Строительство вертикальных выработок

Опытными рабочими под руководством горного мастера производится тщательный осмотр забоя и стен ствола, полков и подвесного оборудования. Вначале производят осмотр подвесного полка. Проверяется исправность осветительных приборов, подвесного оборудования, удаляются с подвесного полка куски породы. Лицом технического надзора проверяется качество рудничной атмосферы (содержание метана и углекислого газов). Затем горный мастер с бригадиром (звеньевым) опускаются в забой с целью его тщательного осмотра на предмет обнаружения отказов, удаления нависших кусков породы с боков ствола. После выполнения всех необходимых операций по восстановлению безопасных условий работы горный мастер дает разрешение на продолжение работ согласно паспорта прохождения выработки. Совокупность всех этих операций носит название «приведение забоя в безопасное состояние».

Рисунок 4 – Схема размещения проходческого оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Погрузка породы

 

Расчет производительности погрузки породы.

При проходке вертикальных стволов различают две фазы уборки породы. В первую фазу погрузка породы производится без применения ручного труда. В это время в забое находится только сигналист и два – три проходчика на приемке, отправки бадей.

Во вторую фазу погрузки породы кроме непосредственной погрузки осуществляют оборку стенок ствола, приведение сечения ствола до проектных размеров, раскайловку негабаритов, откачку воды (при необходимости). Поэтому скорость погрузки породы значительно снижается по сравнению с первой фазой.

Коэффициент объема пород I фазы погрузки:

где = 0,45 м - высота слоя пород II фазы для машины  КС- 1МА [1].

 

Производительность погрузки породы:

где Тп - время погрузки всей взорванной породы (в первой и во второй фазах);

V =Sч * lзах= 33,16*3,3 =109,43 м3.

 

Тп = Т1ф + Т2ф,

Т1ф = φ(tm + tT),

где φ – коэффициент, учитывающий неравномерность работы, регламентированный отдых, простои по организационным причинам, φ = 1,15…1,2;

tm – время работы машины по погрузке породы в бадью, час:

где: α – доля пород в первой фазе, α = 0,86;

       V – объем взорванной породы, м3;

       Kp – коэффициент разрыхления пород;

        n =1– число погрузочных машин;

       PT =120м3/ч – техническая производительность машины;

       K0 – коэффициент одновременности работы машин;

       Kn – коэффициент, учитывающий просыпание породы при разгрузке грейфера в бадьи.

dб – диаметр бадьи, м;

dг =2900мм– диаметр грейфера с раскрытыми лопастями.

 

ч

Время погрузки породы в первой фазе:

Производительность погрузки:

Т1ф = 1,15 · 1,81= 2,08 часа;

Время погрузки породы во второй фазе:

где np – число рабочих занятых во второй фазе.

Ру – производительность проходки по разборке породы пневмомониторами, при песчанике (f = 10) = 2,2; при алевролите (f = 5) = 2,6.

 

Песчаник:

Алевролит:

Производительность погрузки:

 

Песчаник: Рп = 109,43 · 1,8 / 5,68 = 34,68 м3/ч;

Алевролит: Рп = 109,43 · 1,8 / 5,13 = 38,4 м3/ч.

Продолжительность погрузки породы в проходческом цикле Тпц =ТП+ Тв, Тв = 0,5... 14 - продолжительность вспомогательных операций. При 
при f = 5: Тпц= 5,13 + 1 = 6,13 ч; прн при f = 10: Тпц= 5,68 + 1 = 6,68 ч.

Производство и организация работ по погрузке породы.

Весь комплекс проходческих работ осуществляется звеном проходчиков, состоящим из 6 человек.

При погрузке породы расстановка людей следующая: 1 человек - машинист погрузочного комплекса; 1 человек - сигналист-полковой; 1 человек - сигналист в забое; 3 человека осуществляют приемку и отправку бадей в забое - раскайловку негабарита, раскоска боков выработки до проектных размеров, откачка воды и т.д.

Рисунок 5 - Погрузочная машина КС-1МА

7. Проходческий подъем

 

Проходческий подъем при строительстве ствола предназначен для спуска и подъема людей, материалов, оборудования и породы, откачки воды и т.д.

