- - - Проведение выработок в крепких породах сплошным забоем

Основными горизонтальными горно-разведочными выработками являются штольни, квершлаги, штреки и рассечки. Удельный вес горизонтальных выработок в общем объеме подземных выработок составляет около 95%, причем на штольни, штреки и квершлаги приходится 80%, а на рассечки - 20%.
Свыше 85% горизонтальных разведочных выработок проводится в крепких породах с коэффициентом крепости по М. М. Протодьяконову более 7.
Проведение выработок по крепким однородным или неоднородным породам осуществляется буровзрывным способом сплошным забоем. В цикл проходческих работ при этом входят следующие операции: бурение и заряжание шпуров и взрывание шпуровых зарядов, проветривание забоя, приведение забоя в безопасное состояние, погрузка и транспортирование породы, возведение крепи, настилка рельсовых путей и устройство водоотливной канавки.
Выбор проходческого оборудования и той или иной технологической схемы обусловливается не только крепостью породы, но также параметрами поперечного сечения и длиной выработки и наличием необходимого фронта работ. Современному уровню развития технологии горнопроходческих работ отвечает бурение шпуров с использованием бурильных установок, погрузка породы погрузочными машинами и скреперными установками, транспортирование грузов высокопроизводительными электровозами, применение при креплении выработок анкерной крепи.

Бурение шпуров. Выбор бурильной машины


В качестве бурильных машин применяют в основном машины ударно-поворотного действия, называемые перфораторами. Это переносные (ручные), телескопные и колонковые перфораторы. Переносные перфораторы при бурении горизонтальных или наклонных шпуров устанавливают на пневмоподдержке. Использование перфораторов без пневмоподдержек или без виброгасящих устройств Правилами безопасности запрещено. Телескопными и колонковыми перфораторами оснащаются самоходные бурильные установки. В ряде геолого-разведочных организаций хорошо зарекомендовала себя бурильная установка СБКНС-2 с перфоратором ПТ36М. Но эта бурильная установка имеет глубину бурения только 2 м. В настоящее время на горно-разведочных работах осваивается бурильная установка СБКН-2М с мощной бурильной машиной ПК-60, имеющей независимое от работы ударного механизма вращение бура. Установка СБКН-2М позволяет бурить шпуры глубиной до 2,5 м. В целом применение самоходных бурильных установок позволяет увеличить производительность труда бурильщика и в значительной степени снизить вредное воздействие вибрации.
Успешно применяются для бурения шпуров, особенно в забоях небольшой ширины, переносные бурильные установки типа УПБ-1, имеющие глубину бурения (без замены бура) 2,25 м. Установка УПБ-1 после забуривания шпура работает в автоматическом режиме, и бурильщик избавляется, таким образом, от необходимости постоянно в процессе бурения контактировать с вибрирующей машиной. Бурение шпуров переносными перфораторами, установленными на пневмоподдержки, при использовании комплекта буров возможно до глубины 4 - 5 м.
Шпуры бурятся составными бурами со съемными коронками, армированными твердым сплавом ВК8В, ВКНВ, ВК15 в виде пластинок или цилиндрических штырей. Наиболее широко распространены коронки долотчатые с пластинчатыми или штыревыми твердосплавными вставками (коронки КДП и КДШ), а также трехперые (КТП и КТШ) и крестовые (ККП и ККШ). В монолитных породах применяют долотчатые коронки, а в трещиноватых трехперые и крестовые.
В крепких породах шпуры бурят коронками, армированными твердым сплавом ВК15, в породах средней крепости применяется сплав ВКНВ, в породах ниже средней крепости - ВК8В.
Диаметр коронок устанавливается в зависимости от диаметра патронов применяемого взравчатого вещества. При бурении шпуров бурильными установками применяют коронки одного диаметра, который должен быть на 4 - 6 мм больше диаметра патронов взравчатого вещества. Например, при использовании патронов диаметром 32 мм можно применять коронки диаметром 36 или 40 мм. Указанный зазор между патроном и стенкой шпура необходим для облегчения доставки взрывчатого вещества в шпур. При бурении шпуров переносными (ручными) перфораторами с использованием комплекта буров (забурник, первый бур, второй бур и т. д.) наименьший диаметр коронки (например, 36 мм) имеет последний бур, а наибольший - забурник. Уменьшение диаметра коронки при переходе с одного бура на другой необходимо для исключения заклинивания бура в шпуре.
