Технология и оборудование для проходки стволов по параллельной схеме



Предыдущая | Следующая

 

Технология и оборудование для проходки стволов по параллельной схеме УМАНСКИЙ Роберт Зигмундович Канд. техн наук ОАО ДИОС (Украина) БАЛЫЧЕВЦЕВ Игорь Александрович ОАО ДИОС (Украина) ДЖЕРИН Валерий Константинович ОАО ДИОС (Украина) КРИВКО Сергей Андреевич ОАО ДИОС (Украина) СКОБЛИКОВ Василий Васильевич ОАО «Ростовшахтострой» ШЕВЦОВ Валентин Павлович ОАО «Ростовшахтострой» При сооружении глубоких вертикальных стволов в крепких устойчивых породах в мировой практике наиболее распространена параллельная схема проходки [1, 2]. Параллельная схема проходки стволов обеспечивает максимальное совмещение во времени работ по бурению шпуров и уборке породы с операциями по возведению постоянной крепи, что обеспечивает более высокие скорости проходки стволов по сравнению с совмещенной схемой [3, 4].
Немаловажным фактором при параллельной схеме является то, что постоянное крепление производится вне зоны упругих деформаций пород, вызванных разрушением породного массива в забое ствола, отсутствует также воздействие динамических нагрузок при взрывных работах на опалубку и бетон, который не достиг достаточной прочности. Это устраняет возможность разрушения крепи и создает условия для уменьшения ее толщины [5].
Проектный институт ОАО ДИОС совместно с ОАО «Ростовшахтострой» разработали рабочую документацию на оснащение ствола для проходки по параллельной схеме применительно к условиям Северного вентиляционного ствола № 2 ОАО «Гайский ГОК» (г. Гай, Оренбургская обл., Россия).
Оснащение поверхности ствола, включая копровый проходческий комплекс, размещение подъемных машин, проходческих лебедок, зданий и сооружений промышленного и санитарнобытового назначения вокруг ствола, внутриплощадочные сети и коммуникации, временные площадочные автопроезды и площадки выполнялись специалистами «Ростовшахтостроя». Технологические решения по проходке ствола и рабочая документация на стволовое проходческое оборудование, как наиболее сложная часть в комплексе проектно-конструкторской документации и требующая неординарных технических решений, выполнялись специалистами ОАО ДИОС.
В основу разработки проектной документации на оснащение ствола для проходки по параллельной схеме ставились следующие основные требования:
? обеспечить использование минимального количества проходческих лебедок на поверхности;
? предусмотреть использование канатов подвески полка в качестве направляющих канатов для бадьевых подъемов;
? обеспечить максимальное совмещение во времени работ по возведению постоянной крепи ствола с другими работами проходческого цикла;
? предусмотреть, чтобы конструкция проходческого полка обеспечивала безопасность проходчиков в забое при одновременном выполнении операций по проходке и возведению постоянной крепи ствола;
? предусмотреть такую конструкцию проходческого полка, которая должна обеспечивать возможность его монтажа укрупненными блоками.
Согласно принятой в проекте схеме оснащения поверхности проходческое оборудование, расположенное вокруг ствола, обеспечивает выдачу разрыхленной породы на поверхность с разгрузкой ее в транспортные средства, спуск-подъем проходчиков, оборудования и материалов, подвеску проходческого полка, спасательной лестницы, кабеля взрывания и телескопа вентиляционного трубопровода. Тип и количество оборудования представлены в таблице.
Таким образом, в принятой технологии проходки ствола по параллельной схеме предусмотрено использование 7 проходческих лебедок вместо 15-18 при классической совмещенной схеме проходки, что позволяет значительно сократить затраты и время на оснащение поверхности.
В комплекс стволового оборудования для проходки и крепления ствола входят:
— многоэтажный полок подвесной проходческий;
— породопогрузочная машина 2КС-2У/40;
— две бурильные установки БУКС-1у5;
— четыре маневровые лебедки ЛМ-71;
— два комплекса оборудования с механизированной разгрузкой бадьи БПСМ-5;
— металлическая опалубка с поддоном; оборудование для подачи бетона за опалубку;
— центробежный насос ЦНС 60-330 с баком для воды вместимостью 3м3;
— кабельные барабаны для складирования технологических кабелей (рис. 1).
Кабели сигнализации, освещения, силовые, контрольные, телефонизации и блокировок крепятся к крепи ствола в кронштейнах. Кабель взрывания крепится к канату на лебедке. Технологические трубопроводы крепятся к крепи ствола.