В комплексе оборудования проходческого подъема входят копер, подъемная машина с канатом, прицепное устройство, бадья, направляющая рамка и направляющие канаты.

Принимаем следующую схему оснащения оборудованием: подъем комплектуется постоянным копром башенного типа и двумя временными одноконцевыми подъемными машинами МПП – 17,5. Перед началом работ по проходке ствола возводится фундамент под копер башенного типа, с одновременным устройством оголовка ствола. Затем возводиться копер до высоты 20 м, сооружается подшкивная площадка, навешиваются шкивы, оборудуется проходческий подъем. Дальнейшее сооружение копра, до проектной отметки производят одновременно с проходкой ствола.

Принимаем две одноконцевые подъемные машины, соответственно они будут однобарабанные с одним канатом и по одной бадье в движении без перецепки. Груженая бадья поднимается на поверхность, на разгрузочную площадку, где ее разгружают, затем порожнюю опускают в забой ствола, где она вновь загружается породой. При данном способе погрузка породы в бадью и работа подъема производится последовательно. Прицепное устройство служит для подвески бадьи к подъемному канату.

Принимаю прицепное устройство УПЗ – 6,5/40.

Проходческие бадьи предназначены для подъема и спуска людей, горной массы, оборудования и материалов. Принимаем самоопрокидывающуюся бадью БПС – 6,5, вместимостью 6,5 м3, диаметром 2050 мм, высотой 2200 мм.

Определяем вместимость бадьи по наименьшим эксплуатационным затратам:

 

где: Кб – коэффициент, учитывающий тип тахограммы подъема;

       Рп – потребная часовая производительность подъема;

        Н – глубина ствола, м

Принятая бадья вместимостью 6,5 м3 соответствует требованиям эффективности: 3 х 6,5 = 19,5 ≥ 13,45 м3.

Согласно принятой схеме погрузка и подъем породы будет производиться последовательно. Машинист подъема, опустив бадью в забой, ждет пока завершится ее загрузка, после чего подается сигнал и породу в бадье поднимают на поверхность. После разгрузки на поверхности бадью опускают до полка на место выдержки и только после подачи сигнала из забоя сигналисту на полке, который передает сигнал на поверхность рукоятчику, сигналист-рукоятчик дает сигнал машинисту подъема для спуска бадьи в забой.

Рисунок 6 – Прицепное устройство УПЗ

а – конструкция бадьи; б – схема разгрузки.

Рисунок 7 – Бадьи типа БПС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Возведение постоянной крепи

 

В качестве постоянной крепи ствола принимаем монолитный бетон. Комплекс работ по возведению крепи состоит из установки опалубки, приготовления бетонной смеси, спуска ее в ствол и укладки ее за опалубку. Приготовление бетонной смеси будет производиться приствольной бетоносмесительной установкой, монтируемой на площадке строящегося ствола и предназначенной для приготовления бетонной смеси только для проходки ствола. Установка состоит из бункеров-накопителей материалов (цемента, песка, щебня и т.п.), смесителя, резервуара воды, электрического распределительного пункта и т.д.

Спуск бетонной смеси в ствол производим по бетоноводу, что позволяет

полностью механизировать работы по укладке смеси за опалубку и увеличить производительность в 2 - 2,5 раза.

Оборудование для спуска бетонной смеси в ствол состоит из приемного бункера, бетоновода, гасителя скорости и гибкого става труб диаметром 150-200 мм, которые позволяют равномерно, по всему периметру ствола, доставлять бетонную смесь за опалубку, что сокращает время вспомогательных работ. Жесткий трубопровод крепится к стенке ствола. Наращивание труб бетоновода производится аналогично наращиванию трубопровода вентиляции.

Гибкий бетоновод подвешен на канатах, которые закреплены на проходческом полке. Его собирают из конических патрубков длиной 500 мм. Патрубки соединяются между собой при помощи тросов, которые пропущены через отверстия в угольниках и хомутах подвески. Длина гибкого става определяется расстоянием между опалубкой и полком и изменяется от 10 до 20 м.