Число шпуров в забое выработки зависит от свойств горной породы и применяемого взравчатого вещества, а также от размеров площади поперечного сечения выработки.
Глубина шпуров является важнейшим параметром буровзрывных работ, поскольку ей предопределяются объемы работ в проходческом цикле и его продолжительность. Глубина шпуров устанавливается в зависимости от величины требуемого подвигания забоя за сутки, числа смен и циклов в смену. Обычно глубина шпуров лежит в пределах 1,5 - 2,5 м.
Увеличение глубины шпуров при сохранении высоких значений коэффициента их использования позволяет сократить непроизводительные затраты времени, улучшить использование проходческого оборудования, способствует увеличению производительности труда и скорости проведения выработок.
Расчет числа шпуров и их глубины производят по различным методикам с использованием формул.
В крепких породах применяют врубы, в которых шпуры пробурены наклонно или перпендикулярно к плоскости забоя. Врубы с наклонными шпурами условно называют наклонными, со шпурами, перпендикулярными к плоскости забоя, - прямыми, наклонными и перпендикулярными, - комбинированными.
Достоинством наклонных врубов является возможность использования структуры породы - слоистости, напластования, кливажа и т. п. При этих врубах заряды взрывчатого вещества располагают наклонно к плоскости забоя. Этим облегчаются условия отрыва породы.
Простые наклонные врубы (например, вертикально-клиновой, горизонтально-клиновой и др.) имеют существенный недостаток, который связан с тем, что при их применении глубина врубовой полости зависит от угла наклона шпуров к плоскости забоя (55 - 50° для пород с 10 - 15, 60 - 55° - с -6-М0) и ширины выработки. В силу этого нецелесообразно применять клиновые врубы в крепких породах при проходке выработок небольшой ширины.
Возможности использования простых клиновых врубов расширяются за счет увеличения числа шпуров и образования двойных и тройных клиновых врубов, клиновых врубов с разрезными шпурами и т. д. Общим недостатком всех клиновых врубов является также увеличенный разброс породы по выработке, что осложняет уборку породы и вызывает повреждения крепи. Наклонные шпуры сложнее забуривать и сложнее выдерживать заданный угол наклона шпуров.
Прямые (призматические, цилиндрические, ярусные и др.) врубы состоят из параллельных шпуров, пробуренных перпендикулярно к плоскости забоя. Прямые врубы применяют в породах различной крепости. Некоторые разновидности прямых врубов при условии обеспечения параллельности буримых шпуров позволяют получать коэффициенты использования шпуров, равные 0,9 - 0,95, при глубине их до 5 м. К таким врубам относятся, например, врубы с компенсационными полостями. В качестве компенсационной полости используются не заряжаемые шпуры нормального или увеличенного диаметра, одна или несколько скважин. Расстояние между первыми взрываемыми шпурами и компенсационной скважиной (шпуром) составляет 2 - 3 диаметра скважины (шпура).
Необходимая параллельность шпуров во врубах с компенсационными полостями обеспечивается за счет применения специальных буровых шаблонов. За рубежом выпускаются бурильные установки, позволяющие с высокой точностью бурить параллельные шпуры.
Отбойные шпуры при сравнительно небольшой площади поперечного сечения горно-разведочных выработок составляют чаще всего малочисленную группу и называются вспомогательными. В этом случае их задача - увеличить размеры врубовой полости и создать благоприятные условия для работы оконтуривающих шпуров.
Оконтуривающие шпуры располагают равномерно по периметру выработки на расстоянии 15 - 20см от проектного контура. В породах средней крепости концы шпуров должны находиться на проектном контуре, а в очень крепких заходить за проектный контур выработки на 5 - 10см. В породах, склонных к обрушению, концы шпуров не доходят до контура, что способствует уменьшению «переборов» породы.
Для уменьшения «переборов» и трещинообразования в массиве целесообразно применять контурное взрывание. Его сущность заключается в уменьшении энергии взрыва шпуровых зарядов и рациональном размещении шпуров. Оконтуривающие шпуры бурят по возможности ближе к проектному контуру, а расстояние между шпурами уменьшается до 0,4 - 0,5 м.
Уменьшение действия взрыва зарядов оконтуривающих шпуров в глубь массива достигается применением ВВ пониженной мощности, оставлением большого (15 - 20 мм) радиального зазора между патроном взрывчатого вещества и стенкой шпура, использованием зарядов с осевыми промежутками. Благодаря меньшему разрушению массива устойчивость выработки увеличивается, а некоторое увеличение затрат на бурение из-за уменьшения расстояния между шпурами компенсируется снижением расходов на крепление и поддержание выработок.
