Технология проведения горных выработок

Размеры поперечного сечения выработки определяют главным образом с учетом необходимости обеспечения очистных забоев достаточным количеством свежего воздуха в зависимости от нагрузок на лаву, создания условий безремонтного поддержания выработок в зоне влияния очистных забоев, габаритами средств подземного транспорта с соблюдением необходимых зазоров в соответствии с требованиями правил безопасности. На шахтах угольной промышленности все более проявляется тенденция к увеличению размеров сечений выработок, что вызвано ростом глубины разработок угольных пластов и газоносности, а также повышением нагрузки на выемочный участок и необходимостью подачи по этим причинам большого количества воздуха по выработкам.

Увеличение сечения выработок (за счет роста высоты) является также одним из путей их безремонтного поддержания, а также способствует решению задачи по размещению в выработках приводных головок лавных конвейеров для частичного выхода на них комбайна или струга, что необходимо для устранения трудоемких технологических операций по выемке ниш на концевых участках лавы.

В связи с этим в определенных условиях ширина выработки должна быть увеличена до 6 м, а наиболее рациональной формой ее может быть прямоугольная.

До сравнительно недавнего времени преобладающим видом крепи являлась деревянная, при применении которой выработки имели, как правило, форму прямоугольника или трапеции. Существенные недостатки деревянной крепи -- малые устойчивость и долговечность. Более эффективными видами крепи являются металлическая, из сборного железобетона и анкерная,

В табл. 13.1 приведены рекомендуемые конструкции постоянной крепи с учетом назначения, размеров и срока службы выработки и устойчивости боковых пород.

Как указывалось выше, размеры и формы сечения выработок, а также виды применяемой крепи существенно влияют на технологию производства проходческих работ и выбор оборудования.

Более сложна, в том числе и по применяемому оборудованию, технология работ по проведению выработок арочной и особенно круглой формы с возведением монолитной бетонной крепи. При этом в приза-бойной части выработки предварительно устанавливают временную крепь, а также возводят опалубку, за которую подают бетон.

В выработках больших сечений свободно размещается необходимое для производства проходческих работ высокопроизводительное оборудование и обеспечивается его маневрирование, возможно большее совмещение во времени в призабойной части различных операций проходческого цикла, лучшее использование постоянных транспортных средств. Так, если в проводимой выработке большого сечения (двухпутной) в качестве постоянного принят конвейерный транспорт для угля и рельсовый -- для выдачи.породы, подачи материалов, оборудования и доставки людей, то в период проведения выработка может быть оснащена этими же видами транспорта.

Увязка процессов проходческого цикла в выработках малого сечения (однопутных) более сложная, так как из-за стесненного пространства ухудшаются условия размещения оборудования, транспортных средств, а отдельные операции проходческого цикла обычно выполняют последовательно.

Из-за многообразия горно-геологических и производственно-технических факторов, влияющих на выбор формы и размеров поперечных сечений выработки, диапазон последних весьма велик.

Из рассмотренных горно-геологических и производственно-технических факторов наиболее существенное влияние на выбор технологических схем и оборудования для проведения выработок оказывают: крепость горных пород, сечение, длина и угол наклона выработки.

В горно-геологических и производственно-технических условиях перспективных шахт могут быть использованы различные технологические схемы и оборудование для проведения выработок, среди которых с учетом специфики производства работ можно выделить три группы:

* технологические схемы проведения выработок комбайнами;

* технологические схемы проведения выработок буровзрывным способом;

* технологические схемы проведения выработок в условиях шахт, опасных по внезапным выбросам угля, газа и пород.

Объемы применения технологических схем каждой группы определяются горно-геологическими и производственно-техническими условиями шахт, разрабатывающих в настоящее время угольные месторождения, и уровнем развития техники.

Преобладающее значение угольных и углепородных забоев с углями и породами небольшой крепости предопределяет возможность широкого использования проходческих комбайнов для технического перевооружения проходческих работ в угольных шахтах.

