Параллельная схема проходки стволов - перспективное направление развития технологии

На территории бывшего Советского Союза вертикальные стволы шахт проходятся в основном по совмещенной технологической схеме с последующим армированием. Комбайновый способ достигал 10—15 % общего объема проходки, но в последние годы практически не применяется в связи с выявленными конструктивными недостатками. За последние 20 лет значительного улучшения технико-экономических показателей не наблюдается. Отсутствие прогресса в области строительства вертикальных стволов объясняется, прежде всего, имевшей место затратной практикой строительства, при которой основные технические решения принимались на базе нередко устаревших проектов и нормативно-методических документов без достаточного технико-экономического обоснования.

Зарубежная практика строительства вертикальных шахтных стволов отличается большим разнообразием применяемых способов проходки (буровзрывной способ, эрлифтовое бурение, стволопроходческие комбайны и др.), технологий ведения работ, средств механизации, конструктивных решений крепи и армировки, обеспечивающих требуемые эксплуатационные качества и сроки строительства с минимальными капитальными затратами и расходами ма¬териальных и энергетических ресурсов.

Повышение технико-экономической эффективности строительства вертикальных стволов в нашей стране может быть достигнуто лишь путем разработки и внедрения эффективных технологий, базирующихся на современных достижениях отечественной и зарубежной практики. К ним, прежде всего, следует отнести параллельную технологическую схему проходки стволов буровзрывным способом с одновременным армированием.

Улучшение параметров проходки вертикальных стволов с помощью параллельной схемы проходки стволов может быть достигнуто за счет замены временной крепи из швеллерных колец с деревянной затяжкой стен ствола на набрызг-бетонную крепь. Сначала набрызг-бетонное покрытие толщиной 2—4 см наносят на стенки ствола непосредственно из забоя вслед за его подвиганием. Возведение монолитной бетонной крепи с подвесного полка производится при помощи передвижной опалубки в направлении снизу-вверх [1].

Набрызг-бетонное покрытие, нанесенное в качестве временной крепи из забоя ствола, обладает рядом преимуществ по сравнению с известными конструкциями временной крепи. Поскольку вре¬менная крепь из набрызг-бетона является составной частью по-стоянной крепи, на ее изготовление не требуется дополнительных капитальных и трудовых затрат. В связи с отсутствием такой операции, как демонтаж временной крепи, сокращается стоимость и трудоемкость 1 м сооружаемого ствола, а также создается резерв времени, благодаря которому возможно увеличение ско¬рости проходки. Кроме того, в условиях крепких и трещиноватых пород применение временной крепи обычной конструкции вызывает значительные трудности, связанные с ее повреждением при взрыв¬ных работах и последующими затратами труда и средств на ремонтные работы. В ряде случаев применение металлических колец и деревянной затяжки оказывается вообще невозможным [2].

Набрызг-бетон представляет собой смесь цемента, крупного и мелкого заполнителей, воды, а также, в случае необходимости, добавок – ускорителей схватывания и твердения. К составляющим набрызг-бетона предъявляют такие же требования, как и к материалам для приготовления обычных бетонов. В качестве вяжущего могут быть использованы все разновидности портландцементов, соответствующие требованиям ГОСТ 10178—62. Находят применение и другие виды цементов — глиноземистый, быстротвердеющий (в зависимости от конкретных условий). При этом целесообразно применять высокомарочные цементы (марки 400 и 500)

В результате проведенных исследований лабораторных и опытно-промышленных помолов в лабораториях ВНИИОМШСа удалось получить быстросхватывающееся вяжущее (начало – конец схватывания 3—7 мин), способное быстро твердеть (прочность 50 кГ/см² в возрасте 2 ч и примерно 150 кГ/см² – в трехсуточном возрасте) и набирать высокую конечную прочность (250—350 кГ/см² в возрасте 28 суток) [3].

Испытания различных партий специального вяжущего для набрызг-бетонирования, проведенные в лабораторных условиях в Криворожском филиале НИИОМШСа, показали следующие результаты: начало схватывания 2—6 мин, конец схватывания 3—9 мин, механическая прочность на сжатие при нормальной густоте цементного теста:

Этот же цемент при В/Ц = 0,4 (полнейший расплыв) и переме¬шивании в течение 3 мин показал следующую механическую прочность на сжатие:

Эти данные показывают, что даже при полнейшем расплыве цементного раствора цемент быстро схватывается, имеет достаточную раннюю и высокую конечную механическую прочность

Это обстоятельство имеет весьма важное практическое значение — при ошибке сопловщнка в подаче воды для затворения сухой смеси все равно будет обеспечено схватывание, быстрое твердение набрызг-бетонного покрытия и его высокая механическая прочность.

Цементно-песчаные образцы состава 1:3 показали следующую механическую прочность на сжатие:

Стендовые и производственные испытания специального цемента показали, что при его использовании примерно вдвое уменьшается отскок материалов, который составляет 7-9 % против 15-20 % при использовании обычных цементов. Кроме того резко уменьшается пылеобразование, что улучшает санитарно-гигиенические условия труда.

В дальнейшем планируется проанализировать рациональный состав бетонной смеси для постоянного крепления, выполнить компьютерное моделирование НДС массива ствола в зонах анкерования и разработать технологический регламент параллельной технологии проходки вертикальных стволов.

1. Дудкин О.С. Бетоны и растворы для подземного шахтного строительства. М., 1989 г
2. Ягодкин Ф.И. передовой опыт проходки вертикальных стволов. М., 1990 г
3. Заславский И. Ю. Исследование набрызг-бетонной крепи. Ленинград, 1976 г
4. Технология строительства горных предприятий / А.Г. Гузеев, А.Г. Гудзь, А. К. Пономаренко.-К.; Донецк: Вища шк. Главное издательство, 1986. – 392 с.