Способы и схемы углубки вертикальных стволов

Лекция 4

Углубка стволов шахт

Способы и схемы углубки вертикальных стволов

Углубка - представляет собой увеличение глубиные существующего вер­тикального ствола для вскрытия нового горизонта шахты или рудника. Горнопроходческие работы в углубляемой части, как правило, совмещаются с выполнением в верхней части ствола эксплуатационных функций (подъемных, вентиляционных, во­доотливных, закладочных и др.). Это обстоятельство значи­тельно усложняет решение технических, организационных во­просов, а также обеспечение безопасных условий при выполне­нии углубочных работ.

К числу особенностей углубочных работ следует отнести со­оружение (монтаж) и последующую ликвидацию (демонтаж) предохранительных устройств, обеспечивающих защиту людей в забое углубляемого ствола от возможного падения различных предметов. Кроме того, ограниченная величина шага углубки, которая находится в пределах 80—250 м, не позволяет повсе­местно применять комплексы высокопроизводительного горно­проходческого оборудования, успешно используемого при про­ходке стволов.

Различие горно-геологических условий залегания месторож­дений полезных ископаемых, схем вскрытия шахт и рудников порождает разнообразие способов углубки. При этом необхо­димо учитывать число горизонтов, с которых осуществляют углубку, их расположение относительно углубляемой части ствола, число участков, на которые делится ствол в пределах шага углубки, и место расположения горизонтов, куда выдают породу.

Наиболее важным классификационным признаком, по кото­рому делят способы углубки, является направление движения забоя углубляемого ствола. Различают три способа углубки: сверху вниз; комбинированный (снизу вверх и одновременно сверху вниз); снизу вверх. Каждый способ углубки имеет раз­личные схемы углубки, которые отличаются местами разгрузки породы из бадьи и организацией транспортирования породы.

Рис. 1. Способы и схемы углубки вертикальных стволов

Наибольшее распространение получил способ углубки сверху вниз. Этот способ применяют в породах с различным коэффициентом крепости, разными диаметрами стволов (от 5 до 8 м) и любой глубиной. На втором месте по частоте применения находится комбинированный способ углубки. Способ углубки снизу вверх имеет меньшее распространение.

В зависимости от места разгрузки породы из бадей для способа углубки сверху вниз различают три схемы углубки:

I — породу из бадей разгружают на поверхности;

II — породу разгружают на рабочем или вентиляционном горизонтах;

III — породу разгружают из бадей на углубочном горизонте.

При комбинированном способе углубки стволов, а также при углубке стволов снизу вверх (схемы IV и V) породу из забоев опускают вниз на новый подготавливаемый горизонт.

Рис. 2. Углубка стволов сверху вниз:

1 — подъемная машина; 2 —копер; 3 —разгрузочный станок; 4 — отшивка бадьевого отде­ления; 5 —предохранительное устройство; в — подъемная лебедка; 7—бадья; 3 — скип: 9 — вагонетка; 10 —подготавливаемый горизонт.

Углубка стволов способом сверху вниз (рис. 2, а) с разгрузкой породы на поверхности (схема I) является весьма эффективной. Для подъема бадьи, как правило, используют одну из эксплуатационных подъемных машин или предусматривают монтаж до­полнительной подъемной машины.

В первую очередь решается вопрос о размещении бадьи в сечении ствола. Лучше всего, когда в стволе имеется бадьевое отделение, заранее предусмотренное проектом, или же бадьевое отделение оборудуется вместо лест­ничного отделения (после демонтажа полков, лестниц и час­тично расстрелов). В ряде случаев бадьевое отделение размещают на месте эксплуатацион­ных сосудов.

Иногда для углубочных работ представляется возможным использовать все сечение ствола, т. е. когда весь ствол временно высвобождается от эксплуатационных функций.

Достоинства углубки по схеме I — независимость углубоч­ных работ от эксплуатационных, незначительный объем под­готовительных работ.

