Процессы проходческого цикла

Технология проведения стволов при обычных способах состоит из следующих процессов: бурения, заряжания и взрывания шпуров, проветривания забоя, водоотлива, уборки породы (операции погрузки и подъема), установки временной или постоянной крепи, армировки ствола (если она производится одновременно с проходкой).

Удельные затраты на буровзрывные работы в общем цикле проходческих работ составляют 25−30% при породах с коэффициентом крепости/^ 6…8 по шкале М. М. Протодьяконова и достигают 45−50% и более при/= 10… 15.

Поэтому существенную роль приобретают вопросы выбора ВВ, конструкции заряда, типа вруба, количества и глубины шпуров и пр.

Шпуры при сооружении стволов бурят ручными пневматическими бурильными машинами — перфораторами типа ПП или буровыми установками типа БУКС (табл. 31, рис. 94).

Число перфораторов, одновременно работающих в забое, п = 5_вч/5_уд,.

где 5_ВЧ — площадь ствола вчерне, м²; 5_УД — площадь забоя на один перфо;

2 ³

ратор, равная 4…5 м, на скоростных проходках S= 1,5…2,0 м'.

Таблица 31.

Рис. 94. Бурильная установка БУКС- 1м: 1 — распорная колонка; 2 — податчик;

3 — бурильная машина

Установки типа БУКС-1 му и БУКС-2м оснащены бурильными головками БГА-1м, что позволяет бурить шпуры в породах с/= 14… 16. В установках БУКС-1у2 и БУКС-1у5 предусмотрена возможность применения бурильных машин типа ПК, что дает возможность бурить породы с/< 20.

При выборе типа ВВ и СВ руководствуются требованиями Единых правил безопасности при взрывных работах, определяющими возможность применения различных ВВ и СВ в зависимости от условий проведения 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. Протодьяконова:

где е — коэффициент, учитывающий работоспособность ВВ.

Расход ВВ на цикл определяется по формуле.

При последовательной и параллельной схемах проходки глубину шпуров можно определить по формулам Н. М. Покровского:

при совмещенной схеме с передвижной опалубкой.

при параллельно-щитовои схеме проходки.

где Г_ц — продолжительность цикла, ч; N — число шпуров; /₃ — время заряжания одного шпура, ч; для патронов ВВ с d = 36 мм Г₃ = 0,07…0,1 ч; для d = 45 мм и забойки из гранулированного шлака ;₃ = (4 + 1, Ы_ц)/60; и₃ — численность проходчиков, занятых заряжанием, н₃ = 5_ВЧ / S, где S — площадь забоя на одного заряжающего, равная 6…8 м²; ^₃ — коэффициент одновременности работы проходчиков на заряжании, равный 0,7…0,8; t_B — время проветривания забоя ствола, равное 0,5 ч; Е?"с — 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 погрузке породы машиной КС-3 Х/_{В (;} = 0,5___1 ч; при бурении шпуров с помощью БУКС-1м и погрузочной породы машиной КС-2у/40 Et_BC = 1… 1,5 ч; при последовательной и параллельной схемах Zt_BC = 0,5… 1,25 ч. При параллельно-щитовой схеме ?/_вс= 0,5…0,8 ч; t₍₎ — время выравнивания породы в забое, спуска и центрирования опалубки, равное 2…3 ч; Q₅ — скорость где о_м — проектируемая скорость проходки, м/мес; т — число рабочих дней в месяц; п — число рабочих смен в сутки; t_CM — продолжительность смены; К_г — коэффициент готовности технологической схемы, равный 0,7. .0,8.

бурения, м/ч; ц — коэффициент излишка сечения (к. и. с.), равный 1,03… 1,1; t] — к. и. ш., равный 0,80…0,95; К_р — коэффициент разрыхления породы; Р" - производительность погрузки породы в разрыхленном состоянии, м³/ч; Н" - норма времени на возведение одного кольца временной крепи, равная АУ?>_СВ (К = 1,85…2,2; D_CB — диаметр ствола в свету); 1 — расстояние между кольцами временной крепи, равное 0,8… 1,0 м; п_к- численность рабочих, занятых возведением временной крепи; (р_к — коэффициент совмещения работ по возведению временной или постоянной крепи с погрузкой породы, равной 0,8… 1,0; V₅ = 5_ВЧ • ц — S_CB; Р_б — производительность укладки бетона за опалубку. При одном бетонопроводе Р_б= 6…8 м³/ч, при двух бетонопроводах Р₅ = 10… 12 м³/ч.

В приведенных формулах не учтены работы по наращиванию ставов труб сжатого воздуха, вентиляционных, а также бетонопроводов, устройству опорного венца, ремонту оборудования и прочие работы.