Принимаем секционную опалубку с жестким отрывом ОСД. Отрыв опалубки от крепи производим под действием собственного веса путем ослабления канатов опалубки.

При возведении монолитной бетонной крепи работы ведутся в следующем порядке:

- находящаяся в забое взорванная порода убирается на высоту опалубки, а оставшаяся порода разравнивается;

- нижний край ранее возведенной крепи очищается от породной пыли и кусочков горной породы;

- производим отрыв опалубки, опускаем ее в забой и центрируем ее с помощью специального шаблона (устанавливаем так, чтобы ее вертикальная ось совпадала с вертикальной осью ствола);

- заводим гибкий став бетоновода в карман-приемник, расположенный по верхнему краю опалубки и из бункера по бетоноводу подаем бетонную смесь, которая укладывается равномерно слоями высотой по 40 -50 см. После укладки первого – второго слоя делается перерыв по укладки бетонной смеси.

После укладки бетонной смеси на высоту опалубки производим заделку

шва, прочищаем бетоновод и производим вспомогательные работы по наращиванию коммуникаций. Окончание уборки породы производится не менее чем через 6-8 часов после окончания укладки бетона.

Для возведения монолитной бетонной крепи ствола принимаем бетон марки 200. На 1 м3 бетонной крепи приходится 300 кг цемента; 600 кг песка; 1200 кг щебня и 1800 л воды. Всего 3900 кг смеси.

Таблица 2 – Расход крепежным материалов

Наименование материала	Единицы измерения	Расход
		На 1 м3	На 1 п.м. крепи	На весь ствол
Цемент	т	0,3	1,69	1521
Песок	т	0,6	3,38	3042
Щебень	т	1,2	6,77	6093
Вода	т	0,18	1,01	909
Всего	т	3,9	12,85	11565

 

1 – подвесной  полок; 2 – опалубка; 3 - бетонопровод; 4 – гаситель скорости; 5 – гибкий  став.

Рисунок 8 – Схема подачи бетонной смеси за опалубку

 

9. Водоотлив

 

Водоотлив, в зависимости от притока воды в ствол, может производиться бадьями или насосами.

Водоотлив насосами применяют в тех случаях, когда приток воды превышает производительность водоотлива бадьями. Водоотлив бадьями является наиболее простым и распространенным способом. При этом способе вода пневматическим насосом из забоя ствола перекачивается в бадью и в бадье поднимается на поверхность. В копре бадья опрокидывается, и вода по желобу приемного бункера поступает в специальные водоотводные канавки.

Во время уборки взорванной породы подъем воды производится в бадьях вместе с породой. При выполнении других операций, вода поднимается отдельно. Нагнетание воды в бадьи производится пневматическим забойным насосом Н-1м. При этом насос опускается в приямок, а шланг в бадью. Сжатый воздух к насосу поступает по пневматическому шлангу.

Рисунок 9 – Схема водоотлива бадьями

Определяем производительность водоотлива бадьями:

 

 

где: Vб – вместимость бадьи;

        Кз – коэффициент заполнения бадьи, Кз = 0,9;

        Кн – коэффициент неравномерности работы подъема;

         μ0 – коэффициент заполнения водой пустот в нагруженной породой бадье;

         Тн – продолжительность цикла подъема;

 

Так как подъем оснащен двумя подъемными установками, то:

 

Qбф = Qб * n = 20,6 м3/ч

 

Граничным условием применения данных формул является условие:

 

Qн ≥ Рэμ0

 

где: Qн  - подача забойного насоса, м3/час;

Рэ – эксплуатационная производительностьгрузчика, м3/час.

 

20,6 ≥ 33,11·0,5 ≈16,6 м3/ч

 

Условие выполняется.

Принимаю откачку воды пневматическим забойным насосом Н-1м.

 

 

10. Вспомогательные процессы и оборудование

 

Вспомогательное оборудование предназначено для обеспечения нормальной и безопасной работы при выполнении основных горнопроходческих процессов. К вспомогательному оборудованию относятся: проходческие тихоходные лебедки, освещение, связь, сигнализация и т.д.