К ВОПРОСУ ОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОХОДКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ
Для ускорения темпов строительства вертикальных стволов, их углубки (при реконструкции горнодобывающих и горнорудных предприятий) необходим постоянный поиск новых технических решений, в основном используемых в технологиях проходки и углубки вертикальных стволов с расширением передовой выработки. Независимо от направления расширения последней и способа отбойки породы можно выделить следующие технологические процессы: 1) проведение передовой выработки; 2) расширение передовой выработки до проектного сечения ствола вчерне; 3) выпуск отбитой при расширении передовой выработки породы и погрузка ее в транспортные средства на нижележащем горизонте; 4) возведение постоянной крепи. Более детально остановимся на втором процессе, как одном из самых трудоемких, влияющих на интенсивность проходки стволов.
Опыт работы шахтопроходческих организаций и наработки ученых - шахтостроителей в этом вопросе вскрывают большие резервы и простор для творческой деятельности в решении данной проблемы. Расширение передовой выработки может производиться как сверху вниз, так и наоборот. При углубке (проходке) стволов с расширением передовой выработки сверху вниз главным назначением последней является спуск породы на нижележащий горизонт. Поэтому в качестве передовой выработки при применении этой технологии могут использоваться как восстающие, так и скважины относительно небольшого диаметра. Так, в 60 - х гг. при углубке стволов за рубежом использовались передовые скважины диаметром 0,5...0,8 м [1,2]. В бывшем СССР передовые скважины нашли применение в основном при проходке неглубоких стволов на действующих шахтах Кузнецкого и Карагандинского угольных бассейнов [3...5]. В отечественной практике при углубке стволов по данной технологической схеме в качестве передовой выработки используются в основном исключительно осстающие.
При углубке (проходке) стволов с расширением передовой выработки снизу вверх последняя служит для передвижения людей, прокладки коммуникаций, доставки материалов и оборудования. Кроме того, при расширении передовой выработки разовым взрыванием вертикальных скважин последняя является компенсационным пространством, на которое производится отбойка породы. А при расширении передовой выработки с помощью торцевых зарядных полостей, выбуривание последних осуществляется непосредственно из передовой выработки. Вследствие вышеизложенного передовые выработки при расширении их снизу вверх должны иметь значительное поперечное сечение и в качестве таковых используются восстающие сечением порядка 3...4 м2 и более.
За последние годы в промышленно развитых странах дальнего зарубежья созданы высокоэффективные буровые установки для подземного бурения вертикальных выработок диаметром до 2,4 м и более. Эти установки позволяют успешно проводить передовые выработки при углубке (проходке) стволов в скальных породах любой крепости [6,7]. С увеличением диаметра передовой выработки, проводимой буровым способом, уменьшается удельный вес работ по расширению передовой выработки буровзрывным способом. Одновременно улучшаются условия отбойки породы при расширении передовой выработки. В результате появилась новая эффективная технология углубки (проходки) стволов - комбинированная, включающая два способа выемки породы - буровой и буровзрывной [8]. Эта технология углубки (проходки) стволов является весьма перспективной, обеспечивает достижения высоких показателей углубки и проходки стволов, повышение безопасности работ проходчиков и улучшение условий их труда.
Отбойку породы при расширении передового восстающего сверху вниз обычно производят с помощью нисходящих продольных шпуров. При расширении передовых восстающих сверху вниз находят применение также горизонтальные или наклонные торцевые шпуры, выбуриваемые из восстающего со специальных буровых полков [8]. Однако такая технология пока не получила существенного распространения. Принципиальные схемы расположения шпуров при расширении передового восстающего сверху вниз приведены на рис. 1.
Данная технологическая схема углубки первоначально получила широкое применение на рудниках. В дальнейшем ее успешно внедрили и на угольных шахтах, где были достигнуты рекордные темпы углубки стволов с ее применением [9,10]. Технология углубки стволов с расширением восстающего сверху вниз с помощью продольных шпуров является достаточно универсальной и может применяться в скальных и полускальных породах. При этом обеспечивается удовлетворительное качество оконтуривания стволов, высокое значение коэффициента использования шпуров (КИШ), достаточно рациональное использование ВВ и шпуров. Значительная частъ отбитой породы поступает в передовую выработку под действием силы взрыва или самотеком. При ее применении достигаются высокие технико - экономические показатели углубочных работ. Однако в Украине, других странах СНГ не решен вопрос механизации бурения шпуров и уборки породы в забое ствола при этой схеме углубки.
Рис.1.Схемы отбойки породы при углубке стволов с расширением востающего сверху вниз:
1 - углубляемый ствол;
2 - передовой восстающий;
3 - нисходящие продольные шпуры;
4 - торцевые шпуры.
1 - углубляемый ствол;
2 - передовой восстающий;
3 - нисходящие продольные шпуры;
4 - торцевые шпуры.
В случае, когда в качестве передовой выработки используется восстающий, обычно кольцевой забой ствола принимают
плоским, что обеспечивает удобную и безопасную работу проходчиков. Вместе с тем, когда кольцевому забою придают
конусность или ступенчатость, возрастает доля отбитой породы, которая поступает в передовую выработку без применения
погрузочных средств [8]. При угле наклона кольцевого забоя к горизонту порядка 45° почти вся отбитая порода поступает в
передовой восстающий под действием силы взрыва и самотеком [10]. Однако для обеспечения эффективной и безопасной
работы в забое ствола в таких условиях при углубке (проходке) стволов необходимо применять специальные комплексы.
Такие комплексы разработаны и находят применения в промышленно развитых странах дальнего зарубежья [6]. Вместе с
тем, при их использовании значительно усложняется оснастка ствола, возрастает объем временных выработок.
Библиографический список
2. Покровский Н.М. Сооружение и реконструкция горных выработок. В 3 - х частях. Часть III. - М: Госгортехиздат, 1963. - 314 с.
3. Солнцев A.M. Проходка шахтного ствола с передовой скважиной // Шахтное строительство. - 1964. - №8. - С.23 - 25.
4. Солнцев А.М. Проходка ствола с передовой скважиной // Шахтное строительство. - 1969, - №1. - С.21 - 23.
5. Косарев Н.Ф., Жук В.И. Проходка ствола со скважиной на шахте "Абашевская" №2 // Шахтное строительство. - 1970. - №2. - С.22 - 23.
6. Бузов Г.С. Основные направления развития зарубежной техники, технологии проходки и углубки стволов // Шахтное строительство. - 1990. - №4. - С.26 - 27.
7. Циферблат В.А., Надежин Е.И. Проходка восстающих выработок и стволов в скальных породах на зарубежных рудниках // Шахтное строительство. - 1982. - №11. - С.27 - 30.
8. Борщевский С.В. Комбинированная технология проходки и углубки вертикальных стволов // Уголь Украины. - 1988. - №4. - С.19 - 20.
9. Яровой В.В., Васильев A.3. Новая технологическая схема углубки стволов на действующих шахтах Центрального района Донбасса // Шахтное строительство. 1980. - №9. - С.21 - 22.
10. Яровой В.В. Скоростная углубка вертикальных стволов на строящихся горизонтах в Центральном районе Донбасса // Уголь Украины. - 1981. - №9. - С. 16 - 18.