При углубке стволов сверху вниз (рис. 2, б) с разгрузкой породы на горизонте (схема II) верхняя часть ствола продолжает выполнять эксплуатационные функции, а в нижней ведутся углубочные работы. Породу из забоя углубляемого ствола поднимают до отметки рабочего горизонта и из бадей разгружают в вагонетки. Размещение подъемной машины и ти­хоходных проходческих лебедок предусматривается на рабочем горизонте в специальной камере или в сопряжении ствола с околоствольным двором. Иногда подъемное оборудование раз­мещают на вентиляционном горизонте. При этом схема углубоч­ных работ остается прежней.

К числу достоинств схемы II следует отнести небольшие объемы горных работ (400—500 м³), необходимых для углубки ствола. Недостатки схемы — связь углубочных и эксплуатацион­ных работ, стесненность при выполнении операций по спуску материалов и оборудования для углубки.

Углубка стволов сверху вниз (рис. 2, в) с раз­грузкой породы на углубочном горизонте (схе­ма III). Для снижения влияния эксплуатационных работ на процессы, связанные с углубкой вертикального ствола, преду­сматривается сооружение специального углубочного горизонта, находящегося на 30—40 м ниже рабочего горизонта. Вскрытие углубочного горизонта осуществляют с рабочего путем про­ходки слепого ствола (закладываемого в 15—20 м от углубляе­мого) или наклонного ствола с последующим проведением под­ходной горизонтальной выработки. В тех случаях, когда клете­вой ствол пройден на последующие горизонты, из него возможна проходка подходной выработки к углубляемому стволу.

Для ведения углубочных работ на углубочном горизонте про­водят камеры для размещения подъемной машины, проходче­ских лебедок. Для подъемного каната сооружают наклонный ходок в копровую часть ствола. В копровой части ствола (15— 20 м) монтируют подшкивные площадки и площадки для уста­новки лебедок. На уровне углубочного горизонта устанавли­вают нулевую раму и разгрузочный станок, обеспечивающий перегрузку породы из бадей в вагонетки.

Основное достоинство схемы III — независимость ведения углубочных работ от эксплуатационных работ действующей шахты.

При комбинированном спо­собе углубки (схема IV) предварительно должны быть пройдены горные выработки на нижележащем под­готавливаемом горизонте. С этого горизонта по центру углубляе­мого ствола проходят восстаю­щую выработку, которая затем служит для спуска взорванной породы при расширении ствола сверху вниз.

Спуск и подъем людей, обору­дования и материалов при рас­ширении ствола производят с ра­бочего горизонта.

К числу достоинств комбини­рованного способа углубки отно­сятся: исключение трудоемких процессов погрузки и подъема по­роды из забоя ствола, так как порода по восстающему спуска­ется вниз. Одновременно обеспе­чиваются хорошие условия вен­тиляции, упрощение водоотлива и повышение безопасности ра­бот.

Рис. 3. Углубка стволов комби­нированным способом (схема IV): 1 — подъемная машина; 2 — бадьевое отде­ление: 3 — отшивка бадьевого отделения; 4 — предохранительное устройство; 5—бадья; 6 — подвесной полок; 7 — опалубка; 8 — вос­стающая выработка в сечении ствола; 9— выработки подготавливаемого горизонта; 10 — погрузочная машина; 11 — вагонетка; 12 —слепой ствол на рабочий горизонт

Рис. 4. Углубка стволов снизу вверх (схема V) с использованием под­весной клетки (а), бурового полка (б), скважинкой отбойки породы (в), шпуровой отбойки породы (г)

1 — подъемная машина (лебедка); 2 —подвесная клеть (полок); 3 —платформа для транспор­тирования клети на период взрывания; 4 — механический буровой полок; 5 —скважины; 6 — шпуры; 7 —отделение для подъема людей и материалов; 8— породное отделение.

При у глубке стволов снизу вверх (схема V), необходимо иметь систему выработок на новом ни­жележащем горизонте, с которого планируется вести все углубочные работы. Если окружающие породы крепкие и отличают­ся хорошей устойчивостью, то ствол снизу вверх проходят без временной крепи. В породах недостаточно крепких и устойчи­вых углубку выполняют с обязательным возведением времен­ной или постоянной крепей с временным магазинированием по­роды. Отделение породы от массива осуществляют шпуровым или скважинным методами. Достоинства схемы углубки V — независимость углубочных работ от эксплуатационных, резкое снижение трудоемкости по удалению породы из забоя, более простое оснащение ствола.