Проведение горных выработок

Проведение горных выработок

Проходка горных выработок, искусственное образование в земной коре полостей путём выемки горных пород для вскрытия месторождения полезного ископаемого, транспортировки, вентиляции и т.д. Этим целям служат шахтные стволы, штольни, квершлаги, горизонтальные и наклонные выработки (штреки, бремсберги, уклоны) и др.

Для П. г. в. в зависимости от их назначения, горно-геологических и гидрологических условий существует несколько способов. Способы П. г. в. зависят также от уровня и степени механизации горнопроходческих работ.

Шахтные стволы в породах, где притоки подземных вод до 5 м³ /ч , сооружают обычным способом; при притоках свыше 5м³ /ч — специальными способами, применение которых определяется не только по фактору притока подземных вод, но и по устойчивости пород. Например, при проведении горизонтальных и наклонных выработок в неустойчивых породах (пески, супеси и т.п.) применяют специальные способы при притоках вод менее 5 м³ /ч ,а в устойчивых скальных породах притоки воды даже до 50м³ /ч могут не вызывать необходимости применения специального способа. В отличие от обычных, специальные способы характеризуются производством работ по предварительному закреплению массива горных пород, в котором сооружается горная выработка, что позволяет повысить его устойчивость и снизить водопритоки. К специальным относятся следующие основные способы: кессонный, инъектирование; замораживание пород; понижение уровня подземных вод с помощью скважин и водоотливных средств; закрепление пород по контуру горной выработки опускной или забивной крепью, предохраняющей забой от вывалов породы, снижающей приток воды в горную выработку и существенно улучшающей условия по выемке породы в забое и возведению постоянной крепи. Ведутся экспериментальные работы по сплавлению слабых водоносных пород электрическим током. При сооружении вертикальных стволов и наклонных выработок в плывунах применяется, как правило, замораживание пород по контуру горной выработки, а при проведении горизонтальных выработок — сплошное замораживание массива с поверхности либо проходка под сжатым воздухом (кессонный способ).

В водоносных породах возможно предварительное осушение и снижение водопритока путём откачки воды погружными или артезианскими насосами из скважин, пробуренных на водоносный горизонт с поверхности, а также через забойные фильтры, установленные в сооружаемой выработке.

Вертикальные горные выработки (шахтные стволы) сооружаются, как правило, с присутствием людей в забое; в промышленных масштабах ведутся (1975) экспериментальные работы по бурению шахтных стволов. При сооружении шахтных стволов применяют полокпроходческий, расположенный в 10—20 м от забоя, и временный подъём с сосудами в виде саморазгружающихся на поверхности бадей, который обеспечивает транспортную связь забоя с поверхностью (рис. 1 ). Крепкие и средней крепости горные породы разрушают буровзрывным способом, породы мягкие — механическим (с помощью отбойных молотков и пневмолопат).

В СССР большинство процессов по сооружению шахтных стволов механизировано. Шпуры глубиной до 5 м бурят с помощью дистанционно управляемых многошпиндельных бурильных установок, которые перемещаются по забою тельфером погрузочной машины. Для погрузки породы применяют погрузочные машины с механизированным вождением грейфера. Постоянная крепь большинства стволов — монолитный бетон, который подают с поверхности по трубам за передвигающуюся вслед за забоем металлическую опалубку. На базе породопогрузочных машин создано несколько типов проходческих комплексов, которые позволили максимально совместить основные процессы проходческого цикла и достичь рекордных показателей по скорости проходки и производительности труда. В 1969 на проходке ствола диаметром 6,2 м шахты 17—17-бис в Донецком угольном бассейне был установлен мировой рекорд скорости проходки — 401,3 м/мес.

Для сооружения стволов в слабых и средней крепости породах успешно применяют проходческие комбайны, которые позволяют механизировать процессы разрушения и выдачи породы из забоя ствола с одновременным возведением постоянной монолитной бетонной крепи. При сооружении стволов комбайнами в Карагандинском угольном бассейне достигнуты высокие показатели производительности труда (13,7 м ³ готового ствола на выход проходчика) и скорости проходки (133 м/мес ).

Горизонтальные и наклонные горные выработки проводят с применением буровзрывных работ или с использованием проходческих комбайнов. Выбор технологии и оборудования для проведения выработок зависит как от размеров их поперечных сечений, устанавливаемых в зависимости от назначения выработки, так и от крепости и устойчивости пород.

При проведении выработок буровзрывным способом для погрузки отбитой взрывом породы используют погрузочные машины или скреперные установки (рис. 2 ).

Для проходки горизонтальных и наклонных (до 35°) выработок в некрепких породах применяют проходческие комбайны, которые разрушают породу и грузят её в вагонетки или на конвейер (рис. 3 ). Комбайновый способ проведения выработок является более безопасным и эффективным, чем буровзрывной; при этом почти не нарушается целостность окружающих выработку пород. Вслед за подви