Современные конструкции проходческих комбайнов позволяют эффективно использовать их при проведении работ: по углю и смешанным забоям практически всех сечений, с присечкой пород с коэффициентом крепости/до 6, при коэффициенте присечки до 0,75°; по чисто породным забоям, с коэффициентом крепости пород/= 4, при угле наклона выработок до 25°, а также при проведении выработок указанных параметров на сверхкатегорных шахтах и шахтах, опасных по внезапным выбросам угля, газа и пород.

Рекомендуемые области комбайнового и буровзрывного способов проведения выработок по горно-геологическим факторам непостоянны и корректируются на практике. Так, комбайновый способ проведения выработок может быть более широко внедрен при усовершенствовании конструкции исполнительных органов комбайнов и их разрушающего инструмента, повышении мощности, улучшении схем разрушения забоя.

В то же время возможная область применения комбайнового способа по горно-геологическим условиям в известной мере снижается с учетом производственно-технических факторов, в частности из-за экономической нецелесообразности применения комбайнов в выработках малой протяженности и очень больших сечений, при отсутствии необходимости в больших скоростях проведения.

Под буровзрывным способом понимают способу при котором ведутся буровзрывные работы - совокупность работ по бурению шпуров в забое с последующим взрыванием в них зарядов ВВ с целью отбойки (добывания) пород (руды) от массива. Бурение шпуров производят бурильными машинами или самоходными бурильными установками. В результате взрыва зарядов ВВ в шпурах заданной глубины забой в породах перемещается на заданную глубину, которая называется подвиганием забоя за взрыв, или длиной у ходки. Различают подвигание забоя сменное, суточное и месячное. При буровзрывном способе проведения выработок выделяют основные и вспомогательные операции (виды работ), которые определяют содержание того или иного рабочего процесса. Процесс бурения шпуров в забое можно расчленить на несколько» операций: подготовительно-заключительные, основные и вспомогательные. К подготовительно-заключительным операциям относится подготовка рабочего места и оборудования к работе в начале процесса и по его завершению перед взрывными работами. Основные операции непосредственно связаны с бурением шпуров бурильными машинами, а вспомогательные сопутствуют им и заключаются в разметке шпуров, замене бурового инструмента и др. Технологический комплекс сооружения горной выработки можно рассматривать как совокупность отдельных 'процессов и операций, которые выполняются в определенной последовательности (очередности). Рассматривая сооружение выработки при: буровзрывном способе, можно выделить следующие основные процессы: бурение шпуров, заряжание шпуров ВВ и взрывание зарядов, проветривание выработки после взрыва, уборка породы и возведение постоянной крепи. К вспомогательным процессам относят настилку временных и постоянных рельсовых путей, проведение водоотливной канавки, навеску вентиляционных труб, прокладку коммуникаций (труб сжатого воздуха и воды, электрических кабелей, сигнализации) и наладку освещения. Все проходческие процессы имеют определенную очередность. Основные процессы следует выполнять в приведенной выше последовательности, а вспомогательные - параллельно с основными с тем, чтобы сократить общую продолжительность всего* проходческого процесса и закончить его в тот промежуток времени, который отведен графиком организации работ (циклограммой). Все горнопроходческие работы носят цикличный характер. Под проходческим циклом понимают совокупность проходческих процессов и операций, повторяющихся в течение одинакового промежутка времени, за который забой подвигается на одинаковую величину (обычно на длину уходки). Продолжительность цикла при скоростных проходках составляет 2-3 ч, при обычных - около 6-7 ч. Буровзрывные работы занимают в проходческом цикле от 20 до 60% времени. При правильном ведении буровзрывных работ забой подвигается на заданную величину, формируется необходимый контур выработки (близкий к проектному сечению) и развал породы после взрыва, обеспечивающий производительную работу погрузочного оборудования. Эти требования могут быть выполнены путем правильного выбора типа ВВ, величины и конструкции заряда, соблюдения очередности взрывания зарядов и их расположения в забое. На каждую выработку разрабатывается и оформляется паспорт буровзрывных работ, который после апробирования в производственных условиях утверждается главным инженером геологоразведочной экспедиции или партии. С паспортом должны быть ознакомлены горные мастера, бригадиры, взрывники и проходчики.