Лебедки ЛМ-71 служат для маневровых операций по установке поддона и секций опалубки, при работе с трубами при наращивании и т. д.
При проходке ствола в отметках от 0 до -550 м выдача разрыхленной породы из забоя на поверхность предусматривается бадьями БПСМ-5, с глубины — 550 м до отметки — 1150 м бадьями БПСМ-4, а с отметки — 1150 м до конечной глубины — бадьями БПСМ-3.
ПОЛОК ПРОХОДЧЕСКИЙ ПОДВЕСНОЙ Полок подвесной проходческий (далее — полок) представляет собой многоэтажную пространственную металлическую конструкцию, подвешенную на канатах в стволе. Полок состоит из горизонтальных этажных площадок, перекрывающих сечение ствола? с необходимыми зазорами. Этажные площадки соединены между собой междуэтажными стойками, размещенными по периферии.
Для пропуска проходческих бадей на забой ствола во всех этажах полка имеются сквозные проемы с ограждениями.
Полок является несущей конструкцией для подвески и установки на нем машин и механизмов, используемых для проходки ствола и возведения постоянной крепи, а также служит для выполнения работ по наращиванию технологических трубопроводов и кабелей. В состав полка входят шесть основных этажей, три обслуживающие площадки, переходные лестницы, ограждающие конструкции, гидравлическая и пневматическая системы, электрооборудование, оборудование водоотлива. Нумерация этажей полка ведется от верхнего этажа.
Технологическое назначение этажей полка Этаж № 1. На этаже установлены четыре маневровые лебедки ЛМ-71 с направляющими устройствами (шкивы, отводные устройства и т. п.), четыре распорных гидродомкрата, а также устройства для посадки направляющих рамок в ограждениях бадейных проемов.
В процессе ведения работ зазор между этажом и крепью ствола перекрывается откидными щитками с вырезами и ограждениями для пропуска технологических трубопроводов.
Этаж № 2. Этаж является этажом подвески. На нем установлены шкивы подвески полка по полиспастной схеме. Четыре ветви канатов подвески полка из восьми используются в качестве направляющих для бадей. На этаже размещены так же пульт сигнализации и связи, гидросистема с пультом управления работой гидродомкратами, электросистема с пультом управления маневровыми лебедками, установлены четыре кабельных барабана для складирования технологических кабелей.
На этом этаже осуществляется выход людей из бадьи на полок.
Этаж № 3. На этаже установлены узлы крепления цепей подвески поддона опалубки с нижней секцией, размещены четыре кабельных барабана для складирования технологических кабелей и установлены четыре распорные гидродомкрат. Этот этаж является зоной работ при монтаже технологических трубопроводов.
По условиям технологии проходки ствола этажи № 1,2 и 3 полка находятся в части ствола, закрепленной постоянной крепью.
Этажи имеют равный диаметр, обеспечивающий зазор между крепью ствола и межэтажными стойками 80 мм.
Этаж № 4. Этаж является рабочей зоной для выполнения работ по укладке бетонной смеси за нижнюю секцию опалубки, по установке в проектное положение верхней секции и монтажа технологических трубопроводов. По периферии установлены откидные щитки для перекрытия зазоров между этажом и конструкцией опалубки.
Этаж № 5. Этаж служит для обеспечения комплекса работ по установке в проектное положение поддона, закрепление его с помощью подвесных устройств к третьему этажу полка, установке нижней секции опалубки на поддоне. На этаже расположен насос ЦНСА-60-330 и бак для воды.
Этаж № 6. Этаж предназначен для подвески универсальной стволовой породопогрузочной машины 2КС-2У/40, размещения стационарного оборудования бурильных установок БУКС-1у5 (бак с водой для промывки шпуров, влагомаслоотделитель и др.),
установки четырех гидродомкратов для распора в породную стенку и гидростанции с пультом управления. На этаже размещен пульт сигнализации и связи, осуществляется выход людей из бадьи на полок.
Для освещения забоя ствола на этаже в проемах установлены четыре светильника и выполнены два смотровых окна для осмотра забоя. Для спуска в кабины породопогрузочной машины на этаже имеются проемы с лестницами и лядами.
На всех этажах установлены светильники, обеспечивающие освещение рабочих зон и переговорные устройства.
