Расширение передовых восстающих при углубке стволов обычно производят сверху вниз. Такая технология углубки получила широкое применение как на рудных, так и угольных шахтах. Вместе с тем, за последние десятилетия разработаны и внедрены в производство на рудниках технологии углубки с расширением передового восстающего снизу вверх. В отечественной практике - это технология с расширением восстающего с помощью вертикальных взрывных скважин, в зарубежной - с помощью горизонтальных или наклонных торцевых зарядных полостей.
Из рассматриваемых технологий углубки стволов наиболее высокий уровень механизации и безопасности работ, а также эффективности выемки породы обеспечивают технологии с расширением передового восстающего снизу вверх с помощью торцевых зарядных полостей и вертикальных взрывных скважин. Вместе с тем, этим технологиям углубки присущи определенные недостатки. Главным из них является низкое качество оконтуривания стволов, что обычно вызывает необходимость в доработке сечения ствола, приводит к повышению удельных затрат на возведение постоянной крепи, повышает себестоимость углубки ствола. Поэтому достижение качественного оконтуривания стволов, исключение недоборов сечения и уменьшение переборов до нормативных значений, получение достаточно гладкого контура ствола и снижение нарушенности законтурного массива действием взрыва при углубке стволов с расширением восстающего с помощью торцевых зарядных полостей и вертикальных взрывных скважин являются актуальными.
Актуальность темы
Цель и задачи работы
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1) исследовать условия работы зарядов при расширении передового восстающего снизу вверх с помощью торцевых зарядных полостей в статически напряженных породах;
2) уточнить характер изменения во времени напряжений разрушений, в средней зоне при взрыве зарядов ВВ в массиве;
3) разработать технологию взрывных работ для расширения передового восстающего до проектного сечения ствола с помощью торцевых зарядных полостей, обеспечивающую удовлетворительное оконтуривание стволов и рациональное использование зарядных полостей и энергии взрыва;
4) усовершенствовать технологию выемки породы при углубке стволов с отбойкой породы с помощью торцевых зарядных полостей в условиях значительных отклонений их при выбуривании.
При решении поставленных задач использовались научные методы исследований, включающие анализ и обобщение литературных источников, технико - экономический анализ, аналитические исследования и эксперименты, проведенные на моделях и в натурных условиях.
Планируемая научная новизна
2. Уточнить механизм взрывного разрушения монолитных крепких пород в условиях влияния свободной поверхности.
3. Установить, что предварительное наведение трещин вокруг зарядных полостей приводит к повышению интенсивности динамического нагружения массива и дробления горной массы основными зарядами.
4. Раскрыть механизм действия взрыва торцевого заряда с донной забойкой, расположенным в перебуре, и предварительным наведением трещин вокруг участка зарядной полости, примыкающего к проектному контуру сооружаемой выработки.
Планируемое научное значение
Планируемая практическая ценность
Обзорная информация
В последние 10 лет в горнодобывающей промышленности ежегодно производят работы по углубке более 50 стволов (в угольной промышленности 23 - 26 стволов, в горнорудной - 25 - 30) с общим объемом углубки 2,5 - 3,75 км (в угольной промышленности 0,96 - 1,92 км, в горнорудной 0,9 - 2,25 км).
В угольной промышленности основные работы по углубке стволов проводят в Донецком, Кузнецком, Карагандинском и Печорском бассейнах. В горнорудной промышленности основной объем углубочных работ выполняется в Кривбассе, где ежегодно углубляется 20 - 25 стволов с общим объемом до 1,5 км.
По сравнению с проходкой стволов углубка имеет ряд специфических условий, которые осложняют производство работ: углубка ствола производится на эксплуатационной шахте, что обусловливает необходимость подчинения (координации) углубочных работ режиму работ действующей шахты; малая протяженность углубки усложняет применение высокопроизводительного горнопроходческого оборудования для бурения шпуров, погрузки и подъема породы; осложняются условия вентиляции, водоотлива, транспортирования породы, приготовления и спуска бетонной смеси, спуска и подъема людей, материалов и оборудования. При углубке стволов необходимо строить, а после углубки ликвидировать в отдельных случаях предохранительные устройства, проходить временные горные выработки для монтажа оборудования. По указанным причинам скорости углубки стволов в 2,5 - 3 раза, а производительность труда в 1,5 - 2 раза ниже этих показателей при проходке стволов. По длительности времени работы, связанные с углубкой стволов, занимают 30 - 50 % общего времени подготовки новых горизонтов.