ТПГВ 4.Технология проведения выработок буровзрывным способом

Паспорт буровзрывных работ, назначение, содержание.

Взрывные работы разрешается выполнять только в соответствии с утвержденным паспортом взрывных работ. Паспорт составляет начальник участка, подписывают начальник участка БВР, вентиляции и техники безопасности, утверждает главный инженер или директор шахты. Паспорт БВР - технический документ, являющийся технологической схемой производства бурения и заряжания шпуров, а также инициирования зарядов. Разрабатывается в соответствии с требованиями ПБ и ЕПБ при ВР. При составлении паспорта необходимо знать опасность шахты и выработки по газу и пыли, характеристики забоя - площадь забоя, мощность пласта, угол падения пласта, коэффициент крепости пород, время на заряжание, взрывание, проветривание и осмотр забоя. В паспорте указывают количество шпуров, подвигание забоя за цикл и объем взорванной горной массы, тип взрывчатых веществ и тип ЭД, длину шпура и очередность взрывания, схему расположения шпуров в забое, конструкцию заряда в шпуре, схемы водозавесы, схему проветривания, расположения постов охраны, предупреждающих знаков и места укрытия людей и мастера - взрывника. Далее указывают мероприятия по безопасности. При изменении горно-геологических или технических условий паспорт должен быть пересмотрен и переутвержден в течение суток. Рабочие и ИТР, занятые при производстве БВР должны ознакомиться с паспортом по роспись, взрывание при помощи электродетонаторов (ЭД).

проходческий выработка бремсберг

9. Способы бурения шпуров. Оборудование и инструменты

Различают следующие виды бурения шпуров: вращательное, ударно - поворотное, ударно - вращательное и вращательно - ударное. Сущность вращательного способа состоит в том, что резец под действием усилия внедряется в породу и скалывает её. При увеличении крепости пород, увеличивается усилие, прилагаемое к резцу. Поэтому область применения вращательного бурения ограничивается крепостью пород f = 6-8. Достоинства: непрерывность процесса, высокая производительность; разрушение породы крупным срезом, что уменьшает пылеобразование; относительно небольшая вибрация. Недостатки: ограниченная область применения по крепости. Бурильные машины вращательного бурения: ручные электросверла, в том числе и принудительной подачей - СЭР19М, ЭР14Д2М, ЭР18Д2М, ЭРП18Д2М; электрогидравлические буры ЭБГП1; бурильные установки типа БУЭ, БКГ.

Ударно - вращательное - можно рассматривать как ударное с непрерывным вращением инструмента. В основном применяется в буровых агрегатах рудной промышленности при бурении скважин в крепких абразивных породах. Вращательно - ударное представляет собой сочетание двух способов, при которых на бур действует большое осевое усилие, большой крутящий момент и ударная нагрузка. Применяется в длинноходовых бурильных машинах. Бурильные установки типа БУР, БУКС, БУ, СБУ2М. Ударно - поворотное бурение: клиновидный инструмент внедряется в породу под действием кратковременной нагрузки (удара), направленной по оси инструмента. После каждого удара инструмент отскакивает от забоя и поворачивается на некоторый угол - 10-200 . Разрушенную породу удаляют из шпура промывкой или продувкой. Достоинства: возможность бурить породы любой крепости. Недостатки: меньшая производительность, чем при вращательном способе, значительное пылеобразование, вибрация, шум. Переносные и колонковые перфораторы,

Буровой инструмент

а - бур, состоит из штанги 2, резца 1. Штанга имеет хвостовик 3, которым она вставляется в патрон бурильной машины.

Штаги для вращательного бурения с ромбической (а), прямоугольной (б) и круглой (в) формой поперечного сечения.

Резцы: а - угольный, б - породный. 1-корпус, 2- хвостовик, 3- перья.

Передняя грань резца 4 обращена в сторону вращения, она армируется пластинкой твердого сплава 5. Задняя грань обращена в сторону забоя шпура. Пересечение передней и задней граней образует главную режущую кромку.