Для возможности свободного перемещения полка перед взрывными работами на безопасную высоту нижние этажи полка (№ 4,5,6) спроектированы меньшего диаметра по сравнению с этажами № 1,2,3 для обеспечения необходимого зазора между опалубкой и междуэтажными стойками. Конструктивно каждый этаж полка состоит из трех секций: центральной с бадьевыми проемами и двух боковых, соединенных между собой с помощью быстроразъемных соединений.
Между третьим и четвертым этажами полка размещаются три этажных площадки. С этих площадок производятся работы по монтажу технологических трубопроводов, выполняются операции по установке опалубки с поддоном в проектное положение.
С площадок осуществляется крепление элементов опалубки к проходческому полку и к опалубочным плитам, укладка бетонной смеси за опалубку.
Общая масса нагруженного полка составляет около 152 т.
Опалубка с поддоном. Поддон опалубки служит для установки на нем нижней секции опалубки и обеспечивает удержание бетонной смеси при формировании крепи на высоту 1м до получения необходимой прочности.
Поддон представляет собой сварную конструкцию коробчатого сечения постоянного диаметра, верхняя часть которой является посадочной плоскостью для установки нижней секции опалубки. С внешней стороны поддона приварен под углом 450 подкос, формирующий скос на половину толщины бетонной крепи. Под откосом устанавливаются отводные кронштейны для укладки деревянного настила с водонепроницаемым материалом, обеспечивающим перекрытие пространства до породной стенки ствола. На внутренней стороне поддона закреплены узлы крепления к прицепным устройствам канатов маневровых лебедок, устройства подвесные к проходческому полку, опалубочным плитам и вертикальные винтовые упоры для отрыва опалубки.
Для распора в породные стенки ствола поддон снабжен горизонтальными винтовыми упорами.
Формирование бетонной крепи ствола осуществляется с помощью опалубки, состоящей из верхней и нижней секций.
Каждая секция опалубки набирается из щитов трех видов: щитов фаркопфных раздвижки, щитов фаркопфных сжатия, и промежуточных щитов, образующих секторы. Соединение щитов в секторах болтовое.
На промежуточных щитах имеются узлы крепления к прицепным устройствам маневровых лебедок и узлы соединения секций между собой. Кроме того, на промежуточных щитах верхней секции опалубки имеются устройства для подвески к опалубочным плитам и карманы для подачи бетонной смеси за опалубку.
Отрыв опалубки от сформованной поверхности крепи ствола, уменьшение диаметра опалубки при перемещении по стволу и установки ее в проектное положение осуществляется с помощью винтовых домкратов раздвижки и сжатия.
ТЕХНОЛОГИЯ РАБОТ ПО ПРОХОДКЕ И ВОЗВЕДЕНИЮ ПОСТОЯННОЙ КРЕПИ СТВОЛА В процессе проходческого цикла проходческий полок занимает последовательно три положения.
Первое положение полка — для обуривания забоя ствола и заряжания шпуров.
После уборки породы и зачистки забоя ствола перед началом перемещения полка убирается распор гидродомкратов на этаже № 6, потом на этажах № 1 и 3, затем полок опускается на величину, обеспечивающую работу бурильных установок БУКС-1у5 (? 13 700 мм от нижней части этажа № 6 полка до забоя ствола), при этом верхняя часть этажа № полка должна находиться на расстоянии 0,7 м от быстроразъемного соединения на конце последней, закрепленной к крепи ствола, трубы подачи бетона, что обеспечивает с этажей полка и этажных площадок условия работы по демонтажу и монтажу элементов опалубки и других операций согласно проходческому циклу.
Производят распор полка в стволе, и с помощью маневровых лебедок полка поддон опалубки переносится на новую заходку. Цепными подвесными устройствами он закрепляется к этажу № 3 полка и устанавливается в проектное положение.
Перекрывается зазор между поддоном и стенками ствола, а маневровыми лебедками на поддон устанавливается нижняя секция опалубки.
После разметки шпуров на забое ствола опускают поочередно бурильные установки БУКС-1у5, производят их монтаж и обуривание забоя. Параллельно с обуриванием забоя производят укладку бетонной смеси за опалубку на высоту 1 м, а после выдержки, маневровыми лебедками устанавливается верхняя секция опалубки, и производится укладка бетона на всю высоту опалубки.
Перед заряжанием шпуров производят подвеску поддона с секциями опалубки к опалубочным плитам, закрепленным к крепи ствола.
После окончания обуривания забоя и выдачи на поверхность бурильного оборудования производят заряжание шпуров и монтирование взрывной сети.