Заряжание шпуров в горно-разведочных выработках производят преимущественно патронированными взрывчатыми веществами. Наиболее широко распространенным взрывчатыми веществами является аммонит № 6ЖВ. Это взрывчатое вещество является достаточно мощным и сравнительно дешевым, выпускается в патронах диаметром 32 мм. При взрывании очень крепких пород иногда применяют скальный аммонит № 1 и детонит М. Скальный аммонит обладает повышенной чувствительностью и отличается высокой стоимостью. Поэтому целесообразность его применения должна проверяться предварительными расчетами.
Детонит М содержит в своем составе нитроэфиры, обладающие токсическими свойствами. В результате контакта незащищенных частей тела человека с этим взрывчатым веществом могут возникнуть сильные головные боли. Кроме того, детонит характеризуется повышенной чувствительностью к механическим воздействиям, по своему цвету малозаметен в разрушенной породе или в остатке шпура. При его применении чаще происходят несчастные случаи, связанные с разбуриванием остатков взрывчатого вещества в шпурах. Поэтому детонит М не находит широкого применения на подземных работах.
Из патронированных взрывчатых веществ в крепких породах любой обводненности могут применяться аммонал водоустойчивый и аммонал скальный № 3. Аммонал водоустойчивый является более мощным взрывчатым веществом, чем аммонит № 6ЖВ, и лишь немногим дороже его. Аммонал скальный № 3 является наиболее мощным из порошкообразных взрывчатых веществ, успешно может заменять прессованный скальный аммонит № 1. Он обладает повышенной детонационой способностью, поэтому его можно успешно применять в шпурах уменьшенного диаметра при контурном взрывании. Необходимо иметь в виду, что при обращении он требует большей осторожности, чем аммонит № 6ЖВ, стоимость скального аммонала № 3 практически в 3 раза выше, чем аммонита № 6ЖВ. Оба вида взрывчатых веществ могут применяться только в патронированном виде при ручном заряжании.
При проходке горно-разведочных выработок пока не нашло широкого распространения механизированное заряжание шпуров гранулированными взрывчатыми веществами. Это объясняется несовершенством пневмозаряжающих устройств, образованием пыли при заряжании, опасностью возникновения статического электричества и недостаточным опытом взрывников. Между тем применение гранулированных ВВ в сочетании с пневмозаряжанием благодаря повышению плотности заряжания позволяет сократить объем бурения на 15 - 20% и снизить стоимость буровзрывных работ.
Из без тротиловых взрывчатых веществ при механизированном заряжании сухих и обезвоженных шпуров применяют гранулиты (АС-8, АС-8В - мощные взрывчатые вещества; АС-4, АС-4В - средней мощности взрывчатые вещества).
Перед заряжанием гранулиты и граммониты увлажняют, чтобы ограничить образование статического электричества и пылеобразование. Инициирование зарядов этих взрывчатых веществ осуществляют от промежуточных детонаторов в виде патрона аммонита № 6ЖВ.
При проведении горизонтальных горно-разведочных выработок применяют преимущественно огневой способ взрывания. Это объясняется простотой и низкой стоимостью способа. Однако производственники необоснованно не учитывают ряд недостатков, присущих огневому способу, к которым относятся: повышенная опасность, невозможность получения точных интервалов между взрывами, невозможность контроля исправности средств инициирования и образование большого количества ядовитых газов при сгорании шнура.

Электрический способ взравыния


Отличаясь от огневого способа большей трудоемкостью и стоимостью, электрический способ характерен относительной безопасностью, возможностью проверки сети перед взрывом, возможностью взрывания зарядов и их групп в любой последовательности, в том числе по методу короткозамедленного взрывания.
При электровзрывании в процессе проведения разведочных выработок, когда число электродетонаторов относительно невелико, рекомендуется применять последовательное их соединение, отличающееся простотой и наглядностью схемы соединения, простотой расчета сопротивления и проверки исправности цепи.
Проветривание забоев горизонтальных выработок производят в строгом соответствии с паспортом проветривания, утверждаемым главным инженером партии или экспедиции. Выработки длиной более 300 м в соответствии с требованием ПБ необходимо проветривать по комбинированному способу. Нагнетательный способ при длине выработок более 300 м применяется в тех случаях, когда выработка относится к категории опасных по газу или пыли или когда в тупиковой выработке применяется оборудование с двигателями внутреннего сгорания. В выработках длиной до 300 м применяются нагнетательный, реже всасывающий способы проветривания. При организации проветривания по всасывающему способу следует иметь в виду, что его эффективность в значительной степени зависит от расстояния между концом всасывающего трубопровода и забоем в связи с возможным образованием зон застоя воздуха.