10. Меры безопасности при бурении шпуров

Бурильные машины, установочные приспособления, буровой инструмент выбирается в зависимости от свойств пород, размеров поперечного сечения выработки, газоносности, абразивности, диаметра патрона ВВ и пр.

Необходимо:

1. перед началом бурения произвести оборку забоя с последующей разметкой шпуров в соответствии с паспортом БВР;

2. при забуривании поддерживать штангу спец. приспособлением;

3. не допускать присутствия людей в зоне работы манипулятора;

4. применять рациональные способы бурения с учетом свойств горных пород и способов бурения;

5. не допускать отклонения оси бурмашины от оси шпура и трение штанги о его стенки;

6. следить за надежным креплением установочных приспособлений и бурильных машин на ней;

7. во время бурения проходчик должен следить за тем, чтобы кабель, шланг или одежда не попали на вращающуюся штангу;

8. запрещается бурение перфоратами, колонковыми электросверлами без промывки шпуров водой;

9. запрещается при бурении использовать тупые резцы, работать в незастегнутой одежде, нажимать на ручное сверло стойками, затяжками и другими предметами;

10. запрещается переносить эл. сверло и аппаратуру, находящуюся под напряжением или переносить, удерживая их за кабель.

Подготовка выработки к взрывным работам. Взрывные работы запрещаются: Сигналы при взрывных работах. Конструкция шпурового заряда. Назначение и величина внутренней забойки при ВР. Правильное расположение патрона-боевика в заряде! Заряд. Минимальная глубина шпура и величина забойки Ликвидация отказавшего заряда. Взрывные работы во встречных забоях и при сбойке выработок. (См. ТОР 4.Технология работ с буровзрывной выемкой угля).

Производство взрывных работ при проведении выработок встречными забоями и при сбойке выработок с момента сближения забоев на расстояние 15 м должно вестись в присутствии лица технадзора (горного мастера) при соблюдении требований параграфа 90 «Единых правил безопасности при взрывных работах» (ЕПБ при ВР): взрывание шпуровых зарядов в каждом забое должно вестись разновременно с обязательным определением величины целика между встречными забоями маркшейдерской службой предприятия. При этом на каждое взрывание мастеру-взрывнику должно быть выдано письменное разрешение главного инженера шахты или лица, назна¬ченного приказом руководителя предприятия. Перед началом заряжения шпуров все люди из забоя, где производится взрывание, должны быть выведены в безопасное место, указанное в паспорте БВР. У входа в забой должен быть выставлен пост охраны; взрывание может быть произведено лишь после того, как будет получено сообщение о выводе людей из противоположного забоя и выставлении поста охраны. Посты могут быть сняты только лицом технадзора (горным мастером) с ведома мастера-взрывника или последним; с момента, когда величина целика между встречными забоями составляет 7 м, работы должны вестись только в одном забое, а у входа в другой после проверки отсутствия людей должен выставляться пост охраны, при этом обязательно должны буриться разведочные шпуры глубиной на 1 м больше, чем глубина заряжаемых шпуров; производство взрывных работ в сбойках должно вестись с соблюдением всех вышеперечисленных требований, а в шахтах, опасных по газу или разрабатывающих пласты, опасные по пыли, в выработках, на которые ведется сбойка, при величине целика между ними 5 м необходимо проводить замер газа и принять меры по их проветриванию и пылевзрывозашите. В паспортах БВР на сбойку выработок или на погашение целиков между выработками необходимо особое внимание обращать на оставшиеся расстояния до открытых поверхностей. Они должны быть величиной не менее 1,5--2,0 м При ведении взрывных работ в параллельно проводимых выработках при расстоянии между ними 15 м и менее, взрывание зарядов в каждом забое может быть произведено лишь после вывода людей из обоих забоев в безопасное место и выставлении постов охраны в местах, указанных в паспорте БВР (§ 191 «ЕПБ при ВР»).

Погрузка отбитой горной массы.