Перед подъемом проходческого полка и установкой его во второе положение от поддона отсоединяют подвесные устройства к полку. Демонтируют и закрепляют на полке гасители и гибкие трубы подачи бетона. Полок подготовлен к следующему перемещению.
Второе положение полка — подъем на безопасное расстояние перед взрыванием.
Перед началом перемещения полка на этажах № 1, 3 и 6 убирается распор гидродомкратов, и полок поднимается вверх с одновременным подъемом гибкого трубопровода вентиляции и укладкой на верхнем этаже № 1 кольцевых канатов с зажимкованными к ним кабелями, свисающими от последнего узла их крепления к крепи.
После проведения взрывных работ гибкий трубопровод вентиляции опускается на забой, и в течение 30 мин проветривается ствол. После проветривания на полок опускается звено проходчиков, центрируется полок и распирается гидродомкратами.
Производится навеска труб вентиляции, закрепление кабелей на анкерных узлах к стенкам ствола, перецепка на новые анкерные крепления кольцевых канатов с закрепленными к ним кабелями, идущими на кабельные барабаны. По окончании этих работ убирается распор гидродомкратов в крепь ствола.
Полок готов к следующему перемещению и установке в положение для уборки породы.
Третье положение полка — для выдачи горной массы из забоя ствола бадьевыми комплексами на поверхность.
Полок опускается на забой ствола с остановкой для проведения навески труб бетона (L = 8 м через один цикл проходки ствола) и других трубопроводов.
После спуска проходческого полка на забой нижний этаж полка должен находиться на расстоянии ? 8,2 м до верха взорванной породы, при этом обеспечивается минимальный зазор между нижней частью поддона опалубки и верхней плоскостью этажа № 6 полка 1 м.
Параллельно с выдачей взорванной породы из забоя ствола производят бурение шпуров в крепи ствола под анкеры, установку анкеров под узлы крепления трубопроводов и кабелей.
После уборки породы выполняют подготовительные работы для подготовки забоя, его обуривания и взрывания.
График организации работ проходческого цикла приведен на рис. 2.
Проходка ствола будет осуществляться в крепких и устойчивых породах (коэффициент крепости f = 13-16). Максимальное отставание постоянной крепи от забоя составляет 19,7 м (определено технологией работ по операциям проходческого цикла).
При пересечении пород, склонных к обрушению, предусматривается установка временной крепи из металлической сетки, закрепленной анкерами к стенкам ствола.
ВЫВОДЫ 1. Принятые технологические решения по организации работ при проходке ствола по параллельной схеме с использованием разработанного комплекса стволового оборудования могут обеспечить устойчивые скорости (в зависимости от глубины ведения проходческих работ) в пределах 90-120 м/мес.
2. При оснащении ствола для проходки на поверхности используется минимальное количество проходческих лебедок — 7 шт., вместо 15-18 при классической совмещенной схеме проходки. В комплексе оборудования ДШП-1 (с креплением технологических трубопроводов канатами на лебедках), разра ботанном для скоростной проходки стволов по параллельной схеме, количество лебедок достигало 27 шт.
3. Конструкция проходческого полка обеспечивает возможность его монтажа под копром и спуска в ствол в полностью собранном виде.
4. Для выполнения работ по наращиванию технологических трубопроводов, кабелей, перестановки опалубки и др. предусмотрены механизмы и устройства, максимально механизирующие труд проходчиков.
5. Технические решения и конструкция стволового оборудования обеспечивают безопасность работ на всех этапах проходческого цикла.
6. Расчеты показывают, что только уменьшение количества лебедок при параллельной схеме проходки ствола по сравнению с традиционной совмещенной схемой позволит снизить стоимость строительно-монтажных работ по оснащению поверхности на 6 % и уменьшить трудоемкость на 3,5 %.
Список литературы 1. Новик Е. Б., Левит В. В. и др. Опыт сооружения вертикальных стволов в ЮАР. — Киев: Техника. — 2004. — 64 с.
2. Сыркин П. С., Ягодкин Д. И. и др. Технология строительства вертикальных стволов. — М.: Недра. — 1997.
3. Малевич Н. А. Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов. — М.: Недра. — 1975. — 337с.
4. Миндели Э. О., Тюркян Р. А. Техника и технологии проходки вертикальных стволов шахт. — М.: Недра. — 1970. — 312 с.
5. Булычев Н. С., Абрамсон Х. И. Крепь вертикальных стволов шахт. — М.: Недра. — 1978. — 300 с.

/*/

Документация - это не готовое изделие