Горные машины

   Проходка  шурфа начинается с подготовки площадки. На ней вырубают кустарник, убирают  валуны, делают водоотводную канавку, подготавливают место для отвала породы, размещают проходческое оборудование. Площадка должна быть горизонтальной. При углах наклона местности более 5° для планировки поверхности применяют бульдозеры, а в скальных породах — буровзрывные работы. Над устьем шурфа укладывают раму-шаблон из брусьев сечением 20x20 см, предназначенную для контроля размеров выработки и подвески временной крепи. Размеры рамы-шаблона в свету соответствуют размерам шурфа вчерне.

  Породный  отвал при проходке шурфа должен иметь компактную форму и располагаться вблизи устья выработки для облегчения рекультивационных работ. Для ограждения шурфа от подтопления поверхностными водами вокруг него сооружают водоотводную канавку, обеспечивая сток воды с учетом рельефа местности.

  Устья разведочных шурфов площадью сечения  свыше 2 м² и глубиной более 10 м при механизированном подъеме горной массы должны быть закреплены. Крепь возводится выше поверхности на 0,3 м. 
 

Вопрос 19. Технология проходки неглубоких шурфов в мягких и крепких породах. Крепление шурфов. Механизмы для проходки шурфов. 

  Проходка  шурфов — широко распространенный вид геологоразведочных работ. Их проходят на всех стадиях геологических исследований: при съемках, поисках, детальной и эксплуатационной разведке месторождений полезных ископаемых, а также при инженерно-геологических изысканиях.

  Шурфы проходятся в разнообразных горно-геологических  и географических условиях: около 45% объемов шурфов приходится на породы свыше IV категории по буримости, что вызывает необходимость во взрывной отбойке. Почти 90% шурфов имеют глубину до 10 м. Примерно 70% шурфопроходческих работ выполняются на стадии поисков и съемки.

   По  глубине шурфы подразделяют на мелкие (до 5 м), средней глубины (5—10 м) и  глубокие (более 10 м). В отдельных  случаях глубина шурфов может достигать 35—40 м. Из глубоких шурфов, как правило, проходят дополнительные горизонтальные выработки протяженностью от 10 до 100 м в одну или в обе стороны от шурфа. Уборку горной массы при проходке горизонтальных выработок осуществляют обычно скреперными установками.

  В зависимости от горно-геологических условий шурфы проходятся вручную, буровзрывным или машинным способами.

  Породный  отвал при проходке шурфа должен иметь компактную форму и располагаться вблизи устья выработки для облегчения рекультивационных работ. Для ограждения шурфа от подтопления поверхностными водами вокруг него сооружают водоотводную канавку, обеспечивая сток воды с учетом рельефа местности.

  Форма поперечного сечения шурфов может  быть прямоугольной, квадратной и круглой.

  Лестничное  отделение шурфов отшивается от подъемного сплошной перегородкой. Отставание лестничного отделения от забоя при буровзрывном способе проходки допускается не более 10 м, а при проходке без взрывных работ — не более 3 м. От нижнего полка лестничного отделения до забоя опускают подвесную лестницу. В разведочных шурфах глубиной до 20 м при наличии подвесной лестницы устройство лестничных отделений не обязательно. Подвесная лестница должна быть прикреплена к крепи устья шурфа. Требования к оборудованию лестничного отделения в шурфах и в шахтных стволах одинаковые.

  Устья разведочных шурфов площадью сечения  свыше 2 м² и глубиной более 10 м при механизированном подъеме горной массы должны быть закреплены. Крепь возводится выше поверхности на 0,3 м.

  Машинный  способ проведения шурфов в породах f=0,1 характеризуется тем, что все технологические операции осуществляются без спуска людей в забой выработки.

  Разрушение  породы и подъем ее на поверхность  производится бурами вращательного действия или напорными грейферами. Бурение таких выработок выгоднее использовать в районах, доступных для транспортных средств на колесном или гусеничном ходу, а также в районах с простейшими подъездными путями.

  Опыт  бурения шурфов показывает, что их оптимальный диаметр изменяется в пределах от 0,7 до 1,5 м, а глубина — от 5 до 20 м.

  Для проходки шурфов могут быть использованы установки трех типов: 1) специализированные; 2) комбинированные, обеспечивающие также возможность бурения скважин; 3) скважинные, позволяющие после небольшой переделки проходить шурфы. 

  Вопрос 21. Технология проходки разведочных стволов шахт. Проходческий полог. Крепления стволов. Механизмы для проходки стволов. 

  При проходке вертикальных стволов с  помощью БВР выделяют следующие основные технологические схемы: последовательную, параллельную, параллельно-щитовую и совмещенную.

  Последовательная  схема проходки заключается в  том, что ствол разделяют на отдельные  звенья длиной от 1,5 до нескольких десятков метров (в зависимости от устойчивости пород), и каждое звено проходится на полную глубину либо без крепления, либо с использованием временной крепи. Затем проходку прекращают, вблизи забоя устанавливают опорный венец и с подвесного полка в направлении снизу вверх возводят постоянную крепь. Монолитная бетонная крепь сооружается с помощью передвижной опалубки. Подача бетона осуществляется с поверхности по специальному трубопроводу.

  Эта технологическая схема широко применяется  при проходке шурфов, а также на россыпных месторождениях при проходке неглубоких разведочных стволов прямоугольной формы сечения с креплением деревом. После выемки породы с помощью БВР на глубину очередного звена вблизи забоя устанавливают опорный венец и снизу вверх возводят венцовую крепь. Пустоты между крепью и стенками ствола заполняют мелкой породой. В качестве временной крепи в этом случае используется подвесная венцовая крепь. Очередной венец подвешивают к предыдущему на металлических крючьях или строительных скобах. Отставание временной крепи от забоя принимается равным 2,5—4 м. 

  Параллельная  схема проходки предусматривает одновременное проведение работ по выемке породы и возведению постоянной крепи в двух смежных звеньях ствола.

  Параллельно-щитовая  схема проходки применяется в относительно устойчивых породах. Постоянную крепь возводят с проходческого полка на расстоянии около 30 м от забоя с применением передвижной опалубки  со специальным опорным поддоном. Опалубка и опорный поддон имеют самостоятельные канатные подвески.

  Совмещенная схема проходки заключается в том, что работы по выемке породы и возведению монолитной бетонной крепи проводятся в одном звене и могут выполняться параллельно или последовательно.

  Все работы в забое ствола во время  его проходки выполняются под  защитой специального предохранительного полка, который подвешивается в стволе на канатах и опускается по мере углубки выработки. К проходческому полку навешивается породопогрузочная машина, на нем размещают устройства для закрепления проводниковых канатов бадьевого подъема, рабочее место оператора, осуществляющего прием и выдачу бадей, оборудование для возведения крепи. Для защиты людей, находящихся на подвесном полке, его перекрывают (т.е. он становится двухэтажным). При сооружении глубоких стволов, когда проходка ведется одновременно с креплением и армированием, применяются трехэтажные проходческие полки.

  Над устьем шахтных стволов устанавливают  копры, которые предназначены для размещения шкивов подъемных установок, крепления направляющих проводников, разгрузочных кривых для опрокидных клетей и скипов и другого оборудования. Копер воспринимает нагрузку от натяжения подъемных и проводниковых канатов, различных устройств и оборудования, находящегося в стволе.

  По  конструктивному исполнению подъемные  машины бывают одно- и двухбарабанными. Однобарабанные машины применяются в одноклетьевых подъемных установках с противовесом. Двух-барабанные машины позволяют поднимать груз с нескольких горизонтов и по сравнению с однобарабанными имеют большую канатоемкость. Такие машины устанавливаются на двухсосудных подъемных установках пои оаботе с нескольких горизонтов.

  Из  забоя ствола на поверхность порода выдается в проходческих бадьях. Эти же подъемные сосуды используются для спуска-подъема людей, инструментов и материалов.

  Проходческие  бадьи применяют двух типов: несамоопрокидывающиеся (БПН) и самоопрокидывающиеся (БПС). При проходке стволов большого диаметра и глубины вместимость бадей может быть до 6,5 м³. В том случае, если в бадьях осуществляется не только подъем породы, но и спуск-подъем людей, применение самоопрокидывдюших-ся бадей запрещено. Минимальная вместимость бадей —0,12 м³. 

