08.4. Проведение горизонтальных горных выработок

К горизонтальным горным выработкам относят штольни, квершлаги, штреки, орты и т. д.
Горизонтальные выработки проходят, как правило, сразу на всю площадь поперечного сечения. Наибольшее распространение получил буровзрывной способ проведения выработок. Однако в мягких и средней крепости породах выработки проводят с использованием проходческих комбайнов с механическим породоразрушающим инструментом.

Организация проходческих работ при взрывной отбойке породы осуществляется по циклограмме работ. В циклограмме учитывается время на все производственные процессы: бурение, заряжание, взрывание, проветривание, уборку забоя, возведение крепи и т.п. Работы ведут комплексные бригады, все члены которых имеют по несколько рабочих профессий и могут выполнять различные операции, это позволяет сократить численность трудящихся за счет  совмещения процессов во времени. Бригада состоит из звеньев, работающих в различные смены в течение суток. За смену выполняют обычно по два-три проходческих цикла. Каждый цикл состоит из ряда последовательно выполняемых операций.

При проведении выработок несколькими забоями и использовании маневренного самоходного оборудования в бригаде может быть целесообразной специализация отдельных ее членов по видам работ (бурение шпуров, уборка породы, крепление и т. д.).
Основные производственные процессы при проведении горизонтальных выработок буровзрывным способом – бурение, заряжание и взрывание шпуров (отбойка породы), уборка отбитой породы, крепление выработки. Кроме того, в забое выполняют и такие вспомогательные работы.

Отбойка породы. При буровзрывной отбойке наиболее важной операцией является точная разметка шпуров в забое. На некоторых рудниках для этого применяют специальные шаблоны. Так же, как при проходке стволов, в центре располагают врубовые шпуры, которые взрывают в первую очередь, и создают в массиве полость, облегчающую разрушение породы на остальной площади забоя. Врубовые шпуры при проведении горизонтальных выработок бурят под углом к оси выработки (прямые призматические врубы), чтобы облегчить отбойку породы от забоя (рис. 8.23.).

Некоторые врубовые шпуры не заряжают на часть длины или полностью, чтобы создать пространство для сдвижения в их сторону разрушаемой другими шпурами породы. Вспомогательные шпуры при проведении горизонтальных выработок бурят параллельно к оси выработки, чтобы уменьшить отброс породы от забоя. Оконтуривающие шпуры по периметру выработки наклоняют в сторону от ее оси к массиву, чтобы поперечное сечение выработки не сужалось при проведении, за счет стакана, остающегося при взрывании шпура. Чем чаще расположены шпуры по периметру выработки, тем глаже ее контур (гладкое контурное взрывание) и тем устойчивее выработка к воздействию горного давления.

Для бурения шпуров применяют ручные перфораторы с массой до 25 кг типа ПР-20 и ПР-25 на пневмоподдерживающих (пневмоподдержка) колонках, самоходные бурильные установки. Для проведения выработок под рельсовый транспорт используют самоходные бурильные установки, как правило, на рельсовом ходу СБКНС-2, БУР-2 и другие. Горизонтальные выработки, в которых не предусмотрен рельсовый транспорт, проводят с использованием установок на гусеничном (СБУ-2М) или пневмошинном (СБКН-2П) ходу, глубина шпуров до 4 м. Широкое применение находят буровые установки на колёсном (шинном) ходу «Роккет Бумер», компании «Атлас Копко» (рис. 8.24.).

Каждая такая бурильная установка обуривает с одного места забой площадью от 7 до 25 м2 и часто используются при проходке выработок большого сечения (рис .8.29.)
Заряжание шпуров, как правило, механизированное с применением сыпучих гранулированных взрывчатых веществ (ВВ); реже шпуры заряжают вручную патронированными ВВ. Шпуры взрывают постепенно с миллисекундным замедлением от центра забоя (врубовые шпуры) к его границам. Забой проветривают после взрыва в течение 10 – 15 мин. Существует несколько способов проветривания: нагнетательный, всасывающий или комбинированный. (Рис. 8.25.)