После производства взрывных работ и осмотра места взрыва мастером - взрывником начинается выгрузка отбитой горной массы из забоя. Выгрузка производится механизированным способом или вручную. Для механизированного способа погрузки применяются различные погрузочные машины. Средства для транспортировки горной массы: конвейеры ленточные и скребковые, рельсовый транспорт, самоходные вагоны.

12. Технология проведения выработки комплексом «Сибирь 2М»

Для примера рассмотрим работу комплекса при проходке наклонного ствола по породам крепостью до 10 по шкале проф. Протодьяконова на шахте «Бутовская» АООТ «Северокухьассуголь» в 1997г. Угол наклона - 120, Породы - аргиллит и алевролиты. Длина ствола 820м. Приток воды - до 105м3\ч. Постоянная крепь - СВП-27. Шаг установки - 0,4-0,8м. ВМП - ВМЦ-8. Транспортировка породы - конвейер СР-70. Предварительно при помощи драглайна с поверхности открытым способом было пройдено 30 м. ствола по наносам. Устье было закреплено двойными замкнутыми арками (с обратным сводом) из СВП-27 и СВП-22 и затем обетонировано слоем бетона в 500мм. Затем первые 120 м. по слабым породам были пройдены при помощи комбайна ГПК. Затем был опущен комплекс. Для чего была применена лебедка ЛПМ - 10\800, которая в дальнейшем применялась для поддержки комплекса. Для спуска материалов и оборудования в вагонетках была установлена лебедка ЛВ-25. Работы по проходке выполнялись бригадой из 35 человек при непрерывной рабочей неделе. Сменное звено - 4-5 проходчиков. Режим работы 4х6час. Одна смена ремонтно - подготовительная и три - по проходке. Проходческий цикл начинался с бурения шпуров после того, как:

· порода выгружена из забоя;

· установлена постоянная крепь;

· рельсовые пути настелены до забоя;

· нарощены: трубопроводы; вентиляционный став; скребковый конвейер;

· доставлен и складирован запас крепежных и других материалов;

· комплекс находится у груди забоя;

· стрелы погрузочных ковшей задвинуты.

Все вышеперечисленные работы выполнялись в ремонтную смену. Порядок выполнения операций и расстановка рабочих приведена на рисунке:

Схема размещения и расстановка рабочих по процессам проходческого цикла. 1-комплекс «Сибирь- 2м»; 2- скребковый конвейер; 3- предохранительный барьер;4- ленточный конвейер; П- проходчик; В - взрывник.

При бурении шпуров два проходчика обслуживали две буровые установки, один проходчик находился в забое- следил за разметкой и бурением шпуров. Четвертый проходчик с мастером- взрывником готовили взрывчатые и забоечные материалы. Перед заряжанием забоя, производились расстановка постов и знаков, люди удалялись из забоя, в забое оставался только мастер - взрывник и проходчики, принимающие участие в заряжании. Забой приводился в безопасное состояние: осланцовка, обмывка, оборка отслоившихся кусков породы. В забое должен быть не снижаемый суточный запас забоечного материала - пыжи из песчано- глинистой смеси, гидроампулы, устройство для заливки ампул, точеная круглая трамбовка, чищалка для очистки шпуров. На период взрывания комплекс при помощи лебедки поднимался на безопасное расстояние, определенное паспортом проведения и крепления выработки. После взрывания и полного проветривания забоя мастер - взрывник осматривал забой и разрешал доступ. При погрузке породы два проходчика обслуживали погрузочные машины, один проходчик следил за погрузкой на скребковый конвейер, а один проходчик занимался подготовкой крепежных материалов. После выгрузки один проходчик обслуживал крепеустановщик, а три проходчика занимались непосредственно установкой крепи. Так как наблюдался большой приток воды, на комплексе была установлена водоотливная установка, состоящая их 4-х насосов 1В 20х16, которая постоянно находилась в работе. На весь цикл уходило 14 часов.

Зарубежный комплекс оборудования для проведения выработок большого сечения по породе

Состав комплекса: 1- буровая установка для бурения шпуров и установки анкеров; 2- механизированный подвесной монорельсовый полок; 3- погрузочная машина; 4- машина для установки рамной металлической крепи.

13. Другие отечественные комплексы