Шахтный ствол (проектирование, сооружение, его крепь и оборудование) - объект многолетних и всесторонних научных исследований. Исследования проводятся в НИИОМШС, Южгипрошахт, Новочеркасском политехническом институте, НИИГМ им. М.М. Федорова, Донецком национальном техническом университете, Шахтспецстрое, НИГРИ, ЦНИИПодземмаш, ВНИМИ, УкрНИМИ НАН Украины, ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины, Московском государственном горном университете (МГГУ), Тульском политехническом институте, Национальном горном университете и др., а среди зарубежных фирм - «Murray&Roberts» (ЮАР), Thyssen Shachtbau GmbH, Dailmann-Haniel, Ercosplan (Германия), Inco ENGINEERING Ltd (Чехия).

В работе «Опыт сооружения вертикальных стволов в ЮАР» указывается, что ЮАР была и остается передовой страной в области шахтного строительства. Там же приведена информация об опыте проходческой фирмы «Murray&Roberts». Специалисты фирмы сооружают вертикальные и горизонтальные горные выработки для шахт стран Африки, Юго-Восточной Азии, Австралии.

Проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту шахтных стволов должно обеспечить нормальное и безопасное их функционирование в течение всего периода эксплуатации. Оно проводится в соответствии с «Технологическим паспортом технического обслуживания оборудования ствола». Такой паспорт должен быть разработан на каждый конкретный ствол.

Система представляет собой комплекс взаимосвязанных организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение сохранности и выполнение их функционального назначения. Эта система включает в себя необходимые материально-технические, трудовые и финансовые ресурсы, а также нормативную и техническую документацию. Система технического обслуживания и ремонта должна быть направлена на поддержание качественного состояния всего объекта в целом, а также его элементов, предупреждение преждевременного износа и обеспечение надежного функционирования в течение всего периода использования по назначению.

Техническое обслуживание проводится постоянно в течение всего периода эксплуатации.

Шахтный подъемный комплекс относится к опасным объектам. Объект контроля (надзора) - деятельность юридических лиц, специалистов по выполнению обязательных нормативных требований в области безопасной эксплуатации, в том числе на его элементах предусматривается проведение экспертного обследования (Постановление КМ Украины №687 от 29.05.2004 г.: Порядок проведения осмотра, испытания и экспертного обследования (технической диагностики) машин, механизмов, оборудования повышенной опасности.- К., 2004), (РД 03-422-01 «Методические указания по проведению экспертных обследований шахтных подъемных установок» Утверждено постановлением Госгортехнадзора России от 26.01.2001 №23. Дата введения в действие с 01.01.2002. Опубликовано: официальное издание.- М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2001).

Поперечное сечение шахтных стволов загромождено расстрелами жесткой армировки, лестничным отделением и коммуникациями, что обусловливает потерю общешахтной депрессии, дополнительные затраты на проветривание из-за высокого аэродинамического сопротивления, и следовательно повышенный расход электроэнергии на вентиляцию. Учеными введено понятие «аэродинамические параметры вертикальных стволов», аэродинамический расчет объекта. Первые исследованиями по этой проблеме были в 50-х годах прошлого века проведены в Московском горном институте А.А. Скочинским, А.И. Ксенофонтовой, А.А. Харевым.

Специалистами «Южгипрошахта» впервые в 1980г. сделана попытка классификации типовых стволов по их аэродинамическому качеству. Учеными Национального горного университета (г. Днепропетровск) предложена уточненная классификация шахтных стволов. При этом учитывалось количество расстрелов, степень загромождения центральной части сечения ствола. Армировка взаимодействует с воздушным потоком и влияет на общешахтную депрессию.

Все вертикальные стволы с учетом поперечного сечения их армировки разнесены по 12 группам. Характерным показателем аэродинамического качества объектов является коэффициент загруженности их сечения элементами армировки - отношение площади сечения армировки к площади сечения ствола.

Крепь и армировка шахтных стволов испытывают деформации вследствие влияния очистных работ. Для уменьшения влияния вокруг стволов оставляют предохранительные целики. Разработаны нормы размеров целика.

Шахтные стволы эксплуатируются в условиях агрессивной среды. Под агрессивной средой понимается совокупность природных и (или) искусственных факторов, влияние которых вызывает повышенный износ (старение) основных средств в процессе их эксплуатации. В шахтном стволе возможно обмерзание при низких температурах, наличие динамических геомеханических процессов в горных породах вокруг выработки, воздействие силовых нагрузок вследствие движения подъемных сосудов и т.п. Поэтому изменяется техническое состояние шахтного ствола и оборудования в нем (обусловлен интенсивный коррозионный, механический, износ, изменение геометрических параметров и т.д.). Срок службы оборудования ограничен, ниже нормативного.

Атмосферный воздух, заполняющий горные выработки называется рудничным или шахтным. Выработки, по которым подается чистый воздух, называются воздухоподающими. Выработки, по которым удаляется отработанный воздух, называются вентиляционными. Приемлемое давление воздуха на глубине разработки достигает 120 кПа.

Устье, основная протяженная часть и зумпф шахтного ствола.

С клетевым стволом сопрягаются - калориферный канал, камера перекачки водоотливной установки, околоствольный двор, зумпф, камера и ходок зумпфового водоотлива, водотрубный ходок в камеру главного водоотлива.

Отделения шахтного ствола - скиповое, клетевое, противовесное, лестничное.

Лестничное отделение объекта. Шахтные стволы и другие вертикальные выработки должны иметь лестничные отделения для прохода людей. Лестничное отделение предназначено для аварийного выхода людей на земную поверхность. В вертикальных стволах оно может отсутствовать, если в них имеются две подъемные установки с независимым подводом энергии. Лестницы устанавливаются с уклоном не более 80° и должны выступать на 1м над горизонтальными полками с лазами с шириной не менее 0,6м. Полки прочно заделывают в крепь с интервалом не более 8м.

Если двумя выходами из подземных выработок служат вертикальные стволы, то они должны быть оборудованы подъемными установками (одна из которых должна быть клетевой) и лестничными отделениями. Лестничное отделение в одном из стволов может отсутствовать, если в этом стволе имеются две подъемные установки с независимым подводом энергии. Оба ствола должны быть оборудованы так, чтобы по каждому из них все рабочие со всех горизонтов и участков могли выехать (выйти) на поверхность.

На действующих шахтах лестничное отделение в стволах глубиной более 500м может отсутствовать, если в обоих стволах имеется по две подъемные установки с независимым подводом энергии или каждый ствол оборудован, кроме основного подъема, аварийно-ремонтным подъемом. В вертикальных стволах глубиной до 70м при наличии лестниц в обоих стволах в одном из них подъемная установка может отсутствовать.

По функциональному назначению различают скиповые, клетевые, вентиляционные стволы. Они характеризуются глубиной, поперечным сечением, типом крепи, армировки, назначением и др.

Элементами шахтного ствола являются:

- подъемные сосуды (скипы, клети, скипо-клети, противовесы, бадьи), подвесные и прицепные устройства, парашюты, канаты (подъемные, уравновешивающие, тормозные и др.),

- жесткая армировка,

- канатная армировка,

- горнотехнические сооружения (надшахтный копер, башенный копер)...