Чаще применяют нагнетательный способ проветривания. Вентилятор местного проветривания устанавливают на свежей вентиляционной струе, на расстоянии не менее 10 м от исходящей струи и по трубопроводу подают в забой воздух. Воздух, загрязненный продуктами взрыва и выделяющимися газами, движется в обратном направлении по всему сечению выработки.
Подача вентилятора не должна превышать 70 % количества воздуха, поступающего к нему за счет общерудничной депрессии.
При всасывающем способе проветривания в вентиляционный трубопровод попадают лишь газы, отброшенные при взрыве от забоя и находящиеся в непосредственной близости (1 – 1,5 м) от входного отверстия трубы. Преимущество способа заключается в том, что выработка на всем протяжении (за исключением участка длиной 25 – 30 м у забоя) остается свободной от продуктов взрыва.
Комбинированный способ применяют для ускорения проветривания. С этой целью на некотором расстоянии от забоя устанавливают перемычку с дверью, которая во время проветривания должна быть закрыта. Через перемычку прокладывают нагнетательный и всасывающий трубопроводы.

После проветривания забой приводят в безопасное состояние. При этом проверяют, все ли заряды взорваны, нет ли отказов, не грозит ли обрушение кровли и стенок выработки, не повреждена ли крепь.
Уборка отбитой породы. Это один из основных процессов проходческого цикла, требующий до 40 – 50 % всех трудозатрат. Уборку породы начинают после окончания проветривания забоя и приведения его в безопасное состояние, для чего осуществляют осмотр кровли и удаление с неё заколов (рис. 8.26.).  Отбитую породу с помощью погрузочных машин грузят непосредственно или через конвейеры-перегружатели в вагоны электровозного транспорта, или в самоходные вагоны на шинном ходу.

Для погрузки породы в рельсовый транспорт применяют ковшовые погрузочные машины с задней разгрузкой. При прямой разгрузке в вагон необходимо каждый раз обменивать загруженный вагон на порожний на специальных разминовках, расположенных недалеко от забоя. При использовании конвейера-перегружателя можно загружать партию вагонов, что существенно сокращает затраты времени на обмен вагонов.
Кроме ковшовых погрузчиков широко используют также погрузочные машины непрерывного действия с нагребающими лапами (рис. 8.28.).

При проведении выработок без рельсового пути все шире применяют комплексы из погрузочных машин на гусеничном или пневмоколесном ходу и автосамосвалов либо самоходных вагонов, а также ковшовые погрузо-доставочные машины (рис. 8.27.).
Крепление выработок составляет в некоторых случаях до 30 % трудозатрат на их проведение. Оно почти не влияет на скорость проведения выработок, так как осуществляется параллельно с бурением шпуров и уборкой породы с отставанием от забоя, за исключением проведения выработок в неустойчивых породах, когда крепление необходимо выполнить до начала уборки отбитой породы. Бетонную крепь возводят с помощью передвижной или сборной металлической или деревянной опалубки, подавая бетон за нее по трубам. Широко используют крепь с набрызгом на стенки выработок бетона слоем 5 – 20 см посредством установок типа БМ, работающих на сжатом воздухе. Кроме того, в трещиноватых породах используют анкерную крепь, иногда в сочетании с набрызгбетоном (см. разд. 8.1).

Настилку путей или дорожного покрытия осуществляют вслед за подвиганием забоя, этот процесс, как правило, совмещают с бурением шпуров после уборки породы. Сначала укладывают временный путь, а после проведения выработки или параллельно с отставанием от забоя заменяют временные пути на постоянные.

Проведение горизонтальных выработок комбайнами и проходческими комплексами это более экономичный и более скоростной способ, чем буро – взрывной.Проходческие комбайны представляют собой комбинированные машины, предназначенные для одновременного выполнения отбойки породы и погрузки ее в транспортные средства (на конвейер или в вагонетки). В мировой практике применяются комбайны со стреловидным исполнительным органом (избирательного действия) и комбайны бурового типа (со сплошной выемкой). Комбайны имеют механизм перемещения (обычно гусеничный, реже шагающий), погрузочный орган (нагребающие спаренные лапы или одноцепной скребковый конвейер с консольными скребками на подъемно-поворотном стволе, качающийся погрузочный диск-плуг), скребковый конвейер, перегружатель, электрическое (пневматическое) и гидравлическое оборудование, средства пылеподавления (орошение и пылеотсос) и другое вспомогательное оборудование.

