині їх розташовують у два ряди та більше (г, д, є, ж). В міцних та в'язких вугіллях застосовують посилений вруб (г), зі збільшенням довжини шпурів від центра до боків виробки. Вугілля також виймають вибурюванням (з) шляхом буріння свердловин діаметром 250 і 300 мм.

При підриванні бокових порід кількість шпурів визначають з урахуванням двох оголених поверхонь або приймають по даним практики з урахуванням міцності порід. Глибина шпурів ув'язується з глибиною шпурів по вугіллю і дорівнює 1,6--4 м. Підривання зарядів у шпурах по вугіллю та породі відбувається як одночасно, так і окремо. При підриванні у два прийоми заряджання та підривання зарядів у шпурах по породі допускається після провітрювання вибою, вбирання підірваної породи, заміру газу і проведення інших заходів по забезпеченню безпеки у вибої.

Постійне кріплення штреків не повинне відставати від вибою по породі більш ніж на 3 м. При слабкій покрівлі ця відстань зменшується.

Роботи по проведенню можуть бути організовані двояко: по вугіллю за добу (або за дві зміни) виконують дві заходки, а по породі - одну.

Схема незалежної видачі вугілля та породи дозволяє сумістити у часі роботи по вугіллю та породі з кріпленням виробки. Для цього вибій по вугіллю розширюють на 1--1,5 м і на породній бермі уздовж штреку встановлюють скребковий конвеєр для транспорту вугілля.

Проведення виробок широким вибоєм

В даний час на території Донецького басейну є 1260 породних відвалів, що займають великі площі орної землі. Кількість і обсяг відвалів систематично збільшується (щорічно видається на поверхню більш 600 млн. т породи). Основним джерелом породи на шахтах є проведення і ремонт шарових штреків (90 % усіх підготовчих виробок). Велику частину з них проводять вузьким, вибоєм із видачею породи на поверхню і меншу - широким вибоєм із закладанням породи в розкоску або вироблений простір лав.

Ріст обсягу штреків, проведених широким вибоєм буде сприяти різкому зменшенню породи, що видається на поверхню, виключить витрати часу і засобів на її складування і транспортування, розвантажить транспорт і підйом від непродуктивної породи.

Виробки широким вибоєм проводять на пологих пластах товщиною 0,6--1,5 м при наявності стійких порід покрівлі. Відносно штреку розкоска може бути верхня, двостороння і нижня (рис. 2-26).

Рис. _60 - Варіанти розташування розкоски:

1 - виробка; 2 - розкоска; 3 - косовічник (просік); 4 - вугільний пласт

Необхідна ширина розкоски для розміщення в ній усієї породи від проведення виробки визначається за формулою:

, м,

де Snp - загальна площа поперечного перетину виробки у проходженні, мІ;

Bnp - ширина виробки у проходженні по вугільному пласту, м;

m - товщина пласту, м;

k - коефіцієнт розпушення породи від підривки з урахуванням об'єму матеріалу кріплення (при кріпленні вибою розкоски деревом), що залишається у виробленому просторі, а також з урахуванням прогину покрівлі в цьому просторі. Значення k залежить головним чином від ступіню щільності закладки на місці її зведення. При пневматичному закладанні k = 1,3--1,5, при скреперній та ручній закладці k може досягати 2 та більше.

На практиці ширина розкоски дорівнює 6--20 м. При проведенні штреків з розкоскою вибій по вугіллю випереджує вибій по породі з Правилами безпеки не більше ніж на 5 м.

Технологічні схеми проведення штреків широким вибоєм можна розділити на три групи: широким вибоєм попереду лави, слідом за очисним вибоєм, спареними виробками.

Проведення штреків широким вибоєм попереду лав забезпечує побіжний видобуток вугілля, незалежність робіт у вибоях лави і штреку по виїмці і транспортуванню гірничої маси.

Проведення штреку слідом за лавами дає можливість замінити вугільні вибої лави, штреку і розкоски одним суцільним вибоєм, виїмку вугілля в який роблять за допомогою комплекту устаткування, прийнятого для лави.

Спареними називаються два паралельних штреки з загальним вугільним вибоєм і розкоскою, у якій закладають породу, що підривається у вибоях.

Проведення штреків широким вибоєм містить у собі роботи з виїмки вугілля і зведенню кріплення у вугільному вибої, відбійці породи і закладання її у вироблений простір, зведенню кріплення в штреку, настілці шляху й оформленню водовідливної канавки.

Найбільше трудомістким процесом при проведенні штреків широким ходом є закладка породи. Розрізняють такі способи закладання: пневматичний, гідравлічний, механічний, самопливний і ручний.

Особливості будівництва похилих виробок

При проведенні похилих виробок виконують той же комплекс робіт, що і при будівництві горизонтальних виробок. Проте є ряд особливостей, обумовлених похилим положенням виробки.

Рами кріплення встановлюють перпендикулярно до осі виробки

Відповідно до правил технічної експлуатації в похилих виробках, по яких передбачене пересування людей, повинний бути вільний прохід шириною не менше 0,7 м на рівні 1,8 м, у якому в залежності від рогу нахилу влаштовують бильця, що прикріплюються до кріплення (7--10°); трапи з бильцями (11--25є); Сходні зі сходинками і бильцями (26--30°); східці з горизонтальними щаблями і бильцями (31--45°). При кутах нахилу понад 45є улаштовується ходове відділення, обладнане так само як і сходове стовбурів.

Всі зазори в похилих виробках збільшуються на 100--150 мм. При рогах нахилу понад 10° шпалу рейкового шляху вкладають на ? їхньої товщини в поперечні канавки на баласт. При рогах нахилу менше 9є протягом однієї рейки кінці двох спеціально подовжених шпал заводять за стійки кріплення. У дуже міцних породах незалежно від рогу нахилу шпали можна зміцнювати штирями, встановлюваними в розбурені в підошві шпури. Ці заходи охороняють рейковий шлях від сповзання.

Бремсберґи, уклони, скати проводяться, як правило, спареними з залишенням між двома виробками цілика шириною 20--40 м. Спарені виробки для поліпшення провітрювання поєднуються через проміжки не більше 30 м вентиляційними просіками. В період експлуатації одна з виробок використовується для пересування людей, вентиляції і стоку води, а паралельна - для транспортування гірської маси.

Прохідницькі машини на гусеничному ходу обладнуються додатковими пристроями для попередження сковзання і підвищення стійкості.

Ускладнюється транспортування гірничої маси і матеріалів. Для вантаження гірничої маси при рогах нахилу понад 5° потрібні спеціальні машини. Транспортування гірської маси відбувається скребковим конвеєром (при кутах до ±28°), стрічковим конвеєром (до 18°), вагонетками (до ±25°), у скіпах (при кутах понад 10°).

При площі поперечного перетину понад 12 мІ використовують стрічкові конвеєри у сполученні з монорейковими вантажо-людскими дорогами або напідошвенними канатними дорогами (ДКН).

При проведенні виробок зверху униз виникає необхідність відкачці води. Проведення похилих виробок знизу нагору може супроводжуватися скупченням метану у вибої, для видалення котрого необхідно посилення провітрювання або попередньої дегазації. Крім того, безпека робіт повинна бути забезпечена спеціальними запобіжними пристроями.

Размещено на Allbest.ru

...