Если наряду с основным забоем (штольни, штрека) в работе находятся забои рассечек, то для их проветривания от основного трубопровода устраивают ответвления. На трубопроводах оборудуются задвижки, с помощью которых регулируется поступление воздуха в забои выработок.
Каждый раз перед допуском людей в забой по окончании проветривания лицо технического надзора (горный мастер) производит контроль состава воздуха.
После проветривания забой выработки приводится в безопасное состояние. Горный мастер и взрывник осматривают забой и проверяют, все ли шпуровые заряды взорвались. Если обнаружены невзорвавшиеся заряды («отказы»), взрывник производит их ликвидацию. Если немедленно ликвидировать «отказ» не представляется возможным, то дальнейшая ликвидация «отказа» в этом случае производится по указанию и в присутствии лица технического надзора.
Ликвидацию отказавших шпуровых зарядов разрешается выполнять взрыванием зарядов во вспомогательных шпурах, пробуренных на расстоянии не менее 30см от отказавшего шпура (при котловых шпурах - не менее 50см). Место заложения вспомогательного шпура намечается лицом технического надзора или мастером-взрывником.
Горный мастер проверяет состояние крепи, кровли и боков выработки. Состояние породы проверяется остукиванием.
Поврежденная крепь исправляется. Отслоившиеся и нависающие куски породы в кровле и в боках отделяют специальным ломиком с плоско заостренным и отогнутым концом. Оборку кровли и боков производят из безопасного места. В случае необходимости у забоя устанавливают временную крепь.
После выполнения перечисленных мероприятий рабочие приступают к погрузке породы.
Схема механизации работ при уборке породы определяется площадью поперечного сечения и протяженностью выработки. При проведении штолен, квершлагов и штреков значительной протяженности наиболее эффективной в условиях разведочных работ является технологическая схема, основанная на использовании в качестве основного погрузочно-транспортного оборудования погрузочной машины ППН-1с и электровоза 4,5АРП-2М. На вспомогательных и маневровых работах, а также, на основных работах с ограниченными объемами проходки применяются также электровозы АК2у. На горно-разведочных работах преимущественно применяют опрокидные вагонетки вместимостью до 1м. куб.. В настоящее время признано перспективным использование при уборке породы вагонеток повышенной вместимости. Так, применение вагонеток вместимостью 1,3 м. куб. вместо вагонеток 0,8 м. куб. приводит к росту производительности труда примерно на 40%. Естественно, вагонетки повышенной вместимости должны эксплуатироваться в комплексе с эффективными опрокидывателями для их разгрузки.
В организации погрузки породы важным является вопрос о средствах призабойного обмена вагонеток. При проходке выработок одним забоем, когда рассечки отсутствуют, наиболее приемлемыми средствами обмена вагонеток являются замкнутые разминовки и забойные перегружатели. Использование забойных перегружателей возможно при проведении подходных штолен и квершлагов, т. е. выработок в большинстве своем прямолинейных, в устойчивых горных породах.
Преимущества забойного перегружателя в полной мере могут быть использованы лишь в сочетании с замкнутой разминовкой на таком расстоянии от перегружателя, которое исключит продолжительные простои из-за отсутствия порожняка. На¬до иметь в виду, что схема уборки породы с использованием забойного перегружателя является значительно более энергоемкой. Поэтому применение забойных перегружателей целесообразно при организации скоростных проходок.
В прямолинейных выработках, допускающих проходку без крепи или с временной подвесной крепью, целесообразно применение не стационарных, а накладных разминовок со съемными стрелочными переводами. При использовании такой разминовки по мере подвигания забоя перед головным стрелочным переводом параллельно рельсам основного пути выкладывают боковые рельсы. В то время когда выполняется бурение шпуров, на выложенный боковой рельсовый путь погрузочной машиной надвигается головной стрелочный перевод. Хвостовой стрелочный перевод передвигается независимо от головного в удобное время.
Рассмотренная схема обеспечивает резкое сокращение времени на обмен вагонеток, но характеризуется повышенными трудозатратами.