Преимущества комбайнов со стреловидными исполнительными органами: возможность изменения в широком диапазоне размеров и форм сечения проводимой выработки, раздельная выемка полезного ископаемого и породы с коэффициентом крепости f до 6 при углах наклона выработки до 25°, удобный доступ к забою и, следовательно, возможность работы в выработках с неустойчивой кровлей, дистанционное управление комбайном с выносного пульта или по радио, возможность автоматизации и программного управления.

Комбайны с торцевым размещением рабочего органа и валовой выемкой одновременно по всему сечению забоя находят большое распространение при разработке калийных солей (рис. 8.30.). Рабочие органы таких комбайнов бывают роторными, планетарно-дисковыми, барово-цепными, барабанно-лопастными и др.

Для повышения производительности труда при проведении горных выработок необходима комплексная механизация и автоматизация всех процессов проходческого цикла. С этой целью создаются проходческие комплексы оборудования, механизирующие все основные процессы проведения выработки.

Различают комплексы оборудования для проведения выработок комбайновым, буровзрывным и щитовым способом. Комбайновый комплекс оборудования (рис. 8.30.) состоит из комбайна 1, призабойного прицепного перегружателя 2, обеспечивающего транспортирование отбитой горной массы на скребковый или ленточный конвейер 3. Под призабойным перегружателем размещается штрековый конвейер 3 или состав вагонеток 4, вследствие чего обеспечивается возможность в течение смены проводить выработку без наращивания конвейера или рельсовых путей. В комплекс оборудования включаются также крепеукладчики, оборудование для возведения анкерной крепи, вентиляции и пылеподавления.

ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ НАКЛОННЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

К таким выработкам относят наклонные стволы, уклоны и спиральные  съезды для самоходного оборудования. Их  проведение при угле наклона менее 45° имеет много общего с проведением горизонтальных выработок, однако есть и свои особенности, главным образом проявляющиеся при уборке породы. Выработки с наклоном более 45° проходят как вертикальные стволы или восстающие. При углах наклона менее 8 – 12° проведение наклонных выработок аналогично проведению горизонтальных.
Проходку осуществляют сверху вниз, снизу вверх или комбинированным способом одним или несколькими забоями. При проходке сверху вниз удобнее выдавать отбитую породу и перемещать машины, однако в забое скапливаются вода и буровой шлам, что затрудняет ведение работ. При восходящей проходке забой остается сухим, однако сложнее транспортировать породу из забоя и, кроме того, необходимо наличие выработок на нижележащем горизонте. Комбинированную проходку используют для ускорения скорости проведения выработок.

Шпуры бурят главным образом ручными перфораторами на пневмоподдержках, так как применение самоходных бурильных установок в наклонных забоях затруднено. При проходке сверху вниз бурение и заряжание нижних шпуров связано с трудностями, так как они заливаются водой, скапливающейся в забое, и забиваются илом. Поэтому нередко в таких случаях проходку осуществляют уступом, и в нижнем уступе породу отбивают шпурами, пробуренными перпендикулярно к почве выработки.

Погрузку отбитой породы при углах наклона более 8 – 12° выполняют с использованием погрузочных машин, специально приспособленных для работы в наклонных выработках, главным образом скреперными погрузчиками. При этом погрузочные машины обычно перемещаются с помощью канатных лебедок.

Породу выдают из забоя скипами (при углах более 30 , при этим скипы, в отличие от применяемых в вертикальных стволах, колесные и движутся по рельсам), клетями, конвейерами (при углах менее 18°) или автотранспортом (при углах менее 8 – 12°).
При проходке наклонных стволов под углом менее 45° с поверхности устье ствола  на глубину 6 – 14 м по вертикали сооружают открытым способом в траншее, засыпая ее после возведения крепи устья.

© Кузьмин Е.В., Хайрутдинов М.М., Зенько Д.К.
"Основы горного дела"

 

 

Запрещается любое копирование и распространение информации без письменного согласия авторов учебника "Основы горного дела" 

ЭКСКЛЮЗИВНЫМ ПРАВО НА ПУБЛИКАЦИЮ ОБЛАДАЕТ "ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ ПОРТАЛ РОССИИ"