Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Строительство arrow Строительство автодорожных и городских тоннелей

ПРОХОДКА ШАХТНЫХ СТВОЛОВ ГОРНЫМ СПОСОБОМ

Применение подвесного полка. Проходку стволов горным способом ведут с использованием копра и специального оборудования шахтного подъема, обеспечивающего большую скорость выдачи грунта с помощью бадей. Для приема грунта и подачи в ствол тюбингов служат эстакады — бункерная и тельферная (см. гл. 1).

Копер возводят из тюбингов того же типа, какие используют для обделки ствола. Поскольку основанием копра служит устье ствола, копер является как бы продолжением обделки ствола.

Устье ствола сооружают в открытом котловане с использованием подвижного кранового оборудования.

Проходку шахтного ствола горным способом ведут при помощи проходческого подвесного полка (рис. 2.41), который одновременно служит постоянной защитой для работающих в забое. На полке обычно устанавливают редукторную лебедку для монтажа обделки, вентилятор, выдвижную телескопическую лестницу для спуска людей в забой, электросборочный шкаф, насосы для откачивания воды из забоя.

К низу полка может быть прикреплен кольцевой монорельс и специальное приспособление с поворотными балками и электрическими талями для грейферного погрузчика и захвата тюбингов при монтаже обделки.

С подвесного полка ведут контрольное нагнетание и работы по армировке ствола, выполняемые одновременно с основными работами. При буровзрывных работах подвесной полок, находящийся на расстоянии нескольких метров от забоя, предохраняет от поверждения оставляемые на нем оборудование и рабочий инструмент.

В полке имеются отверстия с раструбами для пропуска бадьи и для вентилятора, люк для лестничного спуска, отверстия для пропуска троса редукторной лебедки и каната грейферного погрузчика (при подвеске его на длинном канате).

Технологическая схема проходки шахтного ствола

Рис. 2.41. Технологическая схема проходки шахтного ствола:

  • 1 — тюбинговая обделка; 2 — подвесной полок; 3 — упор; 4 — раструб для прохода бадьи; 5 — рельсовые направляющие; 6 — прицепное устройство; 7 — центральный узел; 8 — балка поворотная; 9 — таль электрическая;
  • 10— грейферное пневмопогрузочное устройство; 11 — бадья;
  • 12— захват тюбинга нижнего (монтируемого) кольца; 13 — крюк для захвата бадьи; 14 — тельфер для установки тюбингов

Полок подвешивают на тросах, закрепленных на барабане лебедки, установленной в верхней части копра.

Диаметр полка должен быть меньше внутреннего диаметра обделки, что дает возможность периодически свободно опускать его на расстояние, соответствующее шагу установки расстрелов постоянной армировки. В каждом новом положении полок раскрепляют в обделку при помощи выдвижных упоров.

Периодически опускаемый полок при отсутствии под ним грейферного погрузчика и другого подвесного оборудования постоянно находится на расстоянии 4-7 м от забоя. Если под полком имеется подвесное оборудование, то при ведении взрывных работ в забое полок поднимают на большее расстояние. При наличии грейферного погрузчика полок располагают на расстоянии 12-15 м от забоя.

Для устройства бадьевого отделения, крепления труб водоотлива, спуска материалов устанавливают элементы временной армировки ствола. При проведении гидроизоляционных работ, установке резервных насосов и других вспомогательных работах устраивают временные рабочие полки: на расстрелы постоянной армировки укладывают деревянные прогоны, по которым делают настил из досок.

В устье ствола и на верхней приемной площадке бадьевое отделение перекрывают металлическими или деревянными створками— лядами, автоматически открывающимися для пропуска бадьи.

Бадья перемещается по направляющим — проводникам постоянного армирования (клетьевым) или временным направляющим из рельсов или стального троса.

По условиям техники безопасности при проходке стволов применяют только опрокидные бадьи (с глухим дном).

Разработку породы в забое при проходке обычным способом ведут по-разному в зависимости от крепости и устойчивости пород. Пески и глинистые грунты разрабатывают ручным механизированным инструментом. Для разработки скальных пород и особо твердых глин применяют буровзрывной способ.

В достаточно устойчивых нескальных грунтах породу в забое разрабатывают одновременными захватками на высоту одного кольца обделки. Забой доводят сразу до внешнего контура обделки с возможно меньшим перебором грунта.

Неустойчивые породы разрабатывают уступами в две захватки (каждая на половину высоты кольца). Выемку породы начинают от центра ствола и заканчивают у внутренней поверхности кольца, оставляя берму шириной 40-50 см. Дальнейшую разработку породы ведут по мере установки тюбингов. При возможных вывалах породы устанавливают временную крепь из досок, концы которых заводят за ранее собранное кольцо обделки.