Параметры углубляемых стволов. Диаметр углубляемых стволов, как правило, равен диаметру эксплуатационных стволов и изменяется от 5 до 8 м и с интервалами по диаметру через 0,5 м.
Шаг углубки, т. е. протяженность участка ствола, на которую он углубляется, обычно равен расстоянию по вертикали между горизонтами. На горнорудных месторождениях и на пологих пластах в угольной промышленности шаг углубки составляет 80 - 100 м, на месторождениях с крутым падением пластов шаг углубки достигает 150 м. На некоторых шахтах угольной промышленности, например на шахтах № 6 «Карбонит», «Дуванная-Южная», № 12, «Михайловская» в Донбассе, на шахтах № 29, 30 и 32 в ПО «Воркутауголь», стволы углублялись на 2 - 3 горизонта и шаг углубки составлял 250 - 413 м. В Кривбассе на шахте «Гвардейская» ствол «Новый» углублялся на 580 м (с гор. 552 до 1132 м).
Под термином «способ углубки» подразумевается направление перемещения забоя углубляемого ствола. Различают три способа углубки (рис. 1): сверху вниз - забой углубляемого ствола перемещается вниз; снизу вверх - забой перемещается вверх; комбинированный - сначала в углубляемой части ствола снизу вверх проходят восстающую выработку малого сечения, а затем сверху вниз эта выработка расширяется на полное сечение ствола. В производственной практике наибольшее распространение имеет способ углубки сверху вниз. Комбинированный способ начал применяться в последние годы и получает все большее распространение. Углубка ствола снизу вверх применяется редко.
Термин «схема углубки» характеризует место разгрузки породы из бадьи или место транспортирования породы при углубке ствола.
При углубке ствола сверху вниз в зависимости от места разгрузки породы из бадьи различают следующие схемы: I - разгрузка породы из бадьи производится на земной поверхности; II - разгрузка породы на рабочем горизонте; III - разгрузка породы на специальном углубочном горизонте.
При комбинированном способе углубки (схема IV) и углубке снизу вверх (схема V) порода из забоя ствола спускается на новый, подготовляемый горизонт, где она грузится в вагонетку и транспортируется на земную поверхность. Эти пять основных схем углубки в зависимости от технологических факторов имеют различные варианты.
Рис.1. Способы и схемы углубки вертикальных стволов.
Выбор способа и схемы углубки зависит от конкретных условий горнодобывающего предприятия и определяется сравнением вариантов. Предпочтение отдается варианту, при котором время и стоимость углубки наименьшие и нарушение эксплуатационного режима шахты (рудника) минимальное.
Обзор планируемой работы
Вывод
Так, применение комбинированного способа при углубке стволов на шахтах им. Гаевого, им. В. И. Ленина и им. Ворошилова ПО «Артемуголь» позволило увеличить скорость углубки от 15 до 75,5 м/мес, производительность труда проходчика - от 0,8 до 2,31 м3 на выход, время углубки сократилось на шахте им. Гаевого на 3,5 мес, на шахте им. Ворошилова - на 10,7 мес. Проходка слепых стволов на нижние горизонты и применение комбинированного способа позволят сократить время несовмещенных работ по углубке (простоя эксплуатационных стволов) практически ко времени ликвидации породных целиков и соединения армировки.
Список источников
2. Лангефоре У., Кильстерм Б. Современная технология взрывной отбойки горных пород. - М.: Недра, 1968. - 254 с.
3. Ланге Г. Опыт углубки ствола с передовой скважиной, производительность труда и затраты. // Глюкауф.- 1961.- №14.
4. Барон Л.И., Личели Г.П. Трещиноватость горных пород при взрывной отбойке. - М.: Недра, 1966. - 287 с.
5. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И., Ватолин Е.С., Кунтыш Н.Ф. Свойства горных пород и методы их определения. - М.: Недра, 1969. - 294с.
6. Миндели Б.О. Буровзрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых. - М.: Недра, 1968. - 354 с.
7. Гузеев А.Г., Борщевский С.В. Комбинированная технология проходки и углубки вертикальных выработок // Уголь Украины. - 1988. - №4. - С.19-21.
8. Гузеев А.Г., Борщевский С.В. Прогрессивные технологические схемы сооружения глубоких шахтных стволов // Шахтное строительство. - 1987. - №11. - С.15-18.
9. Солнцев А.М. Проходка шахтного ствола с передовой скважиной // Шахтное строительство. - 1964. - №8. - С.23-25.
10. Глазунов В.Н., Овинников М.Н. Современные способы проведения восстающих выработок. - М.: Госгортехиздат, 1963. - 272 с.