При скоростном строительстве стволов средняя глубина шпуров.

Определив среднюю глубину шпуров, подбирают соответствующее оборудование, технологию и организацию работ с тем, чтобы все проходческие операции были выполнены в заданное время циклов.

Число шпуров

где а — коэффициент заполнения шпура, равный отношению длины заряда ВВ к длине шпура; при диаметре патрона 32 мм а = 0,65…0,75; при диаметре 45 мм -0,4…0,5; при диаметре 55 мм — 0,35…0,45; Д — плотность ВВ в патронах или плотность заряжания при россыпных ВВ, кг/м³; d — диаметр шпура, м; К — коэффициент уплотнения ВВ в шпуре (для нитроглицериновых ВВ К = 1,2; для аммиачно-селитряных К — 1).

Из анализа практики сооружения стволов число оконтуривающих шпуров не зависит от крепости пород для патронов ВВ диаметром 45 мм:

а для патронов диаметром 32…36 мм.

где N_o5ui — общее количество шпуров в комплекте.

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 окружности вспомогательных шпуров.

где D_BCn, /7_|ф — диаметр окружностей вспомогательных и врубовых шпуров; Д,_р — 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 окружностям диаметр первой окружности вспомогательных шпуров.

второй

третий

Погрузка породы осуществляется в очень сложных условиях, к которым относятся: стесненность рабочего пространства и загроможденность ствола подвесным оборудованием; наличие воды и капежа; отсутствие естественного освещения.

Наибольшее распространение при проходке стволов имеют погрузочные машины с грейферным исполнительным 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 приведен в табл. 32.

Таблица 32.

Наибольшее распространение в настоящее время получили созданные ЦНИИподземмашем и Ясиноватским машиностроительным заводом погрузочные машины типа КС.

Стволовые погрузочные машины КС-2у/40 и 2КС-2у/40, соответственно, с одним и двумя грейферами предназначены для проходки стволов диаметром 5,5…8,0 м, глубиной от 200 до 800 м.

Производительность погрузки разрыхленной породы определяется по формуле где (р — коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регламентированный отдых, простои по организационным причинам и т. д.; ср = 1,15…2; а — доля породы в первой фазе; п — число погрузочных машин; Р_т — техническая производительность погрузочной машины, м³/ч; К" — коэффициент одновременности работы машин, равный 1 при п = 1 и 0,75…0,80 при п = 2; К_п — коэффициент, учитывающий просыпание породы при разгрузке грейфера в бадьи, К_п = (d₆ — диаметр бадьи, м; d_r — диаметр грейфера с раскрытыми челюстями; V₅ — вместимость бадьи, не более 0,9 высоты; t_n — время простоя погрузочной машины по причине маневров бадьи в забое (при одноконцевом подъеме при перецепке бадьи t_n = 30. .40 с, двух одноконцевых t" = 35 + Т_{ц п} — ^".б, где Гц _п — цикл подъема, _б — время погрузки бадьи; без перецепки бадьи — одноконцевой подъем /_п = Т_ц, _п, два одноконцевых /_п = 0,5 (Т_п «_ t» _б)); п_р — численность рабочих, занятых на погрузке во второй фазе, чел.; Р_у — производительность одного рабочего на погрузке породы во второй фазе, равна 0,5… 1 м³/ч, где при подъеме породы используются саморазгружающиеся бадьи типа БПС.

Спуск и подъем людей, различного оборудования и выдача породы производятся проходческими подъемными машинами. Они могут монтироваться в постоянных или временных зданиях или могут быть в передвижном исполнении. Применяются подъемные машины типа Ц-1,2^Х1; Ц-1,6><1,5; 2Ц-1,2хО, 8 и др., где первая цифра — диаметр барабана, 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, стационарных или передвижных бетоносмесительных установках. Для ускорения схватывания бетона в бетонную смесь вводят хлористый кальций (2−3% массы цемента).

В качестве пластифицированных добавок используется сульфат натрия (0,15−0,5%), сульфат-спиртовая барда (ССБ) в количестве 0,1−0,25% массы сухого цемента.

В практике геологоразведочных работ применяется последовательная схема проведения стволов. По этой схеме проходится звено ствола 1…15 м при деревянной крепи и 20…50 м при бетонной (при неустойчивых породах −4…−5 м). Затем углубку прекращают, устанавливают опорный венец и закрепляют пройденное звено.

При совмещенной схеме крепление осуществляется подвесной крепью с отставанием от забоя 5… 10 м (рис. 97).

Рис. 96. Основные элементы крепи вертикального ствола:

] - крепь основной части ствола; 2 — опорные венцы; 3 — крепь устья ствола; 4 — сопряжение ствола с горизонтальными выработками околоствольного двора; 5 — зумпф.

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