Разработку породы буровзрывным способом ведут, как правило, заходками, соответствующими высоте одного кольца обделки. При составлении паспорта буровзрывных работ учитывают не только крепость пород и их трещиноватость, но и близость расположения жилых зданий на территориях, примыкающих к шахтной площадке.

В зависимости от крепости пород забой обуривают перфораторами, пневмо- или электросверлами.

Шпуры располагают по трем или четырем концентрическим окружностям. Врубовые шпуры бурят с наклоном 60-75° к центру ствола, отбойные — с меньшим наклоном в ту же сторону или вертикально, а контурные — с наклоном во внешнюю сторону.

По окончании бурения бадью, насосы, осветительное и другое оборудование, а также рабочий инструмент поднимают на полок. По сигналу взрывника все рабочие поднимаются на поверхность. Взрывники заряжают шпуры и проверяют электрические цепи, после чего поднимаются на поверхность. Шпуры взрывают производят в один прием, с применением электродетонаторов.

После взрывания проветривают забой, опускают необходимое оборудование и рабочий инструмент, откачивают воду из забоя и начинают новый цикл работ. Взорванную породу убирают при помощи пневматических погрузчиков грейферного типа.

Тюбинги опускают в ствол шахты при помощи траверсы, подвешиваемой на канате подъемной машины. Для подачи тюбингов в забое к месту их установки и для монтажа используют редукторную лебедку, установленную на подвесном полке, или тельферный укладчик под полком.

Первичное нагнетание цементно-песчаного раствора ведут за каждое собранное кольцо. При необходимости выправить дальнейшую проходку ствола, сооружаемого в достаточно устойчивых породах, собирают без нагнетания 3-4 кольца, выправляют при помощи распорок и клиньев положение нижнего кольца и после этого производят нагнетание за собранные кольца, начиная с нижнего и заканчивая верхним.

Контрольное нагнетание ведут обычно с подвесного полка, т.е. с некоторым отставанием от забоя. При необходимости его проводят повторно с рабочих полков в процессе гидроизоляционных работ. Для первичного и контрольного нагнетания используют нагнетательные аппараты, установленные в растворном узле на поверхности.

Гидроизоляционные работы при проходке стволов выполняют по- разному в зависимости от назначения ствола и степени обводненности грунтов.

В обводненных грунтах или замороженных водонасыщенных песках и плывунах гидроизоляционные работы выполняют в процессе проходческих работ. Это дает возможность уменьшить приток воды в шахтный ствол и улучшить условия труда проходчиков, исключить вынос частиц оттаявшего грунта, образование пустот и подвижки грунтового массива за обделкой. В этих условиях при монтаже обделки устанавливают сразу полные болтовые комплекты с гидроизоляционными шайбами, а контрольное нагнетание проводят в непосредственной близости от забоя с подвесного полка. Дополнительное контрольное нагнетание для уменьшения притока воды, подтяжку болтов и, если это необходимо, замену болтовых комплектов, а также чеканку швов тюбинговой обделки с предварительной очисткой их пескоструйным аппаратом ведут с временных рабочих полков.

Бурение шахтных стволов. Бурение шахтных стволов является наиболее технически совершенным и прогрессивным способом проходки, позволяющим комплексно механизировать и максимально автоматизировать все процессы по сооружению стволов без пребывания людей под землей.

В настоящее время можно надежно бурить стволы в любых (даже в слабых) неустойчивых грунтах. Недостатками этого способа являются трудность обеспечения вертикальности глубоких стволов и громоздкость бурового оборудования. Препятствием для бурения являются также включения валунов в несвязных грунтах и наличие пластов крепких грунтов.

Применение стволопроходческих комплексов. Стволопроходческая установка (рис. 2.42) состоит из двух основных компонентов: стволопроходческого агрегата и выемочной машины. Стволопроходческий агрегат жестко закреплен на фундаменте в устье ствола. Для непрерывного крепления ствола используют железобетонные тюбинги.

Стволопроходческая установка фирмы «Херенкнехт»

Рис. 2.42. Стволопроходческая установка фирмы «Херенкнехт»: а — общий вид; 6 — выемочная машина; 1 — блочные пакеты;

2 — блок управления; 3 — опорная платформа; 4 — стартовое кольцо обделки; 5 — режущая кромка; 6 — выемочная машина; 7 — очередное кольцо обделки; 8 — телескопическая стрела; 9 — насос, откачивающий грунт; 10 — вращающийся фрез-барабан

С помощью подъемного крана над устьем ствола их собирают в кольцо. Установленные на стволопроходческом агрегате гидродомкраты подают соединенные тюбинги на определенный рабочий ход по вертикали в направлении проходки. Выемочную машину устанавливают в приствольной монтажной камере (железобетонной трубе), оборудованной переходными плитами для точного позиционирования и закрепления выемочной машины

Приствольную монтажную камеру соединяют с тюбингами, образующими крепь ствола. Соединение между стволопроходческим агрегатом и выемочной машиной или приствольной монтажной камерой осуществляется посредством тяговых штанг, постепенно удлиняемых по мере увеличения глубины проходки. Для противодействия давлению грунтовых вод и во избежание обрушений грунта приток грунтовых вод в строящийся ствол не сдерживают, а выемку материала ведут под водой.