Вопрос 22. Бурение шпуров в вертикальных и  горизонтальных горных выработках. Назначение шпуров. Механизмы для бурения шпуров. Вспомогательные механизмы для облегчения труда бурильщиков. 

     Бурение заключается в разрушении буровым инструментом (буровой коронкой) горной породы по забою шпура (скважины) и очистке шпура (скважины) от разрушенной породы (буровой мелочи).

Буровая коронка  подается в шпур или скважину посредством  навинчивающихся буровых штанг  длиной 1 – 1,5 м и более.

Буровую мелочь удаляют из шпура (скважины), промывая его водой или продувая сжатым воздухом.

Применяют следующие основные виды бурения: 
• вращательное, в этом случае бурение осуществляется вследствие вращения буровой коронки, внедряющейся в породу с усилием, передаваемым на нее через буровые штанги; 
• ударно-поворотное — порода разрушается под действием удара коронки, в промежутках между ударами коронка поворачивается на небольшой угол для того, чтобы новый удар пришелся на неразрушенный участок забоя; 
• ударно-вращательное, в этом случае бурение ведется непрерывно вращающейся коронкой, по которой наносятся удары; 
• вращательно-ударное отличается от ударно-вращательного тем, что к коронке приложено большее осевое усилие; 
• шарошечное — порода раздавливается зубками перекатывающегося по забою бурового инструмента (шарошки) в форме вращающегося вдоль своей оси конуса, подаваемого на забой с большим усилием.  

     При шпуровой отбойке применяют следующее  буровое оборудование: ручные перфораторы с пневмоподдержкой (горизонтальные и слабонаклонные шпуры), телескопные перфораторы (восходящие шпуры); самоходные буровые установки для проходки горных выработок серии Бумер, Атлас Копко, Швеция, (шпуры любого направления), с числом манипуляторов до пяти. Для бурения скважин применяют следующее оборудование: мощные колонковые перфораторы (веерные скважины), буровые станки с погружными пневмоударниками типа НКР-100М (параллельные, параллельно-сближенные и веерные скважины), самоходные буровые установки Симба (Атлас Копко, Швеция) (в основном веерные скважины), иногда станки шарошечного бурения типа БШ-145 (веерные скважины). 

облегчения  труда бурильщика 

     Для облегчения труда бурильщика и увеличения производительности бурильной машины применяют различные установочные механизмы и приспособления, из которых наибольшее распространение получили пневмоподдержки, распорные колонки и манипуляторы. Пневмоподдержки применяют при бурении горизонтальных и наклонных шпуров ручными перфораторами и обеспечивают не только поддержание перфоратора в требуемом положении, но и подачу его на забой. По конструктивным признакам различают пневмоподдержки с подвижными штоком и цилиндром, а также реверсивные и нереверсивные. Для увеличения хода подачи пневмоподдержки выполняют одно- и двухступенчатыми. 

Вопрос 23. Проветривание  шурфов, стволов шахт и горизонтальных подземных горных выработок. Схемы  проветривания. Механизмы проветривания. 

   В начальный период сооружения устья  ствола специальных средств для  проветривания обычно не требуется, так как обмен воздуха в забое бывает достаточно интенсивен за счет отработанного сжатого воздуха при наличии пневматических машин и движения бадей. Однако уже при глубине более 5 м во время нахождения в забое людей в соответствии с правилами безопасности стволы должны непрерывно проветриваться с помощью вентиляторов. На поверхности конец вентиляционного трубопровода или вентилятор местного проветривания должны находиться не ближе 15 м от устья ствола. При этом должна исключаться возможность загрязнения свежей струи, подающейся в выработку. В стволе расстояние от конца вентиляционных труб до забоя не должно превышать 15 м, а при использовании грейферных грузчиков — не более 20 м.

   Забои стволов разведочных шахт чаще всего  проветриваются по нагнетательной схеме проветривания, при которой свежий воздух подается в забой по трубам. При проходке глубоких стволов (Н_с > 600 м) применяют также комбинированную схему проветривания. Трубы нагнетающего воздух вентилятора при этом опускают на 3—4 м глубже труб всасывающего, а производительность последнего берется на 20% больше нагнетательного.