Скреперная уборка породы при перемещении ее скрепером из забоя непосредственно в отвал применяется при проходке одиночных штолен в процессе поисковых или разведочных работ. Такая же схема используется и при проведении штолен с рассечками. В обоих случаях длина штолен и рассечек может быть не более максимальной длины скреперования.
При значительной длине выработок, превышающей максимально допустимую длину скреперования, применим вариант технологической схемы со скреперной уборкой породы из забоям погрузкой ее через полок в вагонетку и дальнейшей электровозной откаткой. Технологический процесс в этом случае характеризуется необходимостью замены груженых вагонеток на порожние и периодической перестановки скреперного оборудования. В связи с этим наиболее целесообразно использование скреперных комплексов с передвижными полками.
Заслуживает внимания технологическая схема, основанная на использовании погрузочно-доставочного комплекса МПДК-3. Комплекс включает скреперный погрузчик и хвостовой встроенный конвейер. Он может применяться для проходки основных выработок протяженностью 350 - 400 м с перемещением породы в отвал, а в сочетании с электровозной откаткой - выработок любой длины.
Из рассечек, проходимых из штолен и штреков, уборка породы производится с использованием погрузочной машины ППН-1с или скреперного оборудования. Ручная перекидка породы из рассечки к основной выработке допустима только при длине рассечки до 5 м или на первом этапе ее проходки.
Если в основной выработке проложен рельсовый путь, то скреперование из рассечки ведется через скреперный полок в вагонетки. В том случае, если в основной выработке работает скреперная установка, из рассечки другой скреперной установкой порода перемещается на скреперную дорожку основной выработки, т. е. уборка породы ведется по схеме скреперования под углом.
Уборка породы из рассечек, проводимых из восстающих шурфов, осуществляется с помощью скреперных установок.
Около 40% горизонтальных выработок проходится с креплением. Стоимость работ по креплению достигает 30% и более от всех затрат на проведение выработок. В крепких однородных породах, особенно относящихся к XIV - XX категориям, приходится крепить лишь зоны сопряжений и тектонических нарушений. В менее крепких породах участки выработок, подлежащие креплению, могут достигать значительных величин.
Материал и конструкции крепи полностью определяются паспортом крепления выработки.
В горизонтальных выработках основной конструкцией крепи в недостаточно устойчивых породах является деревянная крепежная рама. В выработках с прямоугольно-сводчатой формой поперечного сечения применяется также анкерная крепь, реже набрызг бетонная и комбинированная - анкеры набрызг бетоном.
Для образования водоотводной канавки при проведении выработок по крепким породам одновременно со взрыванием шпуров в забое в почве выработки взрывают один дополнительный шпур, пробуренный в месте расположения канавки. В разведочных выработках канавка находится, как правило, со стороны прохода для людей. После уборки породы канавку оформляют с помощью отбойных молотков до проектного сечения. В устойчивых породах с коэффициентом крепости 9 канавки обычно не крепят. При необходимости крепления используют тот же материал, что и для крепления всей выработки. Крепление канавки производится в период возведения постоянной крепи. Независимо от того, крепится канавка или нет, сверху она перекрывается настилом (трапом). Уклон канавки должен соответствовать уклону выработки.
Трубы и кабели прокладывают в выработке таким образом, чтобы они не могли повреждаться подвижным составом при нормальном его движении и при сходе с рельсов, не мешали проходу людей и были удобны для обслуживания. Водопроводные трубы и трубы для сжатого воздуха из-за их большой массы и достаточной прочности прокладывают в нижней части выработки так, чтобы они не мешали движению людей.
Вентиляционные трубы и кабели прокладывают в верхней части выработки, причем размещение на одной стороне выработки кабелей и вентиляционных труб из прорезиненных тканей не допускается.
Маркшейдерская служба выполняет комплекс работ, направленный на геометрическое обеспечение проведения горных выработок в соответствии с технической проектной документацией. С этой целью служба задает проектные направления и уклоны горных выработок, подземных коммуникаций и сооружений; производит систематическую проверку направлений, уклона и размеров выработок; выполняет ежемесячные маркшейдерские замеры и контрольный учет объемов выполненных работ.
Сведения обо всех отклонениях от технической документации заносятся в «Журнал геодезическо-маркшейдерского контроля». Направление выработок в горизонтальной плоскости задается теодолитом и обозначается отвесами, при помощи указателя направления УНС или лазерного прибора ЛУН-3.



Теги: шпур, порода, выработка, вагонетка, забой. Просмотров: 7951
Другие новости по теме:

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.