Принцип работы выемочной машины аналогичен принципу работы проходческого комбайна избирательного действия. Стрела машины может поворачиваться из исходного положения в обоих направлениях. Вращающийся и оснащенный специальным инструментом фрезерный барабанный исполнительный орган смонтирован на стреле и отделяет материал от «горизонтальной плоскости забоя». Вынутый грунт посредством насоса, работающего по тому же принципу, что и насос для гидротранспорта породы при микротуннелировании, транспортируется на поверхность непосредственно к сепарационной установке, где происходит разделение нагруженной транспортирующей среды. Все управление выемкой и транспортированием материала осуществляется с пульта управления в контейнере на поверхности. Во время работ по строительству стволов в Кувейте было пройдено в общей сложности пять шахт глубиной от 15 до 27 м и диаметром 8 м.

К крепи ствола предъявляются высокие требования, так как дополнительные меры по облицовке не предусмотрены. Герметичность готовых стволов должна подтверждаться документально. Дополнительно при проходке должна быть обеспечена точность по вертикали 1%. Используемая машинная техника должна обеспечивать безопасную и контролируемую проходку стволов. Стволопроходческий агрегат, смонтированный в устье ствола на фундаменте из бетонных тюбингов, наряду с собственно выемочной машиной образует второй комплексный компонент системы.

Контролируемая и безопасная проходка ствола на требуемую большую глубину может быть обеспечена только в том случае, если ствол будет проходиться как единое целое — с закрепляемой на тюбингах выемочной машиной. Такое крепление реализуется посредством восьми резьбовых штанг, которые обеспечивают связь монтажной камеры и выемочной машины со стволопроходческим агрегатом.

Функцию поддержания всего ствола (2400 т при глубине ствола 85 м и наружном диаметре 8,4 м) выполняет стволопроходческий агрегат, причем специальная комбинация гидродомкратов (поддерживающих и подающих) обеспечивает необходимый для проходки рас- пор ствола. Тем самым создается возможность в зависимости от геологический условий «продавливать» оболочку ствола гидродомкратами в породный массив, чтобы предупредить обрушения грунта или возникновение аналогичных проблем или же вести проходку вертикального ствола путем свободного нарезания забоя. Для восприятия растягивающих усилий и для стабилизации примыкающего грунтового массива вокруг ствола устанавливают буронабивные сваи длиной около 25 м. Контейнеры силового оборудования и устройств управления, две системы, свободно перемещаемые на поверхности над устьем ствола, служат для внешнего снабжения и в качестве центрального поста управления всей установкой. Контейнер силового оборудования обеспечивает необходимое электропитание выемочной машины, стволопроходческого агрегата, подъемного крана и геодезических приборов. Разработанная изготовителем установки система управления размещается в контейнере управления. Выемочная машина имеет дистанционное управление, так как проходческий забой находится ниже уровня грунтовых вод. Вся необходимая для проходки информация накапливается и контролируется в контейнере управления. Машинист установки имеет возможность в любой момент во время вертикальной проходки изменять технические параметры стволопроходческого агрегата, чтобы приспособить установку к изменяющимся условиям в забое и оптимально управлять ею. С помощью комбинированных контрольных измерений положения выемочной машины и ствола можно в любое время определить его фактическое вертикальное положение и скорректировать его с помощью выемочной машины или стволопроходческого агрегата. Крепление ствола осуществляется с поверхности по мере продвижения выемочной машины. Четыре железобетонных тюбинга высотой 1 м каждый, рассчитанных на сжимающую нагрузку 8,5 бар, «в подвешенном состоянии» собирают подъемным краном стволопроходческого агрегата в кольцевой сегмент и устанавливают на предыдущий кольцевой сегмент. Для уменьшения возникающих при проходке сил трения, как и при проходке микротуннелей способом продавливания, осуществляется смазка кольцевого зазора системой подачи бентонитовой пульпы. Снабжение гидросистемы, электрооборудования, системы смазки и подачи свежей воды выемочной машины обеспечивается по энергетической цепочке, соединительной линии между контейнером силового оборудования у устья ствола на поверхности и выемочной машиной. С помощью подъемного крана, смонтированного диагонально на стволопроходческом агрегате, выемочную машину можно поднимать на поверхность для профилактики и технического обслуживания или извлечь её по окончании проходки ствола.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы